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JP2017079318A - レーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法 - Google Patents

レーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】レーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法を提供する。【解決手段】非晶質シリコン層が形成された基板が配置される基板支持部と、第１方向に延長されたラインレーザビームを、基板支持部上に配置された基板に照射することができるレーザビーム照射ユニットと、基板支持部を第１方向と交差する第２方向に移動させる基板移動部と、相互離隔して位置し、基板の移動にしたがって、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する領域の面積を増減させることにより、非晶質シリコン層の外側部分に照射されるラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽することができる第１ビームカッタ及び第２ビームカッタを具備するレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法である。【選択図】図７

Description

本発明は、レーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法に係り、さらに詳細には、製造過程において不良発生率を低くすることができるレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法に関する。
一般的に、有機発光ディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置などは、各画素の発光の有無や発光程度を、各画素の画素電極に電気的に接続された薄膜トランジスタなどで制御する。このような薄膜トランジスタは半導体層を含み、半導体層は多結晶シリコン層を含む。従って、ディスプレイ装置の製造過程において、非晶質シリコン層は多結晶シリコン層に変換される。
このような結晶化過程においては、レーザビームを非晶質シリコン層に照射して多結晶シリコン層に変換するレーザアニーリング法が主に使用される。このとき、非晶質シリコン層に照射されるレーザビームは、一方向に延長されたラインレーザビーム（Ｌｉｎｅ ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ）であるために、広い面積の非晶質シリコン層を多結晶シリコン層に変換させるためには、非晶質シリコン層が形成された基板を移動させながら、ラインレーザビームを複数回照射する。
しかし、このような従来のレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法には、形成された多結晶シリコン層を利用してディスプレイ装置を製造するとき、ディスプレイ装置で再現されるイメージに縞模様の染みが発生するという問題点があった。
本発明は、前述のような問題点を含むさまざまな問題点を解決するためのものであり、製造過程において不良発生率を低くすることができるレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法を提供することを目的とする。しかし、このような課題は例示的なものであり、それによって本発明の範囲が限定されるものではない。
本発明の一観点によれば、非晶質シリコン層が形成された基板が配置される基板支持部と、第１方向に延長されたラインレーザビーム（Ｌｉｎｅ ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ）を前記基板支持部上に配置された基板に照射することができるレーザビーム照射ユニットと、前記基板支持部を第１方向と交差する第２方向に移動させる基板移動部と、相互離隔して位置し、基板の移動にしたがって前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させることにより、基板の非晶質シリコン層の外側部分に照射されるラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽することができる第１ビームカッタ及び第２ビームカッタを具備する、レーザアニーリング装置が提供される。
前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、前記第１方向、または前記第１方向の反対方向への動きによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる。
具体的には、前記基板移動部が前記基板支持部を第２方向に移動させるにしたがって、前記第１ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなっていて、再び大きくなっていく。併せて、前記基板移動部が前記基板支持部を第２方向に移動させるにしたがって、前記第２ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなっていて、再び大きくなっていく。特に、前記基板移動部が前記基板支持部を第２方向に移動させる場合、第１区間では、前記第１ビームカッタが前記第１方向に動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなり、前記第２ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積も小さくなり、続いて第２区間では、前記第１ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなるが、前記第２ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積は小さくなり、続いて第３区間のでは、前記第１ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなり、前記第２ビームカッタが前記第１方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積も大きくなる。
一方、前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、前記第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる。
この場合、前記基板移動部が前記基板支持部を第２方向に移動させるにしたがって、前記第１ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなっていて、再び大きくなっていく。さらには、前記基板移動部が前記基板支持部を第２方向に移動させるにしたがって、前記第２ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなっていき、再度大きくなっていく。
具体的には、前記基板移動部が前記基板支持部を第２方向に移動するにしたがって、第１区間では、前記第１ビームカッタが時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなり、前記第２ビームカッタも時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積も小さくなり、続いて第２区間では、前記第１ビームカッタが反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなるが、前記第２ビームカッタは時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなり、続いて第３区間では、前記第１ビームカッタが反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなり、前記第２ビームカッタも反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。
一方、前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタのうちいずれか一つは、前記第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させ、他の一つは、前記第１方向、または前記第１方向の反対方向への動きによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる。
前記レーザアニーリング装置はチャンバをさらに具備し、前記レーザビーム照射ユニットをチャンバ外部に位置させ、前記基板支持部をチャンバ内部に位置させ、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームをウィンドウを介して前記基板支持部上に配置された基板に照射させ、前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは前記チャンバ内部に位置させることができる。
前記基板移動部は、前記第１方向及び前記第２方向によって定義された第１平面内において前記基板支持部を回転させることができ、非晶質シリコン層が形成された基板が配置された前記基板支持部を、９０°より小さい角度であるθほど回転させた状態で、前記第２方向に移動させる。
本発明の一観点によれば、（ｉ）基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、（ｉｉ）非晶質シリコン層を多結晶シリコン層に変換させるために、非晶質シリコン層に、第１方向に延長されたラインレーザビーム（Ｌｉｎｅ Ｌａｓｅｒ Ｂｅａｍ）を照射するが、非晶質シリコン層が形成された基板を、第１方向と、第１の方向と交差する第２方向とによって定義された第１平面内において、９０°より小さい角度であるθほど回転させた状態で、非晶質シリコン層が形成された基板を第２方向に移動させる間、複数回ラインレーザビームを照射する段階とを含み、前記ラインレーザビームを照射する段階において基板を第２方向に移動させるとき、基板を第２方向に移動させるにしたがって、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が増減する、ディスプレイ装置の製造方法が提供される。
前記ラインレーザビームを照射する段階において基板を第２方向に移動させるとき、第１ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにしたがって、第１ビームカッタが第１方向、または第１方向の反対方向に動き、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が増減する。さらに、前記ラインレーザビームを照射する段階において基板を第２方向に移動させるとき、第２ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにしたがって、第２ビームカッタが第１方向、または第１方向の反対方向に動き、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が増減する。
具体的には、前記ラインレーザビームを照射する段階において基板を第２方向に移動させるとき、第１区間では、第１ビームカッタが第１方向へ動くことによって、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなり、第２ビームカッタが第１方向の反対方向へ動くことによって、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積も小さくなり、続いて第２区間では、第１ビームカッタが第１方向の反対方向への動きによって、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなるが、第２ビームカッタが第１方向の反対方向へ動くことによって、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積は小さくなり、続いて第３区間では、第１ビームカッタが第１方向の反対方向へ動くことによって、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなり、第２ビームカッタが第１方向へ動くことによって、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積も大きくなる。
一方、前記ラインレーザビームを照射する段階において基板を第２方向に移動させるとき、第１ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにしたがって、第１ビームカッタが第１平面と平行な平面内において時計回り方向または反時計回り方向に回転し、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなっていき、再度大きくなっていく。さらに、前記ラインレーザビームを照射する段階において基板を第２方向に移動させるとき、第２ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにしたがって、第２ビームカッタが第１平面と平行な平面内において時計回り方向または反時計回り方向に回転し、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなっていき、再度大きくなっていく。
具体的には、前記ラインレーザビームを照射する段階において基板を第２方向に移動させるとき、第１区間では、第１ビームカッタが時計回り方向に回転することにより、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなり、第２ビームカッタも時計回り方向に回転することにより、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積も小さくなり、続いて、第２区間では、第１ビームカッタが反時計回り方向に回転することにより、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなるが、第２ビームカッタが時計回り方向に回転することにより、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなり、続いて、第３区間では、第１ビームカッタが反時計回り方向に回転することにより、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなり、第２ビームカッタも反時計回り方向に回転することにより、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。
一方、前記ラインレーザビームを照射する段階において基板を第２方向に移動させるとき、（ｉ）第１ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにしたがって、第１ビームカッタが第１平面と平行な平面内において時計回り方向または反時計回り方向に回転し、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が増減し、（ｉｉ）第２ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、第２ビームカッタが第１方向、または第１方向の反対方向に動き、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が増減する。
前記ラインレーザビームを照射する段階は、ラインレーザビームを、チャンバのウィンドウを介して、チャンバ内の非晶質シリコン層に照射する段階であり、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタは、チャンバ内に位置することができる。
本発明の一実施形態によれば、製造過程において不良発生率を低くすることができるレーザアニーリング装置、及びそれを用いたディスプレイ装置の製造方法を具現することができる。しかしながら、このような効果によって、本発明の範囲が限定されないことは言うまでもない。
本発明の一実施形態によるレーザアニーリング装置を用いて、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する側面概念図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する側面概念図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。
本発明は多様な変換を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるが、特定実施形態を図面に例示し、詳細な説明において詳細に説明する。本発明の効果、特徴、及びそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に説明する実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態で具現されるのである。
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明するが、図面を参照して説明するとき、同一であるか、あるいは対応する構成要素には同一図面符号を付し、それについての重複説明は省略する。
以下の実施形態において、層、膜、領域、板のような各種構成要素が他の構成要素の「上に」あるとするとき、それは他の構成要素の「真上に」ある場合だけではなく、その間に他の構成要素が介在された場合も含む。また、説明の便宜のために、図面では構成要素の大きさが誇張されていたり縮小されていたりする。例えば図面で示された各構成の大きさ及び厚みは、説明の便宜のために任意に示したものであるので、本発明が必ずしも図示されたとおりに限定されるものではない。
以下の実施形態において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は直交座標系上の３軸に限定されるものではなく、それを含む広い意味に解釈される。例えば、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は互いに直交してもよく、互いに直交せずに、互いに異なる方向を指してもよい。
図１乃至図３は、本発明の一実施形態によるレーザアニーリング装置を用いて、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。本実施形態によるレーザアニーリング装置は、基板支持部１０、レーザビーム照射ユニット（図示せず）及び基板移動部（図示せず）を具備する。
基板支持部１０には非晶質シリコン層３が形成された基板１が配置される。基板移動部はこの基板支持部１０を移動させる。具体的には、基板移動部は基板支持部１０を第１方向（例えば、＋ｘ方向）と交差する第２方向（例えば、＋ｙ方向）に移動させる。また、基板移動部は基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）と第２方向（＋ｙ方向）によって定義された第１平面（ｘｙ平面）内で回転させることができる。ここで、第２方向（＋ｙ方向）は第１方向（＋ｘ方向）に対して垂直でもあるが、本発明は必ずしもそれに限定されるものではない。以下では便宜上、第２方向が第１方向に対して垂直である場合について説明する。
レーザビーム照射ユニットは、第１方向（＋ｘ方向）に延長されたラインレーザビームＬＢを基板支持部１０上に配置された基板１に照射することができる。レーザビーム照射ユニットと、基板支持部１０上に配置された基板１との間には、レーザビームが通過する多様な光学系が配置される。レーザビーム照射ユニットは、例えばライン形態のエキシマレーザビームを照射することができる。
従来、基板１の長軸や短軸がラインレーザビームＬＢの延長方向である第１方向（＋ｘ方向）に垂直な状態で、基板移動部が基板支持部１０を第１方向に垂直である第２方向（＋ｙ方向）に移動させ、基板移動部が基板支持部１０を移動させる間、レーザビーム照射ユニットがラインレーザビームＬＢを複数回照射することにより、基板１上の非晶質シリコン層３を多結晶シリコン層に変換していた。しかし、そのように形成された多結晶シリコン層を利用してディスプレイ装置を製造するとき、ディスプレイ装置で再現されるイメージに縞模様の染みが発生するという問題点があった。
具体的には、レーザアニーリング中、基板１のエッジにおいてラインレーザビームＬＢの延長方向である第１方向（＋ｘ方向）と平行なエッジが存在する。このようなエッジ（第１エッジ）に沿って形成された多結晶シリコン層を利用して複数個の薄膜トランジスタを形成すれば、基板１の第１エッジに平行な仮想のラインそれぞれにおいて、その当該仮想のライン上に位置した薄膜トランジスタのスレショルド電圧であるＶthはほぼ同一になるが、異なる仮想のライン上に位置した薄膜トランジスタの場合、Ｖthが互いに異なる。このため、このような薄膜トランジスタに電気的に接続されたディスプレイ素子を形成する場合、ディスプレイ装置で再現されるイメージに、基板１の第１エッジに平行な縞模様の染みが発生するという問題点があった。
従って本実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、そのような問題点を発生させないように、図１に図示されているように、基板移動部が、非晶質シリコン層３が形成された基板１が配置された基板支持部１０を９０°より小さい角度であるθほど回転させる。そして、このように基板支持部１０を回転させた状態で、基板移動部は、図２及び図３に図示されているように、基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させる。
このようにレーザアニーリングを実施する場合、ラインレーザビームＬＢの延長方向（＋ｘ方向）が基板１のエッジに平行ではなくなる。その結果、形成された多結晶シリコン層を利用して複数個の薄膜トランジスタを形成し、それらに電気的に接続されたディスプレイ素子を形成する場合、基板１のエッジに平行な仮想のラインそれぞれにおいて、その当該仮想のライン上に位置した薄膜トランジスタのＶthが互いに異なることになる。それによって、基板１上の薄膜トランジスタのＶth分布が基板１にわたって全体的に小さくなる。従って、このような薄膜トランジスタに電気的に接続されたディスプレイ素子を形成してディスプレイ装置を製造すれば、ディスプレイ装置で再現されるイメージに、従来のような縞模様の染みが発生することを効果的に防止したり抑制したりすることができる。
ただし、このような本実施形態によるレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置製造方法の場合、基板１の多くの部分を損傷させ、またディスプレイ装置の製造過程において不良率が高くなることがあるという問題点がある。具体的には、図２及び図３に図示されているように、基板移動部によって基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させながら、基板１上の非晶質シリコン層３にラインレーザビームＬＢを複数回照射すれば、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にもラインレーザビームＬＢが照射される。図２では、基板１の右上端領域ＢＡ１と左上端領域ＢＡ２とにラインレーザビームＬＢが照射されるところを図示しており、図３では、それ以外に、基板１の左下端領域ＢＡ３と右下端領域ＢＡ４とにラインレーザビームＬＢが照射されるところを図示している。
３，０００ｎｍ厚以上の非晶質シリコン層３は入射したラインレーザビームＬＢを９９％以上吸収するために、基板１の非晶質シリコン層３下部に位置した部分はラインレーザビームＬＢによる影響をほぼ受けない。しかし、基板１の非晶質シリコン層３が存在しない前述のような右上端領域ＢＡ１、左上端領域ＢＡ２、左下端領域ＢＡ３及び右下端領域ＢＡ４は、ラインレーザビームＬＢによって損傷してしまう。特に、フレキシブルディスプレイ装置を具現するために基板１がポリイミドなどによって形成される場合、基板１の当該領域はラインレーザビームＬＢが照射されることにより一部分が焼けたり、パーティクルが発生したりし、非晶質シリコン層３や結晶化された多結晶シリコン層の上にポリイミドが残存してしまい、その後不良を引き起こすことになる。従って、基板１の非晶質シリコン層３が存在せず、かつラインレーザビームＬＢが照射される領域の広さを最小化することが必要である。
非晶質シリコン層３が基板１の全面を覆うようにすることもできるということは言うまでもない。しかし、非晶質シリコン層３が基板１の全面を覆ったとしても、基板１のエッジ近傍での非晶質シリコン層３の厚みは基板１の中央部分での厚みより小さくなってしまう。従ってこの場合、ラインレーザビームＬＢのエネルギーが非晶質シリコン層３に十分に吸収されないまま、その下部の基板１に伝達され、前述と同一の、あるいはそれと類似した問題点が発生する。
または、ラインレーザビームＬＢの第１方向（＋ｘ方向）の長さを短くすることにより、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の部分にラインレーザビームＬＢを照射させないようにすることもできる。しかしその場合、非晶質シリコン層３の一部領域にラインレーザビームＬＢが照射されず、結晶化が行われないという問題点が発生する。
図４乃至図９は、前述のような問題点を解決するための、本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用してディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。本実施形態によるレーザアニーリング装置は、基板支持部１０、レーザビーム照射ユニット（図示せず）、基板移動部（図示せず）、並びに第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２を具備する。
本実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、図４に図示されているように、基板移動部が、非晶質シリコン層３が形成された基板１が配置された基板支持部１０を９０°より小さい角度であるθほど回転させる。図４においては、基板移動部が基板支持部１０を時計回り方向にθほど回転させたところを図示している。これによって、ラインレーザビームＬＢの延長方向にある第１方向（＋ｘ方向）が基板１のエッジに平行ではなくなる。
このように基板支持部１０を回転させた状態で、基板移動部は基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）と交差する第２方向（＋ｙ方向）に移動させる。そして、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させる間、レーザビーム照射ユニットは基板支持部１０上に配置された、非晶質シリコン層３が形成された基板１上に、ラインレーザビームＬＢを複数回照射し、非晶質シリコン層３を多結晶シリコン層に変換させる。
そのとき、相互離隔して位置する第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、基板の動きに応じて、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させることにより、基板１の非晶質シリコン層３の外側部分に照射されるラインレーザビームＬＢの少なくとも一部を遮蔽することができる。すなわち、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、第１方向（＋ｘ方向）またはその反対方向（−ｘ方向）に動き、それらがラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積をレーザアニーリング中に増減させる。具体的には、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにしたがって、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなっていき、その後大きくなっていく。
まず図４に図示されているように、レーザアニーリング初期に、第１ビームカッタＢＣ１は、基板１の上端において、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。そのとき、第２ビームカッタＢＣ２も、基板１の左上端において、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないようにラインレーザビームＬＢを遮蔽する。
そして図５に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにしたがって、第１ビームカッタＢＣ１は第１方向（＋ｘ方向）に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が大きくなり、基板１の非晶質シリコン層３の上端よりも外側の部分に逹する部分の面積が小さくなるからである。もし図６に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）にさらに移動させ、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にそれ以上ラインレーザビームＬＢが照射されないのであるならば、第１ビームカッタＢＣ１はラインレーザビームＬＢを遮蔽しない。
一方、図５に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにしたがって、第２ビームカッタＢＣ２は第１方向（＋ｘ方向）の反対方向（−ｘ方向）に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の左上端よりも外側の部分に逹する部分の面積が小さくなるからである。
図４乃至図６に図示されているような第１区間以後、図６乃至図８に図示されているような第２区間では、第１ビームカッタＢＣ１の動きが異なることになる。すなわち、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に続けて移動させるにしたがって、第１ビームカッタＢＣ１は、第１方向（＋ｘ方向）の反対方向に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の右側よりも外側の部分に逹する部分の面積が大きくなるからである。一方、第２ビームカッタＢＣ２は、依然として第１方向（＋ｘ方向）の反対方向に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の左側よりも外側に逹する部分の面積が小さくなるからである。
第２区間以後、図８及び図９に図示されているような第３区間では、第２ビームカッタＢＣ２の動きが異なることになる。すなわち、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に続けて移動させるにしたがって、第２ビームカッタＢＣ２は第１方向（＋ｘ方向）に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が小さくなり、基板１の非晶質シリコン層３の下端よりも外側の部分に逹する部分の面積が大きくなるからである。第１ビームカッタＢＣ１は続けて第１方向（＋ｘ方向）の反対方向に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。
このように、本実施形態によるレーザ結晶化装置の場合、基板１上の非晶質シリコン層３の全領域、またはほとんどの領域にラインレーザビームＬＢを照射し、それを多結晶シリコン層に変換させながらも、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分のうちラインレーザビームＬＢが照射される部分の面積を画期的に低減させることができる。これによって、ポリイミドなどの高分子物質から形成された基板１が、レーザアニーリング過程において損傷されることを防止したり、損傷発生率を画期的に低下させたりすることができる。また、その後、薄膜トランジスタ形成やディスプレイ素子形成の過程でも、不良が発生することを防止したり、その発生率を画期的に低下させたりすることができる。
参考までに、図４乃至図９に図示されているように、第１ビームカッタＢＣ１の第２方向（＋ｙ方向）での位置、第２ビームカッタＢＣ２の第２方向（＋ｙ方向）での位置、及びラインレーザビームＬＢの位置は固定されており、基板支持部１０は基板移動部によって移動され、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、第１方向（＋ｘ方向）や、その反対方向（−ｘ方向）に直線運動を行うと理解することができる。第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、例えばガイドレールによって、その運動方向が限定される。
図１０は、本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する側面概念図である。図１０に図示されているように、レーザアニーリング装置はチャンバＣＢをさらに具備することができる。レーザビーム照射ユニット（図示せず）はチャンバＣＢの外部に位置し、基板支持部１０はチャンバＣＢの内部に位置し、チャンバＣＢ内で基板移動部（図示せず）によって移動される。チャンバＣＢはウィンドウＷを有し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢは光学系ＯＳなどを通過した後、ウィンドウＷを通過し、基板支持部１０上に配置された基板１上の非晶質シリコン層３に照射される。このとき、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、チャンバＣＢの上部（＋ｚ方向）に位置することができる。
一方、ラインレーザビームＬＢは直進性に優れるが、光であるという基本的特性上、光学的現象である回折現象が発生してしまう。例えば、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２によってラインレーザビームＬＢの一部が遮蔽されるとき、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２によって遮蔽されていないラインレーザビームＬＢの一部分が回折などによって広がることにより、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分のうち一部にラインレーザビームＬＢが意図せず照射される。従って、このような問題点が発生しないか、あるいは発生するとしても最小化させるために、図１１に図示されているように、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２をチャンバＣＢ内部に位置させる。この場合、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２と、基板１との距離を画期的に低減させることができる。これによって、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２によって遮蔽されていないラインレーザビームＬＢの一部分が回折などによって広がっても、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分のうち一部にラインレーザビームＬＢが意図せず照射される面積を最小化することができる。
図１２乃至図１７は、本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。
本実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、図４乃至図９を参照して説明した実施形態によるレーザアニーリング装置と異なり、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が直線運動を行うのではなく、回転運動を行う。具体的には、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、第１方向（＋ｘ方向）及び第２方向（＋ｙ方向）で定義される第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させることができる。より具体的には、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させるに応じて、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなっていき、その後大きくなっていく。
まず図１２に図示されているように、レーザアニーリング初期に第１ビームカッタＢＣ１は、基板１の上端において、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。このとき第２ビームカッタＢＣ２も、基板１の左上端において、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。
そして図１３及び図１４に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにしたがって、第１ビームカッタＢＣ１は第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が大きくなり、基板１に逹する部分の面積が小さくなるからである。もし図１４に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）にさらに移動させ、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されなければ、第１ビームカッタＢＣ１はラインレーザビームＬＢを遮蔽しない。
一方、図１３及び図１４に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにしたがって、第２ビームカッタＢＣ２は第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の左上端よりも外側の部分に逹する部分の面積が小さくなるからである。
図１２乃至図１４に図示されているような第１区間以後、図１４乃至図１６に図示されているような第２区間では、第１ビームカッタＢＣ１の動きが異なることになる。すなわち、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に続けて移動させるにしたがって、第１ビームカッタＢＣ１は、第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に反時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の右側よりも外側の部分に逹する部分の面積が大きくなるからである。一方、第２ビームカッタＢＣ２は依然として第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の左側よりも外側の部分に逹する部分の面積が小さくなるからである。
第２区間以後、図１６及び図１７に図示されているような第３区間では、第２ビームカッタＢＣ２の動きが異なることになる。すなわち、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に続けて移動させるにしたがって、第２ビームカッタＢＣ２は第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に反時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が小さくなり、基板１の非晶質シリコン層３の下端よりも外側の部分に逹する部分の面積が大きくなるからである。これにより、基板１下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりする。第１ビームカッタＢＣ１は続けて第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に反時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。
このような本実施形態によるレーザアニーリング装置は、基板１のほとんどの領域に対してラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりすることができる。これによって、ポリイミドなどの高分子物質から形成された基板１がレーザアニーリング過程において損傷されることを防止したり、損傷発生率を画期的に低下させたりすることができる。また、その後の薄膜トランジスタ形成やディスプレイ素子形成の過程でも、不良が発生することを防止したり、その発生率を画期的に低下させたりすることができる。
参考までに、図１２乃至図１７において、ラインレーザビームＬＢの位置、第１回転軸ＢＣ１Ｃの位置、及び第２回転軸ＢＣ２Ｃの位置は固定されており、基板支持部１０は基板移動部によって移動され、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は回転運動を行うと理解することができる。そして、このような回転式第１ビームカッタＢＣ１や第２ビームカッタＢＣ２も、図１１に図示されているように、チャンバＣＢ内に位置することができる。
一方、本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、図４乃至図９を参照して説明した実施形態によるレーザアニーリング装置と、図１２乃至図１７を参照して説明した実施形態によるレーザアニーリング装置が結合された構成を有することができる。すなわち、本実施形態によるレーザアニーリング装置も第１ビームカッタ及び第２ビームカッタを有するが、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタのうちいずれか一つは、図１２乃至図１７を参照して説明した実施形態によるレーザアニーリング装置の第１ビームカッタまたは第２ビームカッタのように、第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる。そして、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタのうち他の一つは、図４乃至図９を参照して説明した実施形態によるレーザアニーリング装置の第１ビームカッタまたは第２ビームカッタのように、第１方向（＋ｘ方向）、または第１方向の反対方向（−ｘ方向）に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる。
一方、本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、１つのビームカッタが回転運動及び直線運動を同時に行うことが可能である。例えば、図１２に図示されているような第１ビームカッタＢＣ１は第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に回転することができるが、第１回転軸ＢＣ１Ｃ自体が、第１方向（＋ｘ方向）やその反対方向（−ｘ方向）に移動するようにすることもできる。
以上、レーザアニーリング装置について主に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、これらを利用したレーザアニーリング法や、これらを利用したディスプレイ装置の製造方法も本発明の範囲に属するものである。
本発明の一実施形態によるディスプレイ装置製造方法の場合、基板１上非晶質シリコン層３を形成する段階と、非晶質シリコン層３を多結晶シリコン層に変換させるために、非晶質シリコン層３に第１方向（＋ｘ方向）に延長されたラインレーザビームＬＢを照射する段階とを含んでもよい。このとき、ラインレーザビームＬＢを照射する段階は、図４乃至図９に図示されているように、非晶質シリコン層３が形成された基板１を、第１方向（＋ｘ方向）及び第２方向（＋ｙ方向）によって定義された第１平面（ｘｙ平面）内において、９０°より小さい角度であるθほど回転させた状態で、非晶質シリコン層３が形成された基板１を第２方向（＋ｙ方向）に移動させる間、複数回ラインレーザビームＬＢを照射する段階でもある。このとき、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２を利用して、ラインレーザビームＬＢの少なくとも一部を遮蔽することができる。
具体的には図４に図示されているように、レーザアニーリング初期に、第１ビームカッタＢＣ１が基板１の上端において、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽するようにする。このとき、第２ビームカッタＢＣ２も、基板１の左上端において、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。
そして図５に図示されているように、基板１を第２方向（＋ｙ方向）に移動させることにより、第１ビームカッタＢＣ１が第１方向（＋ｘ方向）に動き、第１ビームカッタＢＣ１がラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が大きくなり、基板１に逹する部分の面積が小さくなるからである。もし図６に図示されているように、基板１を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら第２方向（＋ｙ方向）にさらに移動させ、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されなければ、第１ビームカッタＢＣ１は、ラインレーザビームＬＢを遮蔽しない。
一方、図５に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにしたがって、第２ビームカッタＢＣ２は第１方向（＋ｘ方向）の反対方向（−ｘ方向）に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の左上端よりも外側の部分に逹する部分の面積が小さくなるからである。
図４乃至図６に図示されているような第１区間以後、図６乃至図８に図示されているような第２区間では、第１ビームカッタＢＣ１の動きが異なることになる。すなわち、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に続けて移動させるにしたがって、第１ビームカッタＢＣ１は第１方向（＋ｘ方向）の反対方向に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の右側よりも外側の部分に逹する部分の面積が大きくなるからである。一方、第２ビームカッタＢＣ２は依然として第１方向（＋ｘ方向）の反対方向に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。それは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の左側外部分に逹する部分の面積が小さくなるからである。
第２区間以後、図８及び図９に図示されているような第３区間では、第２ビームカッタＢＣ２の動きが異なることになる。すなわち、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に続けて移動させるにしたがって、第２ビームカッタＢＣ２は第１方向（＋ｘ方向）に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が小さくなり、基板１の非晶質シリコン層３の下端よりも外側の部分に逹する部分の面積が大きくなるからである。第１ビームカッタＢＣ１は続けて第１方向（＋ｘ方向）の反対方向に動き、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。
このような本実施形態によるディスプレイ装置の製造方法は、基板１上の非晶質シリコン層３の全領域、またはほとんどの領域にラインレーザビームＬＢを照射し、それを多結晶シリコン層に変換させながらも、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分のうちラインレーザビームＬＢが照射される部分の面積を画期的に低減させることができる。これによって、ポリイミドなどの高分子物質から形成された基板１が、レーザアニーリング過程において損傷されることを防止したり、損傷発生率を画期的に低下させたりすることができる。また、その後の薄膜トランジスタ形成やディスプレイ素子形成の過程でも、不良が発生することを防止したり、その発生率を画期的に低下させたりすることができる。
本発明の他の一実施形態によるディスプレイ装置製造方法の場合にも、図１２乃至図１７に図示されているように、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２を利用することができる。ただし、本実施形態によるディスプレイ装置製造方法の場合、図４乃至図９を参照して説明した実施形態によるディスプレイ装置の製造方法と異なり、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が直線運動を行うのではなく、回転運動を行う。具体的には、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が、第１方向（＋ｘ方向）及び第２方向（＋ｙ方向）で定義される第１平面（ｘｙ平面）と平行な平面内において時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる。具体的には、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動するに応じ、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２がレーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなっていき、その後大きくなっていく。
まず図１２に図示されているように、レーザアニーリング初期に、第１ビームカッタＢＣ１は、基板１の上端において、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。このとき、第２ビームカッタＢＣ２も、基板１の左上端において、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。
そして図１３及び図１４に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにしたがって、第１ビームカッタＢＣ１は第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が大きくなり、基板１に逹する部分の面積が小さくなるからである。もし図１４に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）にさらに移動させ、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されなければ、第１ビームカッタＢＣ１はラインレーザビームＬＢを遮蔽しない。
一方、図１３及び図１４に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにしたがって、第２ビームカッタＢＣ２は第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。それは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の左上端よりも外側の部分に逹する部分の面積が小さくなるからである。
図１２乃至図１４に図示されているような第１区間以後、図１４乃至図１６に図示されているような第２区間では、第１ビームカッタＢＣ１の動きが異なることになる。すなわち、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に続けて移動させるにしたがって、第１ビームカッタＢＣ１は第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に反時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の右側よりも外側の部分に逹する部分の面積が大きくなるからである。一方、第２ビームカッタＢＣ２は依然として第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、基板１の非晶質シリコン層３の左側よりも外側の部分に逹する部分の面積が小さくなるからである。
第２区間以後、図１６及び図１７に図示されているような第３区間では、第２ビームカッタＢＣ２の動きが異なることになる。すなわち、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に続けて移動させるにしたがって、第２ビームカッタＢＣ２は第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に反時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第２ビームカッタＢＣ２が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。これは、ラインレーザビームＬＢの照射領域のうち、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が小さくなり、基板１の非晶質シリコン層３の下端外部分に逹する部分の面積が大きくなるからである。これにより、基板１下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりする。第１ビームカッタＢＣ１は続けて第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に反時計回り方向に回転し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを第１ビームカッタＢＣ１が遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。
このような本実施形態によるディスプレイ装置の製造方法は、基板１上の非晶質シリコン層３の全領域、またはほとんどの領域にラインレーザビームＬＢを照射し、それを多結晶シリコン層に変換させながらも、基板１の、非晶質シリコン層３で覆われていない部分のうちラインレーザビームＬＢが照射される部分の面積を画期的に低減させることができる。これによって、ポリイミドなどの高分子物質から形成された基板１が、レーザアニーリング過程において損傷されることを防止したり、損傷発生率を画期的に低下させたりすることができる。また、その後の薄膜トランジスタ形成やディスプレイ素子形成の過程でも、不良が発生することを防止したり、その発生率を画期的に低下させたりすることができる。
一方、本発明のさらに他の一実施形態によるディスプレイ装置製造方法の場合、図４乃至図９を参照して説明した実施形態によるディスプレイ装置製造方法の一部の構成と、図１２乃至図１７を参照して説明した実施形態によるディスプレイ装置製造方法の一部の構成をまとめ合わせた構成を有することができる。すなわち、本実施形態によるディスプレイ装置製造方法も第１ビームカッタ及び第２ビームカッタを利用するが、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタのうちいずれか一つは、図１２乃至図１７を参照して説明した実施形態によるディスプレイ装置製造方法の第１ビームカッタまたは第２ビームカッタのように、第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる。そして、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタのうち他の一つは、図４乃至図９を参照して説明した実施形態によるディスプレイ装置製造方法の第１ビームカッタまたは第２ビームカッタのように、第１方向（＋ｘ方向）、または第１方向の反対方向（−ｘ方向）への動きによって、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる。
本発明のさらに他の一実施形態によるディスプレイ装置製造方法の場合、１つのビームカッタが回転運動及び直線運動を同時に行うことが可能であることは言うまでもない。例えば、図１２に図示されているような第１ビームカッタＢＣ１は第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に回転することができるが、第１回転軸ＢＣ１Ｃ自体が第１方向（＋ｘ方向）やその反対方向（−ｘ方向）に移動するようにすることもできる。
このように、前述の本発明のディスプレイ装置製造方法の場合にも、ラインレーザビームを照射する段階において、チャンバのウィンドウを介してラインレーザビームをチャンバ内の非晶質シリコン層に照射し、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタをチャンバ内に位置させることができる。
以上、本発明を図面に図示された実施形態を参照して説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当該技術分野で当業者であるならば、それらから多様な変形、及び均等な他の実施形態への展開が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。
本発明のレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法は、例えば、ディスプレイ関連の技術分野に効果的に適用可能である。
１：基板、３：非晶質シリコン層、１０： 基板支持部、ＢＣ１：第１ビームカッタ、ＢＣ１Ｃ：第１回転軸、ＢＣ２：第２ビームカッタ、ＢＣ２Ｃ：第２回転軸

Claims (23)

  1. 非晶質シリコン層が形成された基板が配置される基板支持部と、
    第１方向に延長されたラインレーザビームを、前記基板支持部上に配置された前記基板に照射するレーザビーム照射ユニットと、
    前記基板支持部を、前記第１方向と交差する第２方向に移動させる基板移動部と、
    相互離隔して位置し、前記基板の移動にしたがって前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させることにより、前記基板の前記非晶質シリコン層の外側部分に照射される前記ラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽する第１ビームカッタ及び第２ビームカッタを具備する、レーザアニーリング装置。
  2. 前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、前記第１方向、または前記第１方向の反対方向への動きによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積を増減させることを特徴とする、請求項１に記載のレーザアニーリング装置。
  3. 前記基板移動部が、前記基板支持部を前記第２方向に移動させることにより、前記第１ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなっていき、再び大きくなっていくことを特徴とする、請求項２に記載のレーザアニーリング装置。
  4. 前記基板移動部が、前記基板支持部を前記第２方向に移動させることにより、前記第２ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなっていき、再び大きくなっていくことを特徴とする、請求項３に記載のレーザアニーリング装置。
  5. 前記基板移動部が、前記基板支持部を前記第２方向に移動させるにしたがって、
    第１区間では、前記第１ビームカッタが前記第１方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなり、前記第２ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積も小さくなり、
    続いて第２区間では、前記第１ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなるが、前記第２ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積は小さくなり、
    続いて第３区間では、前記第１ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなり、前記第２ビームカッタが前記第１方向へ動くことによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積も大きくなることを特徴とする、請求項４に記載のレーザアニーリング装置。
  6. 前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積を増減させることを特徴とする、請求項１に記載のレーザアニーリング装置。
  7. 前記基板移動部が前記基板支持部を前記第２方向に移動させるにしたがって、前記第１ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなっていき、再び大きくなっていくことを特徴とする、請求項６に記載のレーザアニーリング装置。
  8. 前記基板移動部が前記基板支持部を前記第２方向に移動させることにより、前記第２ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなっていき、再度大きくなっていくことを特徴とする、請求項７に記載のレーザアニーリング装置。
  9. 前記基板移動部が前記基板支持部を前記第２方向に移動させるにしたがって、
    第１区間では、前記第１ビームカッタが時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなり、前記第２ビームカッタも時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積も小さくなり、
    続いて第２区間では、前記第１ビームカッタが反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなるが、前記第２ビームカッタは時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなり、
    続いて第３区間では、前記第１ビームカッタが反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなり、前記第２ビームカッタも反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなることを特徴とする、請求項８に記載のレーザアニーリング装置。
  10. 前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタのうちいずれか一つは、第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積を増減させ、他の一つは、前記第１方向、または前記第１方向の反対方向への動きによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積を増減させることを特徴とする、請求項１に記載のレーザアニーリング装置。
  11. チャンバをさらに具備し、前記レーザビーム照射ユニットを前記チャンバ外部に位置させ、前記基板支持部を前記チャンバ内部に位置させ、ウィンドウを介して、前記レーザビーム照射ユニットから照射される前記ラインレーザビームを、前記基板支持部上に配置された前記基板に照射させ、
    前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、前記チャンバ内部に位置することを特徴とする、請求項１に記載のレーザアニーリング装置。
  12. 前記基板移動部は、前記基板支持部を、前記第１方向及び前記第２方向によって定義された第１平面内において回転させ、前記非晶質シリコン層が形成された前記基板が配置された前記基板支持部を、９０°より小さい角度であるθほど回転させた状態で、前記第２方向に移動させることを特徴とする、請求項１に記載のレーザアニーリング装置。
  13. 基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、
    前記非晶質シリコン層を多結晶シリコン層に変換させるために、前記非晶質シリコン層に、第１方向に延長されたラインレーザビームを照射するが、前記非晶質シリコン層が形成された前記基板を、前記第１方向と交差する第２方向と前記第１方向とによって定義された第１平面内において、９０°より小さい角度であるθほど回転させた状態で、前記非晶質シリコン層が形成された前記基板を前記第２方向に移動させる間、複数回前記ラインレーザビームを照射する段階を含み、
    前記ラインレーザビームを照射する段階において、前記基板を前記第２方向に移動させるとき、前記基板を前記第２方向に移動させるにしたがって、前記ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が増減するディスプレイ装置の製造方法。
  14. 前記ラインレーザビームを照射する段階において、前記基板を前記第２方向に移動させるとき、
    第１ビームカッタが前記ラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、前記基板を前記第２方向に移動させるにしたがって、前記第１ビームカッタが前記第１方向、または前記第１方向の反対方向に動き、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が増減することを特徴とする、請求項１３に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  15. 前記ラインレーザビームを照射する段階において、前記基板を前記第２方向に移動させるとき、第２ビームカッタが前記ラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、前記基板を前記第２方向に移動させるにしたがって、前記第２ビームカッタが前記第１方向、または前記第１方向の反対方向に動き、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が増減することを特徴とする、請求項１４に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  16. 前記ラインレーザビームを照射する段階において、前記基板を前記第２方向に移動させるとき、
    第１区間では、第１ビームカッタが前記第１方向へ動くことによって、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなり、前記第２ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積も小さくなり、
    続いて第２区間では、前記第１ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなるが、前記第２ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積は小さくなり、
    続いて第３区間では、前記第１ビームカッタが前記第１方向の反対方向へ動くことによって、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなり、前記第２ビームカッタが前記第１方向へ動くことによって、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積も大きくなることを特徴とする、請求項１５に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  17. 前記ラインレーザビームを照射する段階は、前記ラインレーザビームを、チャンバのウィンドウを介して、前記チャンバ内の前記非晶質シリコン層に照射する段階であり、前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、前記チャンバ内に位置することを特徴とする、請求項１５に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  18. 前記ラインレーザビームを照射する段階において前記基板を前記第２方向に移動させるとき、第１ビームカッタが前記ラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、前記基板を前記第２方向に移動させるにしたがって、前記第１ビームカッタが前記第１平面と平行な平面内において時計回り方向または反時計回り方向に回転し、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなっていき、再度大きくなっていくことを特徴とする、請求項１３に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  19. 前記ラインレーザビームを照射する段階において前記基板を前記第２方向に移動させるとき、第２ビームカッタが前記ラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、前記基板を前記第２方向に移動させるにしたがって、前記第２ビームカッタが前記第１平面と平行な前記平面内において時計回り方向または反時計回り方向に回転し、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなっていき、再度大きくなっていくことを特徴とする、請求項１８に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  20. 前記ラインレーザビームを照射する段階において、前記基板を前記第２方向に移動させるとき、
    第１区間では、前記第１ビームカッタが時計回り方向に回転することにより、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなり、前記第２ビームカッタも時計回り方向に回転することにより、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積も小さくなり、
    続いて第２区間では、前記第１ビームカッタが反時計回り方向に回転することにより、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなるが、前記第２ビームカッタは時計回り方向に回転することにより、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が小さくなり、
    続いて第３区間では、前記第１ビームカッタが反時計回り方向に回転することにより、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなり、前記第２ビームカッタも反時計回り方向に回転することにより、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が大きくなることを特徴とする、請求項１９に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  21. 前記ラインレーザビームを照射する段階は、前記ラインレーザビームを、チャンバのウィンドウを介して、前記チャンバ内の前記非晶質シリコン層に照射する段階であり、前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、前記チャンバ内に位置することを特徴とする、請求項１９に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  22. 前記ラインレーザビームを照射する段階において、前記基板を前記第２方向に移動させるとき、
    第１ビームカッタが前記ラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、前記基板を前記第２方向に移動させるにしたがって、前記第１ビームカッタが前記第１平面と平行な平面内において時計回り方向または反時計回り方向に回転し、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が増減し、
    第２ビームカッタが前記ラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、前記第２ビームカッタが前記第１方向、または前記第１方向の反対方向に動き、前記ラインレーザビームを遮蔽する前記遮蔽領域の面積が増減することを特徴とする、請求項１３に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  23. 前記ラインレーザビームを照射する段階は、前記ラインレーザビームを、チャンバのウィンドウを介して、前記チャンバ内の前記非晶質シリコン層に照射する段階であり、前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、前記チャンバ内に位置することを特徴とする請求項２２に記載のディスプレイ装置の製造方法。
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