准分子激光退火装置.pdf

本发明提供的准分子激光退火装置，包括工艺腔室、脉冲延长模块和激光器，激光器用于发射激光束；脉冲延长模块用于将该激光束的脉冲时间延长，并向设置在反应腔室内的基板输出延长后的脉冲激光；脉冲延长模块包括：至少两组脉冲延长偏向镜组，每组脉冲延长偏向镜组包括四个脉冲延长偏向镜，且各组脉冲延长偏向镜组的脉冲延长时间不同；驱动装置，用于驱动各组脉冲延长偏向镜组运动至光路通过位置或者偏离光路位置。本发明提供的准分子激光退火装置，其可以根据具体情况选择合适的脉冲延长时间，从而可以保证激光脉冲时间和激光工作能量均满足要求，进而可以提高多晶硅薄膜的生产稳定性及良率。

1.  一种准分子激光退火装置，包括工艺腔室、脉冲延长模块和激光器，所述激光器用于发射激光束；所述脉冲延长模块用于将该激光束的脉冲时间延长，并向设置在所述反应腔室内的基板输出延长后的脉冲激光；其特征在于，所述脉冲延长模块包括：
至少两组脉冲延长偏向镜组，每组脉冲延长偏向镜组包括四个脉冲延长偏向镜，且各组脉冲延长偏向镜组的脉冲延长时间不同；
驱动装置，用于驱动各组脉冲延长偏向镜组运动至光路通过位置或者偏离光路位置。

2.  根据权利要求1所述的准分子激光退火装置，其特征在于，所述脉冲延长模块还包括控制单元，所述控制单元用于按预设的时间间隔或者实时选择性地控制所述驱动装置驱动其中一组脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的所述光路通过位置；
其余的脉冲延长偏向镜组位于各自的所述偏离光路位置。

3.  根据权利要求2所述的准分子激光退火装置，其特征在于，所述控制单元根据激光工作气体的换气周期控制所述驱动装置。

4.  根据权利要求3所述的准分子激光退火装置，其特征在于，所述脉冲延长偏向镜组为三组；
第一组所述脉冲延长偏向镜组对应的光的行程为10～11m；
第二组所述脉冲延长偏向镜组对应的光的行程为6～7m；
第三组所述脉冲延长偏向镜组对应的光的行程为3.5～4.5m。

5.  根据权利要求4所述的准分子激光退火装置，其特征在于，所述激光工作气体的换气周期按生产时间的顺序依次划分为气体使用前期、气体使用中期和气体使用后期；
所述控制单元在所述气体使用前期，控制所述驱动装置驱动所 述第一组所述脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置；
所述控制单元在所述气体使用中期，控制所述驱动装置驱动所述第一组所述脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置；
所述控制单元在所述气体使用后期，控制所述驱动装置驱动所述第一组所述脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置。

6.  根据权利要求5所述的准分子激光退火装置，其特征在于，所述准分子激光退火装置的激光脉冲频率为500Hz。

7.  根据权利要求5所述的准分子激光退火装置，其特征在于，所述准分子激光退火装置的重叠率为92％～98％。

8.  根据权利要求5所述的准分子激光退火装置，其特征在于，所述准分子激光退火装置的激光扫描速率为4～6mm/s。

9.  根据权利要求5所述的准分子激光退火装置，其特征在于，所述准分子激光退火装置的激光能量密度为300～500mJ/cm²。

准分子激光退火装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种准分子激光退火装置。
背景技术
AMOLED(Active-matrix organic light emitting diode，有源矩阵有机发光二极体)凭借高画质、移动图像响应时间短、低功耗、宽视角及超轻超薄等优点，成为了未来显示技术的最好选择。目前，在AMOLED的背板技术中，多晶硅薄膜的制作方法主要包括：准分子激光退火(ELA)、固相晶化(SPC)、金属诱导晶化(MIC)等等。其中，采用准分子激光退火(ELA)工艺，制作背板中晶体管有源层的多晶硅薄膜是唯一已经实现量产的方法。
准分子激光退火装置是使用准分子激光柬对基板上的非晶硅薄膜进行短时间照射，使其再结晶变成多晶硅薄膜的设备。具体地，图1为现有的准分子激光退火装置的结构示意图。如图1所示，准分子激光退火装置包括工艺腔室1、脉冲延长模块2、激光器3以及其他可选模块4。由激光器3发射的激光束首先经过脉冲延长模块2，其将激光束的脉冲时间延长，并输出延长后的脉冲激光；然后，该脉冲激光依次通过各个可选模块4照射在反应腔室1内的基板5上。
现有的脉冲延长模块通常只设置有四个脉冲延长偏向镜，如图2所示，四个脉冲延长偏向镜(M1～M4)只能产生一组被延长了的脉冲激光，从而只有一个脉冲延长时间，且时长较长(60～70纳秒左右)。这在实际应用中不可避免地存在以下问题：
在实际生产多晶硅薄膜时，只有一个脉冲延长时间往往无法满足不同的要求，容易出现激光脉冲时间偏短或者偏长的情况，若激光脉冲时间偏短，不利于多晶硅的结晶过程，从而影响多晶硅薄膜的质 量；若激光脉冲时间偏长，会导致激光工作能量降低，从而影响多晶硅薄膜的生产稳定性及良率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种准分子激光退火装置，其可以根据具体情况选择合适的脉冲延长时间，从而可以保证激光脉冲时间和激光工作能量均满足要求，进而可以提高多晶硅薄膜的生产稳定性及良率。
为实现本发明的目的而提供一种准分子激光退火装置，包括工艺腔室、脉冲延长模块和激光器，所述激光器用于发射激光束；所述脉冲延长模块用于将该激光束的脉冲时间延长，并向设置在所述反应腔室内的基板输出延长后的脉冲激光；所述脉冲延长模块包括：至少两组脉冲延长偏向镜组，每组脉冲延长偏向镜组包括四个脉冲延长偏向镜，且各组脉冲延长偏向镜组的脉冲延长时间不同；驱动装置，用于驱动各组脉冲延长偏向镜组运动至光路通过位置或者偏离光路位置。
优选的，所述脉冲延长模块还包括控制单元，所述控制单元用于按预设的时间间隔或者实时选择性地控制所述驱动装置驱动其中一组脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的所述光路通过位置；其余的脉冲延长偏向镜组位于各自的所述偏离光路位置。
优选的，所述控制单元根据激光工作气体的换气周期控制所述驱动装置。
优选的，所述脉冲延长偏向镜组为三组；第一组所述脉冲延长偏向镜组对应的光的行程为10～11m；第二组所述脉冲延长偏向镜组对应的光的行程为6～7m；第三组所述脉冲延长偏向镜组对应的光的行程为3.5～4.5m。
优选的，所述激光工作气体的换气周期按生产时间的顺序依次划分为气体使用前期、气体使用中期和气体使用后期；所述控制单元在所述气体使用前期，控制所述驱动装置驱动所述第一组所述脉冲延 长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置；所述控制单元在所述气体使用中期，控制所述驱动装置驱动所述第一组所述脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置；所述控制单元在所述气体使用后期，控制所述驱动装置驱动所述第一组所述脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置。
优选的，所述准分子激光退火装置的激光脉冲频率为500Hz。
优选的，所述准分子激光退火装置的重叠率为92％～98％。
优选的，所述准分子激光退火装置的激光扫描速率为4～6mm/s。
优选的，所述准分子激光退火装置的激光能量密度为300～500mJ/cm²。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的准分子激光退火装置，其通过设置脉冲延长时间不同的至少两组脉冲延长偏向镜组，并借助驱动装置，驱动各组脉冲延长偏向镜组运动至光路通过位置或者偏离光路位置，可以实现根据不同的要求，选择合适的脉冲延长偏向镜组运动至光路通过位置，从而既能保证所需要的激光脉冲时间，又能保证工作的激光最大能量，进而可以提高多晶硅薄膜的生产稳定性及良率。
附图说明
图1为现有的准分子激光退火装置的示意图；
图2为现有的脉冲延长模块的示意图；
图3为本发明实施例提供的准分子激光退火装置的脉冲延长模块的示意图；以及
图4为图3中脉冲延长模块采用第一组脉冲延长偏向镜组时的激光走向图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的准分子激光退火装置进行详细描述。
本发明提供一种准分子激光退火装置，包括工艺腔室、脉冲延长模块和激光器，激光器用于发射激光束；脉冲延长模块用于将该激光束的脉冲时间延长，并向设置在反应腔室内的基板输出延长后的脉冲激光；并且，脉冲延长模块包括至少两组脉冲延长偏向镜组和驱动装置，其中，每组脉冲延长偏向镜组包括四个脉冲延长偏向镜，且各组脉冲延长偏向镜组的脉冲延长时间不同；驱动装置用于驱动各组脉冲延长偏向镜组运动至光路通过位置或者偏离光路位置。
各组脉冲延长偏向镜组对应有各自的光路通过位置和偏离光路位置，在驱动装置的驱动下，可以使其中任意一组脉冲延长偏向镜组运动至其光路通过位置，其余脉冲延长偏向镜组运动至偏离光路位置。在生产多晶硅薄膜时，光的行程与位于光路通过位置的脉冲延长偏向镜组相对应，从而通过利用驱动装置切换不同的脉冲延长偏向镜组运动至光路通过位置，可以实现根据不同的要求，选择合适的脉冲延长时间，从而既能保证所需要的激光脉冲时间，又能保证工作的激光最大能量，进而可以提高多晶硅薄膜的生产稳定性及良率。
在实际应用中，上述驱动装置可以为诸如电机、气缸等的驱动设备。另外，上述偏离光路位置可以根据具体情况设置在脉冲延长模块中的适当位置处，例如可以将偏离光路位置设置在脉冲延长模块的远离激光束的最内侧位置，或者也可以将偏离光路位置设置在偏离光路处的左右两侧。
在实际应用中，可以采用手动的方式控制驱动装置，或者，优选的，还可以利用控制单元按预设的时间间隔或者实时自动控制驱动装置。对于后一种控制方式，具体来说，脉冲延长模块还包括控制单元，该控制单元用于按预设的时间间隔或者实时选择性地控制驱动装置驱动其中一组脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置；其余的脉冲延长偏向镜组位于各自的离光路位置。所谓按预设的时间间隔控制驱动单元，是指每经过相等或不等的时长之后，控制单元控制驱动装置对位于光路通过位置的脉冲延长偏向镜组进行一次切换。所谓实时控制驱动单元，是指控制单元根据具体情况或规则进行分析或计算，并根据分析或计算结果，实时控制驱 动装置对位于光路通过位置的脉冲延长偏向镜组进行一次切换。
优选的，控制单元可以根据激光工作气体的换气周期控制驱动装置。由于激光工作气体会随着时间的累积产生衰减，导致激光能量逐渐降低，并且激光能量在经过脉冲延长模块会再次降低。此外，光的行程决定激光脉冲时间，即，光的行程越长，激光脉冲时间越长；反之，光的行程越短，激光脉冲时间约短。而激光脉冲时间决定激光能量，即，激光脉冲时间越长，激光能量越小；反之，激光脉冲时间越短，激光能量越大。基于上述原理，根据激光工作气体的衰减特性控制驱动装置对位于光路通过位置的脉冲延长偏向镜组进行切换，可以实现随激光能量的变化，调整脉冲延长时间，从而既能保证所需要的激光脉冲时间，又能保证工作的激光最大能量，进而可以提高多晶硅薄膜的生产稳定性及良率。
下面对本发明提供的准分子激光退火装置的具体实施方式进行详细描述。具体地，图3为本发明实施例提供的准分子激光退火装置的脉冲延长模块的示意图。请参阅图3，在本实施例中，脉冲延长模块包括三组脉冲延长偏向镜组和驱动装置，第一组脉冲延长偏向镜组包括四个脉冲延长偏向镜(M1～M4)、第二组脉冲延长偏向镜组包括四个脉冲延长偏向镜(M2.1～M2.4)、第三组脉冲延长偏向镜组包括四个脉冲延长偏向镜(M3.1～M3.4)。
其中，如图3所示，第一组脉冲延长偏向镜组对应的光路13，其行程为10～11m；第二组脉冲延长偏向镜组对应的光路12，其行程为6～7m；第三组脉冲延长偏向镜组对应的光路11，其行程为3.5～4.5m。在这种情况下，第一组脉冲延长偏向镜组对应的激光脉冲时间为60～70纳秒；第二组脉冲延长偏向镜组对应的激光脉冲时间为50～60纳秒；第三组脉冲延长偏向镜组对应的激光脉冲时间为40～50纳秒。
在本实施例中，激光工作气体的换气周期按生产时间的顺序依次划分为气体使用前期、气体使用中期和气体使用后期，每个期间具体时长的划分可以根据具体情况自由设定。而且，控制单元在气体使用前期，控制驱动装置驱动第一组脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲 延长偏向镜组所对应的光路通过位置，如图4所示，其中的实线和箭头示出了采用第一组脉冲延长偏向镜组时的激光走向，激光束沿该激光走向的行程为10～11m，从而获得的激光脉冲时间为60～70纳秒。
控制单元在气体使用中期，控制驱动装置驱动第一组脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置。如图4所示，其中的虚线示出了采用第一组脉冲延长偏向镜组时的激光走向，激光束沿该激光走向的行程为6～7m，从而获得的激光脉冲时间为50～60纳秒。
控制单元在气体使用后期，控制驱动装置驱动第一组脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置。此时第三组脉冲延长偏向镜组对应的光的行程为3.5～4.5m；激光脉冲时间为40～50纳秒。
下面是采用本实施例提供的准分子激光退火装置制作低温多晶硅的具体过程。
1)对玻璃衬底进行预清洗；
2)在玻璃衬底上制作薄膜层，该薄膜层的具体制作过程为：采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积缓冲层(缓冲层为双层结构SiNx/SiO2薄膜)。具体来说，首先，在玻璃衬底上沉积50～150nm的氮化硅层；然后，在该氮化硅层上沉积100～350nm的二氧化硅层；之后，在该二氧化硅层上沉积30～60nm的非晶硅层。在完成该非晶硅层的沉积之后，在400～500℃的温度下，对非晶硅层进行0.5～3小时的加热处理。
3)完成加热处理之后，将带有上述薄膜层的玻璃衬底置于本实施例提供的准分子激光退火装置中，进行退火，以获得多晶硅。优选的，在激光退火过程中，准分子激光退火装置的激光脉冲频率为500Hz，重叠率为92％～98％，激光扫描速率为4～6mm/s，激光能量密度为300～500mJ/cm²。同时，控制单元在气体使用前期，控制驱动装置驱动第一组脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置；在气体使用中期，控制驱动装置驱动第一组脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位 置；在气体使用后期，控制驱动装置驱动第一组脉冲延长偏向镜组运动至该组脉冲延长偏向镜组所对应的光路通过位置。
通过采用本发明提供的准分子激光退火装置及其上述工作参数，最终可以提高多晶硅薄膜的生产稳定性及良率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。