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CN107706092B - 一种准分子激光退火设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种准分子激光退火设备，涉及显示技术领域，解决了激光输出通道中气体气氛不均匀导致的形成的多晶硅层的质量不均匀的问题。该准分子激光退火设备包括条状的激光输出通道；所述条状的激光输出通道包括两个端面和与所述两个端面均相接的侧面；所述准分子激光退火设备还包括设置在所述侧面的至少一个进气管路，以及设置在所述端面的进气管路；其中，所述进气管路用于向所述激光输出通道输入气体。用于提高激光输出通道中气体气氛的均一性。

Description

一种准分子激光退火设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种准分子激光退火设备。
背景技术
现有的显示装置中的多晶硅层常采用准分子激光退火(Excimer LaserAnnealing)工艺形成。准分子激光退火具体是利用准分子激光退火设备发出的准分子激光束对待处理基板上的非晶硅层进行短时间照射，使其再结晶变成多晶硅层。
准分子激光退火工艺的质量决定着非晶硅转化为多晶硅的工艺质量。现有的准分子激光退火设备中激光发生器发射的激光射入激光输出通道后，在激光输出通道中传输并出射。由于现有的条状的激光输出通道仅在激光输出通道的侧面设置进气管路，因而造成了激光输出通道的中间位置和两侧位置气体气氛的不均匀，从而导致从激光输出通道的不同位置出射的激光光斑(Beam)能量的不均匀，进而导致形成的多晶硅层的质量不均匀。
发明内容
本发明的实施例提供一种准分子激光退火设备，解决了激光输出通道中气体气氛不均匀导致的形成的多晶硅层的质量不均匀的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种准分子激光退火设备，包括条状的激光输出通道；所述条状的激光输出通道包括两个端面和与所述两个端面均相接的侧面；所述准分子激光退火设备还包括设置在所述侧面的至少一个进气管路，以及设置在所述端面的进气管路；其中，所述进气管路用于向所述激光输出通道输入气体。
优选的，所述激光输出通道的两个端面均设置有所述进气管路。
优选的，所述准分子激光退火设备还包括设置在所述进气管路中的气体扩散装置，用于控制从所述进气管路输入至所述激光输出通道的气体的气流速度和/或气体量。
进一步优选的，所述气体扩散装置设置在所述进气管路的出口处。
优选的，所述准分子激光退火设备还包括分布在所述激光输出通道内的多个气体检测器；所述气体检测器用于检测该气体检测器所在位置处的气体浓度。
优选的，所述激光输出通道上设置的各个所述进气管路的内径大小相同。
优选的，所述准分子激光退火设备还包括气体源，所述气体源与各所述进气管路均相连，用于为各所述进气管路提供气体；所述气体源提供的气体包括氮气。
优选的，所述激光输出通道的侧面设置有多个所述进气管路，相邻所述进气管路之间的距离相等。
优选的，所述激光输出通道的侧面设置的进气管路的个数为2～5个。
优选的，所述准分子激光退火设备还包括激光发生器，所述激光发生器用于发射激光；所述激光发生器发射的激光射向所述激光输出通道中。
本发明实施例提供一种准分子激光退火设备，由于激光输出通道的侧面和端面均设置有进气管路，因而气体可以通过侧面设置的进气管路和端面设置的进气管路进入激光输出通道中，相对于技术中，气体只能通过侧面设置的进气管路进入激光输出通道，本发明实施例还通过端面设置的进气管路进入激光输出通道，因而减小了激光输出通道的端部位置和其余位置的气体浓度差异，提高了激光输出通道中气体氛围的均一性，从而使得激光光斑的能量在激光输出通道的各个位置都是均匀的，而激光光斑能量的均匀可以提高多晶硅成型后的均一性和结晶化能力。当多晶硅层应用于TFT器件中，可以提高TFT器件的电学性能，同时可减少激光退火工艺产生的Mura类不良。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中激光输出管道中的气体氛围分布示意图；
图2(a)为现有技术中形成的多晶硅层的中间位置的晶粒分布示意图；
图2(b)为现有技术中形成的多晶硅层的边缘位置的晶粒分布示意图；
图3为本发明实施例提供的一种准分子激光退火设备的结构示意图一；
图4为本发明实施例提供的一种准分子激光退火设备的结构示意图二；
图5为本发明实施例提供的一种准分子激光退火设备的结构示意图三；
图6为本发明实施例提供的一种准分子激光退火设备的结构示意图四。
附图标记：
10-激光输出通道；101-端面；102-侧面；20-进气管路；30-气体扩散装置；40-气体检测器；50-气体源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
激光输出通道中气体的均一性对非晶硅(α-Si)转化为多晶硅(poly-silicon)的晶化质量有至关重要的影响。参考图1、图2(a)及图2(b)，图1为激光输出管道10中的气体氛围分布示意图，可以看出激光输出通道10中两端的气体浓度与其它区域的气体浓度有很大的差异；从上述激光输出通道10中出射的激光照射到非晶硅层，非晶硅转化为多晶硅后，图2(a)和图2(b)分别为多晶硅层中间位置和边缘位置的晶粒的分布示意图。根据图2(a)和图2(b)，对多晶硅层的中间位置和边缘位置的晶粒尺寸进行测量计算得到，多晶硅层的中间位置晶粒的平均尺寸(Grain Size)为329nm，晶粒的均一度(Uniformity)为45％，多晶硅层的边缘位置晶粒的平均尺寸为332nm，晶粒的均一度为55％，多晶硅层的中间位置和边缘位置的晶粒均一度相差10％左右，中间位置在晶化质量上优于边缘位置的晶化质量，可以看出，气体氛围分布的均一性对结晶化有重要的影响，严重地影响多晶硅的晶化质量。而气体氛围的分布影响多晶硅的晶化质量主要是因为气体浓度影响激光光斑的能量，气体浓度分布不均，导致激光光斑能量的不均匀，进而导致形成的多晶硅层的质量不均匀。
基于上述，本发明实施例提供一种准分子激光退火设备，如图3所示，包括条状的激光输出通道(Sealing box)10；条状的激光输出通道10包括两个端面101和与两个端面101均相接的侧面102；准分子激光退火设备还包括设置在侧面102的至少一个进气管路20，以及设置在端面101的进气管路20；其中，进气管路20用于向激光输出通道10输入气体。
需要说明的是，第一，激光输出通道10为条状，将条状中面积较小的两个面称为端面，其它面称为侧面。示例的，当激光输出通道10为圆柱状时，圆柱的上底面和下底面称为端面，圆柱的侧面即为侧面；当激光输出通道10为长方体时，将长方体的各个面中面积最小的、相对的两个面称为端面，除两个端面以外的其它的面称为侧面。
第二，对于激光输出通道10的侧面102设置的进气管路20的个数不进行限定，可以根据激光输出通道10的长度进行相应设置，激光输出通道10的长度越长，设置在进气管路20的个数应越多。优选的，激光输出通道10的侧面设置的进气管路20的个数为2～5个。
第三，可以在激光输出通道10的一个端面101设置进气管路20，也可以在激光输出通道10的两个端面101均设置进气管路20，对此不进行限定。
第四，对于通过进气管路20向激光输出通道10输入的气体的类型不进行限定，一般输入到激光输出通道10的气体为惰性气体。由于氮气价格便宜、易于制备，且不易于与其它材料反应，因而本发明实施例优选的向激光输出通道10输入氮气(N2)。
第五，本发明实施例提供的准分子激光退火设备可以是任意型号的准分子激光退火设备。例如，可以为LB465或LB1000及其以上超长激光输出通道的准分子激光退火设备。
本发明实施例提供一种准分子激光退火设备，由于激光输出通道10的侧面102和端面101均设置有进气管路20，因而气体可以通过侧面102设置的进气管路20和端面101设置的进气管路20进入激光输出通道10中，相对于技术中，气体只能通过侧面102设置的进气管路20进入激光输出通道10，本发明实施例还通过端面101设置的进气管路20进入激光输出通道10，因而减小了激光输出通道10的端部位置和其余位置的气体浓度差异，提高了激光输出通道10中气体氛围的均一性，从而使得激光光斑的能量在激光输出通道10的各个位置都是均匀的，而激光光斑能量的均匀可以提高多晶硅成型后的均一性和结晶化能力。当多晶硅层应用于TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)器件中，可以提高TFT器件的电学性能，同时可减少激光退火工艺产生的Mura(斑痕)类不良。
优选的，如图3所示，激光输出通道10的两个端面101均设置有进气管路20。
本发明实施例在激光输出通道10的两个端面101均设置有进气管路20，这样气体可以分别通过两个端面01的进气管路20进入激光输出通道10，从而减小了激光输出通道10的中间位置和两个端部位置的气体浓度差异，进一步提高激光输出通道10中气体氛围的均一性。
需要说明的是，进气管路20的出口位置处一般浓度较大，这样会导致进气管路20中的气体浓度不均匀。此外，进入到激光输出通道10内的气体的气流速度也会影响激光输出通道10内气体浓度均一性，如进入到激光输出通道10的气体的气流速度若太大，则会引起激光输出通道10内气体气氛的波动。
基于此，本发明实施例优选的，如图4所示，准分子激光退火设备还包括设置在进气管路20中的气体扩散装置(diffuser)30，用于控制从进气管路20输入至激光输出通道10的气体的气流速度和/或气体量。
其中，对于气体扩散装置30在进气管路20中的设置位置不进行限定，可以设置在进气管路20的入口处，也可以设置在进气管路20的出口处，当然还可以设置在进气管路20内的任意位置。本发明实施例优选的，气体扩散装置30设置在进气管路20的出口处。
需要说明的是，由于激光从激光输出通道10出射，而激光的温度较高，为了避免激光对气体扩散装置30的破坏，因而气体扩散装置30应选用特殊材质制备，例如制备气体扩散装置30的材料应耐高温。
本发明实施例在进气管路20中设置气体扩散装置30，通过气体扩散装置30根据需要控制输入到激光输出通道10的气体的气流速度和/或气体量，从而进一步提高激光输出通道10中气体氛围的均一性。
优选的，如图5所示，准分子激光退火设备还包括分布在激光输出通道10内的多个气体检测器40；气体检测器40用于检测该气体检测器40所在位置处的气体浓度。
此处，对于激光输出通道10内设置的气体检测器40的数量不进行限定，可以根据激光输出通道10的长度进行设置。此外，本发明实施例优选，气体检测器40均匀分布在激光输出通道10内。
需要说明的是，可以根据气体检测器40检测到的该气体检测器40所在位置处的气体浓度，调整距离该气体检测器40位置最近的进气管路20的气体流速和/或气体量。示例的，若某一气体检测器40检测到的气体浓度低于其它气体检测器40检测到的气体浓度，则可以调整使距离该气体检测器40位置最近的进气管路20的气体流速增大，和/或，调整使距离该气体检测器40位置最近的进气管路20的气体量增大。
本发明实施例，在激光输出通道10内设置多个气体检测器40，通过气体检测器40可以检测到气体检测器40所在位置处的气体浓度，根据检测到的气体浓度可以精细调整通过进气管路20输入到激光输出通道10内的气体量，从而可以精确控制激光输出通道10内的气体氛围的分布，以使得激光输出通道10的气体分布更均匀。
优选的，激光输出通道10上设置的各个进气管路20的内径大小相同。
其中，对于各进气管路20的内径大小不进行限定，可以根据需要进行相应设置，进气管路20的内径越大，进气管路20的进气量越大。
本发明实施例，由于激光输出通道10上设置的各个进气管路20的内径大小相同，因而各个进气管路20的进气量是相同的，这样一来，各个进气管路20便可以以同一进气量向激光输出通道10输出气体，提高了输入到激光输出通道10的气体均一性。
优选的，如图6所示，准分子激光退火设备还包括气体源50，气体源50与各进气管路20均相连，用于为各进气管路20提供气体；气体源50提供的气体包括氮气。
由于氮气价格便宜、易于制备，且不易于与其它材料反应，因而本发明实施例优选的，气体源50提供的气体包括氮气。
优选的，激光输出通道10的侧面102设置有多个进气管路20，相邻进气管路20之间的距离相等。
其中，对于相邻进气管路20之间的距离不进行限定，可以根据激光输出通道10的长度和激光输出通道10的侧面102设置的进气管路20的数量进行相应设置。
本发明实施例，由于激光输出通道10的侧面102设置的多个进气管路20中相邻进气管路20之间的距离相等，因而气体可以通过进气管路20均匀进入到激光输出通道10中，从而确保了激光输出通道10内气体氛围的均一性。
优选的，准分子激光退火设备还包括激光发生器，激光发生器用于发射激光；激光发生器发射的激光射向激光输出通道10中。
此处，需要说明的是，准分子激光退火设备除包括激光发生器外，还可以包括光学部件，光学部件用于对激光发生器发射的激光进行调节，并使调节后的激光射向激光输出通道10。
本发明实施例，由于激光输出通道10的侧面102和端面101均设置有进气管路20，因而气体可以通过侧面102和端面101设置的进气管路20进入到激光输出通道10中，减小了激光输出通道10的端部位置和其余位置的气体浓度差异，提高了激光输出通道10中气体氛围的均一性，这样一来，激光发生器发射的激光射向激光输出通道10后，激光光斑的能量在激光输出通道10的各个位置都是相同的，因而利用激光照射非晶硅形成多晶硅时，形成的多晶硅层的质量是均匀的。当多晶硅层应用于TFT器件中，可以提高TFT器件的电学性能，同时可减少激光退火工艺产生的Mura类不良。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种准分子激光退火设备，其特征在于，包括条状的激光输出通道；所述条状的激光输出通道包括两个端面和与所述两个端面均相接的侧面；
所述准分子激光退火设备还包括设置在所述侧面的至少一个进气管路，以及设置在所述端面的进气管路；其中，所述进气管路用于向所述激光输出通道输入气体；
所述激光输出通道的侧面设置有多个所述进气管路，相邻所述进气管路之间的距离相等；
所述激光输出通道上设置的各个所述进气管路的内径大小相同。
2.根据权利要求1所述的准分子激光退火设备，其特征在于，所述激光输出通道的两个端面均设置有所述进气管路。
3.根据权利要求1所述的准分子激光退火设备，其特征在于，所述准分子激光退火设备还包括设置在所述进气管路中的气体扩散装置，用于控制从所述进气管路输入至所述激光输出通道的气体的气流速度和/或气体量。
4.根据权利要求3所述的准分子激光退火设备，其特征在于，所述气体扩散装置设置在所述进气管路的出口处。
5.根据权利要求1所述的准分子激光退火设备，其特征在于，所述准分子激光退火设备还包括分布在所述激光输出通道内的多个气体检测器；
所述气体检测器用于检测该气体检测器所在位置处的气体浓度。
6.根据权利要求1所述的准分子激光退火设备，其特征在于，所述准分子激光退火设备还包括气体源，所述气体源与各所述进气管路均相连，用于为各所述进气管路提供气体；
所述气体源提供的气体包括氮气。
7.根据权利要求1所述的准分子激光退火设备，其特征在于，所述激光输出通道的侧面设置的进气管路的个数为2～5个。
8.根据权利要求1所述的准分子激光退火设备，其特征在于，所述准分子激光退火设备还包括激光发生器，所述激光发生器用于发射激光；
所述激光发生器发射的激光射向所述激光输出通道中。
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