一种准分子激光退火装置的制作方法

本实用新型涉及显示技术领域，特别涉及一种准分子激光退火装置。

背景技术：

在平板显示装置中，有源矩阵有机发光二极管(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，简称AMOLED)凭据高画质、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AMOLED的背板技术中，多晶硅层的制作主要采用准分子激光退火(Excimer Laser Annealing，简称ELA)、固相晶化或金属诱导晶化等多种制作方法。而采用准分子激光退火工艺，来得到的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。

准分子激光退火工艺，是一种相对比较复杂的退火过程。准分子激光退火设备是用准分子激光束对待处理基板上的非晶硅膜进行短时间照射，使其再结晶变成多晶硅膜的设备。在现有的在准分子激光退火装置中，每张待处理基板将会按照流水性质的操作，逐个送入工艺腔室中直接进行激光退火。

在实际处理过程中发现，部分待处理基板偶发性的存在气泡(Bubble)等不良问题，而这些待处理基板在工艺腔室中进行准分子激光退火工艺时，气泡会在高热量的准分子激光源照射下膨胀，从而导致待处理基板发生碳爆的现象，污染准分子激光退火设备。

技术实现要素：

本实用新型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。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种准分子激光退火装置，包括：激光产生单元和工艺腔室，所述工艺腔室内设置有用于检测待处理基板上各位置的实际厚度的厚度检测单元；

所述准分子激光退火装置还包括：与所述厚度检测单元连接、用于根据厚度检测单元检测到的所述待处理基板上各位置的实际厚度来判断所述待处理基板是否为异常基板的基板判断单元。

可选地，所述厚度检测单元包括：激光位移传感器，激光位移传感器设置于工艺腔室的顶部。

可选地，还包括：与所述基板判断单元连接、用于在基板判断单元判断出所述待处理基板为异常基板时记录所述异常基板的基板信息的记录单元。

可选地，所述基板信息包括：异常基板的序号、异常基板上异常点的数量、异常基板上异常点的位置、异常基板上异常点的实际厚度中的至少一者。

可选地，还包括：与所述基板判断单元连接、用于在基板判断单元判断出所述待处理基板为异常基板时进行报警的报警单元。

可选地，基板判断单元包括：

与所述厚度检测单元连接、用于判断相应位置的实际厚度是否处于预设厚度范围内的厚度判断模块；

与所述厚度判断模块连接、用于在厚度判断模块判断出相应位置的实际厚度不处于预设厚度范围内时确定出该相应位置为异常点的异常点确定模块；

与所述异常点确定模块连接、用于统计所述待处理基板上异常点的数量的数量统计模块；

与所述数量统计模块连接、用于判断所述数量统计模块统计出的异常点的数量是否大于预设数量值的数量判断模块；

与所述数量判断模块连接、用于在数量判断模块判断出异常点的数量大于预设数量值时确定出所述待处理基板为异常基板的异常基板确定模块。

可选地，还包括：承载待处理基板的工作台。

可选地，还包括：与所述工作台连接、用于带动工作台运动的运动单元。

可选地，所述运动单元还用于在基板判断单元判断出所述待处理基板为异常基板时将带动工作台向工艺腔室的基板运输口的一侧运动，以将异常基板运输至工艺腔室外。

可选地，所述厚度检测单元位于所述工艺腔室的顶部且靠近工艺腔室的基板运输口的一侧。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种准分子激光退火装置，该准分子激光退火装置可在激光退火工艺开始之前有效识别出异常基板，并自动将异常基板运输出工艺腔室外，从而避免异常基板进行激光退火工艺。本实用新型的技术方案可降低激光退火工艺中待处理基板发生碳爆的概率，从而有效避免准分子激光退火设备被污染。

附图说明

图1为待处理基板的截面示意图；

图2为本实用新型提供的一种准分子激光退火装置的结构示意图；

图3为图2中基板判断单元的结构框图；

图4为准分子激光退火装置对待处理基板进行厚度检测时的示意图；

图5为准分子激光退火装置将异常基板运输出工艺腔室外时的示意图；

图6为准分子激光退火装置对待处理基板进行激光退火工艺时的示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型提供的一种准分子激光退火装置进行详细描述。

图1为待处理基板的截面示意图，如图1所示，在本实施例中，待处理基板为包含有非晶硅薄膜的基板，其可通过如下步骤得到。首先，对由5层结构(玻璃衬底13/底层聚酰亚胺薄膜层14/无机缓冲层15/顶层聚酰亚胺薄膜层16/无机缓冲层17)构成的衬底进行预清洗；然后，在衬底之上制作非晶硅薄膜，非晶硅薄膜的具体制作过程为：采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD)方法沉积缓冲层(缓冲层为氮化硅(SiN_x)薄膜层18/二氧化硅(SiO₂)薄膜层19的双层结构，先沉积50～150nm的氮化硅薄膜层18，再沉积100～350nm的二氧化硅薄膜层19)，之后在缓冲层上沉积30～60nm的非晶硅层20。在完成非晶硅层20的沉积后，于400～500℃的温度下，对非晶硅层20进行0.5～3小时的加热处理。

图2为本实用新型提供的一种准分子激光退火装置的结构示意图，如图2所示，该准分子激光退火装置，包括：激光产生单元1和工艺腔室3，其中，工艺腔室3为对待处理基板10进行激光退火工艺的腔室，该工艺腔室3的顶部设置有退火窗口11，工艺腔室3的一侧设置有基板运输口12，基板运输口12用于供待处理基板10进出工艺腔室3，退火窗口11的上方设置有光学系统2，激光产生单元1产生的激光经过光学系统2的调整之后通过退火窗口11射入至工艺腔室3内，以对工艺腔室3内的待处理基板10表面的非晶硅薄膜进行退火处理。

在本实用新型中，该准分子激光退火装置还包括厚度检测单元4和基板判断单元5。其中，厚度检测单元4设置于工艺腔室3内，用于检测待处理基板10上各位置的实际厚度(从玻璃衬底下表面至非晶硅层上表面的距离)；基板判断单元5与厚度检测单元4连接，用于检测根据厚度检测单元4检测到的待处理基板上各位置的实际厚度来判断该待处理基板是否为异常基板。

与现有技术中每张待处理基板10将会按照流水性质的操作，逐个送入工艺腔室3中直接进行激光退火的流程不同，在使用本实用新型提供的准分子激光退火装置中，在激光退火工艺进行之前，厚度检测单元4会对待处理基板上各位置的实际厚度进行检测，基板判断单元5根据厚度检测单元4检测到的数据来自动判断该待处理基板是否为异常基板。当基板判断单元5判断出该待处理基板为异常基板时，则后续不对该异常基板进行的激光退火工艺；当基板判断单元5判断出该待处理基板为正常基板时，则后续对该正常基板进行的激光退火工艺。

在本实施例中，通过设置厚度检测单元4和基板判断单元5，以在激光退火工艺开始之前检测待处理基板是否为异常基板，从而有效避免异常基板进行激光退火工艺，降低了激光退火工艺中的待处理基板10发生碳爆的概率，有效避免准分子激光退火设备被污染。

本实施例中，可选地，厚度检测单元4包括：激光位移传感器，激光位移传感器设置于工艺腔室3的顶部，其可对待处理基板10位于其下方的部分的实际厚度进行检测。具体地，高精度激光位移传感器采用了激光三角测量法原理来检测实际，高精度激光位移传感器中的激光发射器通过镜头将可见红色激光射向待处理基板10，部分红色激光在非晶硅层的上表面发生发射，部分红色激光在玻璃衬底的下表面发生反射，两处的反射光会射向高精度激光位移传感器中的线性CCD阵列的不同位置，根据线性CCD阵列中两个光斑之间的距离可计算出玻璃衬底下表面至非晶硅层上表面的距离(即实际厚度)。

图3为图2中基板判断单元的结构框图，如图3所示，基板判断单元5包括：厚度判断模块501、异常点确定模块502、数量统计模块503、数量判断模块504和异常基板确定模块505。

厚度判断模块501与厚度检测单元4和异常点确定模块502均连接，用于判断相应位置的实际厚度是否处于预设厚度范围内。若厚度判断模块501判断出某位置的实际厚度位于预设厚度范围内时，则异常点确定模块502可确定该相应位置不是异常点；若厚度判断模块501判断出某位置的实际厚度不位于预设厚度范围内时，则异常点确定模块502可确定该相应位置为异常点。在实际应用中，该预设厚度范围为22～25um。当然，预设厚度范围可根据实际情况进行相应设定、调整。

需要说明的是，本实施例中可每检测完待处理基板10上一个位置的实际厚度后立即判断该位置是否为异常点，或者检测完待处理基板10上全部位置的实际厚度后再对各位置是否为异常点进行判断，上述两种情况均应属于本实用新型的保护范围。

数量统计模块503与异常点确定模块502连接，用于统计待处理基板10上异常点的数量。

数量判断模块504与数量统计模块503和异常基板确定模块505均连接，用于判断数量统计模块统计出的异常点的数量是否大于预设数量值。若数量判断模块504判断出待处理基板10上异常点的数量大于预设数量值时，则表明该待处理基板10上的异常点数量过多，该待处理基板10进行激光退火工艺时发生碳爆的概率较大，此时异常基板确定模块505可确定出该待处理基板10为异常基板；若数量判断模块504判断出待处理基板10上异常点的数量小于或等于预设数量值时，表明该待处理基板10上的异常点的数量较少，该待处理基板10进行激光退火工艺时发生碳爆的概率较小，此时异常基板确定模块505可确定出该待处理基板10为正常基板。需要说明的是，该预设数量值可以根据实际需要来进行相应设计、调整。

优选地，该准分子激光退火装置还包括：记录单元6，记录单元6与基板判断单元5连接，用于在基板判断单元5判断出待处理基板10为异常基板时记录异常基板的基板信息的记录单元6。进一步地，基板信息包括：异常基板的序号、异常基板上异常点的数量、异常基板上异常点的位置、异常基板上异常点的实际厚度中的至少一者。在本实施例中，通过设置记录单元6来对异常基板的基板信息进行记录，可便于操作人员对异常基板进行查看。当然，本实施例中的基板信息还可包括其他信息，此处不再一一举例。

此外，该准分子激光退火装置还包括：报警单元7，报警单元7与基板判断单元5连接，用于在基板判断单元5判断出待处理基板10为异常基板时进行报警，及时提醒操作人员。

可选地，该准分子激光退火装置中还设置有工作台8，工作台8用于承载待处理基板10。进一步地，为提升该准分子激光退火装置的自动化性能，在工艺腔室3内还设置有运动单元9，该运动单元9与工作台8连接，用于带动工作台8进行运动。

作为一种具体方案，运动单元9位于工作台8的下方，其可带动工作台8向基板运输口12的内侧运动以将待处理基板10运输至工艺腔室3内，以带动工作台8向基板运输口12的外侧运动以将待处理基板10运输至工艺腔室3外。

在本实施例中，可在工艺腔室3顶部的多个区域均设置厚度检测单元4，以对待处理基板10上的不同位置进行厚度检测。然而在多个区域均设置厚度检测单元4会带来较高的成本。本实施例中，优选地，在工艺腔室3的顶部且靠近工艺腔室3的基板运输口12的一侧的区域设置厚度检测单元4，即可完成对待处理基板10上各位置的实际厚度的检测。

下面将结合附图来对本实施例提供的准分子激光退火装置的过程进行详细描述。其中，假定基板运输口12位于工艺腔室3的左侧。

图4为准分子激光退火装置对待处理基板进行厚度检测时的示意图，如图4所示，运动单元9带动工作台8和待处理基板10水平向右运动，当待处理基板10的右侧边缘运动至激光位移传感器正下方时，激光位移传感器开始对待处理基板10的右侧边缘的实际厚度进行检测。

运动单元9继续带动工作台8和待处理基板10水平向右运动，激光位移传感器可对待处理基板10位于其正下方的部分进行实际厚度的检测。在待处理基板10水平向右运动过程中，激光位移传感器发出的检测激光扫过待处理基板10，实现对待处理基板10上不同位置的实际厚度进行检测。当待处理基板10的左侧边缘运动至激光位移传感器正下方时，厚度检测过程结束。在此过程中，异常点确定模块502可确定待处理基板10上异常点的位置，数量统计模块503可统计出异常点的数量，以供异常基板确定505模块确定出该待处理基板10为异常基板或正常基板。

由上述内容可见，本实施例的技术方案可在待处理基板10进入工艺腔室3的过程中完成对待处理基板10是否为异常基板的判断，因而不会导致待处理基板10的工艺时间周期变长。此外，仅在靠近工艺腔室3的基板运输口12的一侧的区域设置厚度检测单元4，可有效节约成本。

图5为准分子激光退火装置将异常基板运输出工艺腔室外时的示意图，如图5所示，当异常基板确定模块505确定出该待处理基板10为异常基板时，则记录单元6对该异常基板的基板信息进行记录，报警单元7进行报警。与此同时，运动单元9带动工作台8和待处理基板10水平向左运动，以将异常基板运输至工艺腔室3外。在本实施例中，运动单元9可在异常基板确定模块505确定出异常基板时，自动将异常基板运输至工艺腔室3外，整个过程无需人工干预，自动化性能高。

图6为准分子激光退火装置对待处理基板进行激光退火工艺时的示意图，如图6所示，当异常基板确定模块确定出该待处理基板10为正常基板时，激光产生单元1开始工作，其发出的经过光学系统2作用后射至待处理基板10的左侧边缘。与此同时，运动单元9带动工作台8和待处理基板10水平向左运动，以使得激光扫过待处理基板的表面，以对待处理基板10表面的非晶硅薄膜进行激光退火处理。在本实施例中，采用氯化氙(XeCl)准分子激光器(波长308nm)对非晶硅薄膜进行退火，从而得到多晶硅，在激光退火过程中：激光脉冲频率为500Hz，重叠率为92％～98％，激光扫描速率为：4mm/s～16mm/s,激光能量密度为300～500mJ/cm²。直至激光产生单元1产生的激光扫过待处理基板10的右侧边缘，退火工艺结束。此时，待处理基板10被运输至工艺腔室3外。

本实用新型提供了一种准分子激光退火装置，该准分子激光退火装置可在激光退火工艺开始之前有效识别出异常基板，并自动将异常基板运输出工艺腔室外，从而避免异常基板进行激光退火工艺，本实用新型的技术方案可降低激光退火工艺中待处理基板发生碳爆的概率，从而有效避免准分子激光退火设备被污染。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型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实用新型的保护范围。