一种制备多晶硅薄膜的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种用于制备薄膜晶体管中多晶硅薄膜的装置以及制备多晶硅薄膜的方法。
【背景技术】
[0002]多晶娃薄膜晶体管(英文全称为Polycrystalline Silicon Thin FilmTransistor，简称为p-Si TFT)在有源矩阵显示技术中有重要的应用。尤其对有源有机发光显不设备(英文全称为Organic Light-Emitting Display,简称为0LED)而言，因为OLED是电流型器件，只有高迁移率的P-Si TFT才能充分满足其所需要的大电流。虽然高品质的非晶娃薄膜晶体管(英文全称为Amorphous Silicon Thin Film Transistor,简称为a_SiTFT)也可以驱动OLED且具有一致性高、制备成本低的优点，但其具有的阈值漂移现象很难得到根本解决。
[0003]现有技术中通常使用玻璃作为平板显示器的基板，由于玻璃基板耐高温性能较差，很难利用化学气相沉积(英文全称为Chemical Vapor Deposit1n,简称CVD)等方法直接生长多晶硅薄膜。因此，在显示技术领域，通常先利用对基板温度要求较低的等离子增强化学气相沉积(PECVD)在基板上形成非晶硅薄膜，然后使用快速退火固相晶化法(RTA)Jf分子激光退火晶化法(ELA)、金属诱导横向结晶(MILC)、热丝催化化学气相沉积(Cat-CVD)等方法使得非晶硅转化为多晶硅，其中，准分子激光退火设备是当前唯一的工业化技术。
[0004]准分子激光退火晶化是由准分子激光器激发出脉冲激光束，激光束产生的高能量入射到非晶硅薄膜表面，仅在薄膜表层产生热能效应，使非晶硅薄膜在瞬间达到1700°C左右，从而实现非晶硅向多晶硅的转变。现有技术中激光束的宽度大约为400 μ m,长度根据设备的不同有所差异，最长可达1300_。如图1所示，进行准分子激光退火晶化时，激光束固定不动，基板均匀移动(箭头方向为基板移动方向)，实现对基板中非晶硅薄膜的晶化。对于小尺寸的基板，激光束长度可以覆盖整个基板，一次扫描即可完成整张基板的结晶化工艺；而对于尺寸较大的基板，如8.5代线的基板最窄边的边长为2200mm,激光束无法通过一次扫描完成整张基板的结晶化工艺。因此，对于大尺寸基板而言，就必须对基板的不同位置分别进行多次扫描，如图2所示，多次扫描就会在相邻两次扫描的边缘出现重复扫描区域，该部分的晶化质量与经单次激光扫描的区域偏差较大，相应地，在该部分制作的晶体管的电特性也会异于其他区域上制作的晶体管，从而导致显示器件出现亮度差异等状况。现有技术中，通常会通过电路设计的方法，以其他区域的薄膜晶体管替代此重复扫描区域的薄膜晶体管进行工作，以达到消除显示差异的目的，但此方法电路设计复杂，且容易出现由于对位偏差造成电路设计方法失效的问题。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的是准分子激光退火晶化在大尺寸基板中应用时，重复扫描区域晶化质量与其他区域差别较大的问题，提供一种能制备晶化质量均匀的多晶硅薄膜的装置以及制备所述多晶硅薄膜的方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0007]本发明所述的一种制备多晶硅薄膜的装置，包括:
[0008]准分子激光器，所述准分子激光器激发出的脉冲激光束连续扫描通过其照射区的非晶硅薄膜；
[0009]所述激光束长度方向的两端分别设置第一掩膜和第二掩膜，所述激光束透过所述第一掩膜和所述第二掩膜照射到所述非晶硅薄膜上；
[0010]所述第一掩膜和所述第二掩膜沿所述激光束长度方向均由若干交替设置的遮蔽区和透光区组成；
[0011]所述第一掩膜中的所述遮蔽区和所述透光区与所述第二掩膜中的所述透光区和所述遮蔽区互补设置；
[0012]所述第一掩膜和所述第二掩膜的长度方向平行于所述激光束长度方向设置，所述第一掩膜的长度小于等于所述激光束长度的一半，所述第一掩膜的宽度大于所述激光束的览度。
[0013]所述第一掩膜的长度大于相邻两次激光扫描的重叠区域宽度。
[0014]所述第一掩膜和所述第二掩膜中所述透光区和所述遮蔽区沿掩膜长度方向上的宽度大于10 μ m且小于2_。
[0015]所述第一掩膜和所述第二掩膜中所述透光区沿掩膜长度方向上的边长渐变设置。
[0016]所述第一掩膜和所述第二掩膜中所述透光区面积较大的一端靠近所述激光束端部设置。
[0017]所述透光区面积与所对应激光束位置的能量呈反比。
[0018]所述第一掩膜中所述遮蔽区沿所述第一掩膜长度方向上的边长比对应的所述第二掩膜中所述透光区沿所述第二掩膜长度方向上的边长小O?10%。
[0019]一种所述的制备多晶硅薄膜的装置制备多晶硅薄膜的方法，包括如下步骤:
[0020]S1、由准分子激光器激发出位置固定的脉冲激光束，且激光束长度方向与非晶硅薄膜长度方向相垂直；
[0021]S2、所述非晶硅薄膜沿其长度方向移动，所述激光束连续扫描通过其照射区的所述非晶硅薄膜，所述激光束的长度小于所述非晶硅薄膜的宽度，所述非晶硅薄膜宽度方向上需进行大于I次激光扫描，相邻两次激光扫描的重叠区域宽度大于0，第n+1次激光扫描时第一掩膜的位置与所述第η次激光扫描时第二掩膜的位置重合，实现所述非晶硅薄膜向多晶硅薄膜的转变，η为大于O的自然数。
[0022]一种制备多晶硅薄膜的方法所制备的多晶硅薄膜。
[0023]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0024]1、本发明提供一种制备多晶硅薄膜的装置，在准分子激光器激发出的脉冲激光束长度方向的两端分别设置包括由遮蔽区和透光区交替设置组成的第一掩膜和第二掩膜，第一掩膜中的遮蔽区和透光区与第二掩膜中的透光区和遮蔽区互补设置，相邻两次激光扫描过程中第一掩膜和第二掩膜重合，使得重合区域只进行单次激光扫描，从而实现消除重叠扫描区域的目的，提高多晶硅薄膜晶化质量的均匀性。
[0025]2、本发明提供一种制备多晶硅薄膜的装置，第一掩膜和第二掩膜中透光区沿掩膜长度方向上的边长渐变设置，使得掩膜中不同透光区面积沿掩膜长度方向上逐渐变化，且第一掩膜和第二掩膜中所述透光区较大的一端靠近所述激光束端部设置；这样设置在激光束两端的透光区面积较大，就可以减少因激光束两端的能量坡度造成晶化质量不均匀的现象。
[0026]3、本发明提供一种制备多晶硅薄膜的方法，在准分子激光退火晶化工艺中，激光束长度小于非晶硅薄膜宽度的情况下，通过在激光束两端分别设置包括由遮蔽区和透光区交替设置组成的第一掩膜和第二掩膜，第一掩膜中的遮蔽区和透光区与第二掩膜中的透光区和遮蔽区互补设置，相邻两次激光扫描过程中第一掩膜和第二掩膜重合，使得重合区域只进行单次激光扫描，从而实现消除重叠扫描区域的目的，提高多晶硅薄膜晶化质量的均匀性。
[0027]4、本发明提供一种制备多晶硅薄膜的方法，在激光束长度小于非晶硅薄膜宽度的情况下，仅通过在激光束两端分别设置遮蔽区和透光区互补的第一掩膜和第二掩膜便可以实现消除重叠扫描区域、提高多晶硅薄膜晶化质量的目的，工艺简单，易实现大规模应用。
[0028]5、本发明提供一种制备多晶硅薄膜的方法，第一掩膜和第二掩膜中透光区沿掩膜长度方向上的边长渐变设置，使得掩膜中不同透光区面积沿掩膜长度方向上逐渐变化，且第一掩膜和第二掩膜中所述透光区较大的一端靠近所述激光束端部设置；这样设置在激光束两端的透光区面积较大，就可以减少因激光束两端的能量坡度造成晶化质量不均匀的现象。
【附图说明】
[0029]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0030]图1是现有技术中制备多晶硅薄膜的方法的工艺示意图；
[0031]图2是图1中基板经两次激光扫描的示意图；
[0032]图3是本发明所述制备多晶硅薄膜的装置工作时的剖视图。
[0033]图4a是图3中第一掩膜和第二掩膜的俯视图；
[0034]图4b是本发明所述制备多晶硅薄膜的方法中非晶硅薄膜经一次激光扫描的俯视图；
[0035]图4c是本发明所述制备多晶硅薄膜的方法中非晶硅薄膜经二次激光扫描的俯视图；
[0036]图5a是激光束长轴方向上能量分布图；
[0037]图5b是图5a中第一掩膜和第二掩膜的俯视图。
[0038]图中附图标记表示为:1-基板、11-第一次激光扫描得到的多晶硅薄膜、12-第二次激光扫描得到的多晶娃薄膜、13-相邻两次激光扫描的重叠区域、14-激光扫描后被掩膜遮蔽区域、15-非晶硅薄膜、2-激光束、3-第一掩膜、4-第二掩膜、51-遮蔽区、52-透光区、61-第一挡板、62-第二挡板、7-密封镜片、81-激光束透过部分、82-激光束遮蔽部分、9-激光出口。
【具体实施方式】
[0039]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
[0040]本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
[0041]本实施例提供一种制备多晶硅薄膜的装置和方法，如图3所示，所述制备多晶硅薄膜的装置在激光出口 9由准分子激光器激发出位置固定的脉冲激光束2 (图中下向粗箭头方向为激光光路)，所述激光束2长度方向(图中双箭头所指示方向)与设置在基板I上的非晶硅薄膜15长度方向(垂直于纸面方