产线内晶粒大小监控设备及晶粒大小监控方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种产线内晶粒大小监控设备及晶粒大小监控方法。

背景技术：

平面显示器件具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有的平面显示器件主要包括液晶显示器件(liquidcrystaldisplay，lcd)及有机发光二极管显示器件(organiclightemittingdisplay，oled)。

在平面显示器件中，薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)一般是用作开关元件来控制像素的作业，或是用作驱动元件来驱动像素。薄膜晶体管依其硅薄膜性质通常可分成非晶硅(a-si)与多晶硅(poly-si)两种。

由于非晶硅本身自有的缺陷问题，如缺陷太多导致的开态电流低、迁移率低、稳定性差，使它在应用中受到限制，为了弥补非晶硅本身的缺陷，扩大其在相关领域的应用，低温多晶硅(lowtemperaturepoly-silicon，ltps)技术应运而生。低温多晶硅薄膜由于其原子排列规则，载流子迁移率高(10～300cm²/vs)，应用于薄膜晶体管等电子元器件时，可使薄膜晶体管具有更高的驱动电流，因此在薄膜晶体管的制作工艺中广泛采用ltps薄膜作为薄膜晶体管的核心结构之一的有源层的材料。

在低温多晶硅的生产过程中，常使用准分子激光退火技术(excimerlaseranneal，ela)将非晶硅转化为多晶硅。在ela制程中，多晶硅的晶粒大小(grainsize)是重要的监控项目。目前，业界普遍采用线下(offline)监控方式来监控多晶硅的晶粒大小，即在产线中将需要监控的阵列(array)基板破片得到一样品，接着对样品进行化学蚀刻，蚀刻完成之后再将样品送至扫描电子显微镜(sem)拍图量测晶粒大小，此种线下检测的方法因基板尺寸较大因此必须要将基板裂片之后才能拿到线下进行检测，增加了检测工序，提高了生产成本，且无法对每一片阵列基板进行监控。而若采用线上(inline)监控的方式对晶粒大小进行监控，又因线上没有对应的化学蚀刻制程，导致扫描电子显微镜拍摄的图片极为模糊，会影响机台对晶粒边界的判断，从而造成晶粒大小计算相当大的误差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种产线内晶粒大小监控设备，能够在产线内监控阵列基板上多晶硅的晶粒大小，能够简化生产流程，降低生产成本，提升生产效率。

本发明的目的还在于提供一种晶粒大小监控方法，能够在产线内监控阵列基板上多晶硅的晶粒大小，能够简化生产流程，降低生产成本，提升生产效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种产线内晶粒大小监控设备，工作腔、第一传动装置、扫描电子显微镜、处理液滴定装置、第二传动装置、基板支撑柱、供气装置、分子泵、以及真空泵；

所述第一传动装置与所述扫描电子显微镜和处理液滴定装置相连，所述扫描电子显微镜和处理液滴定装置均设于所述工作腔的顶部，所述第二传动装置和基板支撑柱均设于所述工作腔的底部，所述供气装置和分子泵均与所述工作腔连通，所述真空泵与所述分子泵串联；

所述第一传动装置用于带动所述扫描电子显微镜和处理液滴定装置移动，所述处理液滴定装置用于向待检测的阵列基板滴加处理液，所述扫描电子显微镜用于拍摄待检测的阵列基板的晶界画面，所述第二传动装置用于传输待检测的阵列基板，所述基板支撑柱用于支撑待检测的阵列基板和对待检测的阵列基板进行加热，所述供气装置用于向所述工作腔内通入保护气体，所述分子泵用于处理蒸发后的处理液，所述真空泵用于对工作腔进行抽真空。

所述扫描电子显微镜包括：电磁透镜、以及与所述电磁透镜相连的电子发生装置。

所述产线内晶粒大小监控设备还包括：连接于所述工作腔和供气装置之间的供气管路上的用于监测保护气体流速的流速测定装置。

所述产线内晶粒大小监控设备还包括：设于所述工作腔内的用于监测工作腔内气压的气压监控装置。

所述基板支撑柱中设有热气管，通过向所述热气管通入热气实现所述基板支撑柱的加热功能；或者所述基板支撑柱中设有电加热设备，通过所述电加热设备实现所述基板支撑柱的加热功能。

本发明还提供一种晶粒大小监控方法，包括如下步骤：

步骤s1、提供一产线内晶粒大小监控设备，包括：工作腔、第一传动装置、扫描电子显微镜、处理液滴定装置、第二传动装置、基板支撑柱、供气装置、分子泵、以及真空泵；

所述第一传动装置与所述扫描电子显微镜和处理液滴定装置相连，所述扫描电子显微镜和处理液滴定装置均设于所述工作腔的顶部，所述第二传动装置和基板支撑柱均设于所述工作腔的底部，所述供气装置和分子泵均与所述工作腔连通，所述真空泵与所述分子泵串联；

步骤s2、提供一待检测的阵列基板，所述阵列基板上形成有多晶硅，将所述阵列基板放置到第二传动装置上，所述第二传动装置将所述阵列基板传送至工作腔内，并使得所述阵列基板对位至预设的检测位置，所述基板支撑柱将所述阵列基板顶起，且所述阵列基板中的待检测区域的正下方具有至少一个基板支撑柱；

步骤s3、密封所述工作腔，所述供气装置向所述工作腔内输入预设体量的保护气体，所述第一传动装置带动所述处理液滴定装置移动至所述阵列基板中的待检测区域，所述处理液滴定装置向所述阵列基板中的待检测区域逐步滴加处理液，对所述阵列基板中的待检测区域进行蚀刻；

步骤s4、处理液与所述阵列基板中的待检测区域的膜层反应完全后，所述基板支撑柱开启加热功能，使得工作腔内的处理液蒸发，同时所述供气装置再次向所述工作腔内输入保护气体，分子泵和真空泵打开，将蒸发后的处理液全部排出工作腔；

步骤s5、所述分子泵和供气装置停止工作，所述真空泵将所述工作腔抽真空，所述第一传动装置带动所述扫描电子显微镜移动至所述阵列基板中的待检测区域，所述扫描电子显微镜拍摄所述阵列基板中的待检测区域的多晶硅的晶界画面，以监控所述阵列基板中的待检测区域的多晶硅的晶粒大小。

所述扫描电子显微镜包括：电磁透镜、以及与所述电磁透镜相连的电子发生装置。

所述产线内晶粒大小监控设备还包括：连接于所述工作腔和供气装置之间的供气管路上的用于监测保护气体流速的流速测定装置。

所述产线内晶粒大小监控设备还包括：设于所述工作腔内的气压监控装置；

所述步骤s3通过所述气压监控装置测量所述工作腔内的气压，以监控所述供气装置输入到所述工作腔内的保护气体的体量。

所述基板支撑柱中设有热气管，通过向所述热气管通入热气实现所述基板支撑柱的加热功能；或者所述基板支撑柱中设有电加热设备，通过所述电加热设备实现所述基板支撑柱的加热功能。

本发明的有益效果：本发明提供一种产线内晶粒大小监控设备，包括：工作腔、设于所述工作腔顶部的扫描电子显微镜、设于所述工作腔顶部的处理液滴定装置、与所述扫描电子显微镜和处理液滴定装置相连的第一传动装置、设于所述工作腔底部的第二传动装置、设于所述工作腔底部的带加热功能的基板支撑柱、与工作腔连通的供气装置、与所述工作腔连通的分子泵、以及与所述分子泵串联的真空泵，可通过处理液滴定装置向工作腔内的阵列基板滴加处理液对阵列基板表面的膜层进行蚀刻处理，通过基板支撑柱加热所述阵列基板使得处理液蒸发，通过分子泵和真空泵在抽出蒸发后的处理液的同时将工作腔抽真空，通过扫描电子显微镜拍摄到边界清晰的晶界画面，实现在产线内监控阵列基板上多晶硅的晶粒大小，简化生产流程，降低生产成本，提升生产效率。本发明还提供一种晶粒大小监控方法，能够在产线内监控阵列基板上多晶硅的晶粒大小，简化生产流程，降低生产成本，提升生产效率。

附图说明

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图中，

图1为本发明的产线内晶粒大小监控设备的结构图；

图2为本发明的产线内晶粒大小监控设备的基板支撑柱的第一实施例的结构示意图；

图3为本发明的产线内晶粒大小监控设备的基板支撑柱的第二实施例的结构示意图；

图4为本发明的晶粒大小监控方法的流程图；

图5为本发明的晶粒大小监控方法中的待检测的阵列基板的结构图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

请参阅图1，本发明提供一种产线内晶粒大小监控设备，包括：工作腔1、第一传动装置2、扫描电子显微镜3、处理液滴定装置4、第二传动装置5、基板支撑柱6、供气装置7、分子泵8、真空泵9、流速测定装置10、以及气压监控装置11；

所述第一传动装置2与所述扫描电子显微镜3和处理液滴定装置4相连，所述扫描电子显微镜3和处理液滴定装置4均设于所述工作腔1的顶部，所述第二传动装置5和基板支撑柱6均设于所述工作腔1的底部，所述供气装置7和分子泵8均与所述工作腔1连通，所述真空泵9与所述分子泵8串联，所述流速测定装置10连接于所述工作腔1和供气装置7之间的供气管路71上，所述气压监控装置11设有工作腔1内。

具体地，所述工作腔1的尺寸根据待检测的阵列基板12的尺寸定制，其主要用于形成密闭的环境以进行晶粒大小的监控，进一步地，所述工作腔1通常还连接有水冷装置(未图示)，以保证工作腔1内的温度稳定性。

具体地，所述第一传动装置2用于带动所述扫描电子显微镜3和处理液滴定装置4移动，使得扫描电子显微镜3能够拍摄到对应的待检测区域(grainsizetestkey)的多晶硅的晶界画面，所述处理液滴定装置4能够将处理液滴加到对应的待检测区域。

具体地，所述扫描电子显微镜3包括：电磁透镜31、以及与所述电磁透镜31相连的电子发生装置32；所述电磁透镜31包括电子透镜及磁透镜。

进一步地，所述扫描电子显微镜3的数量可以为一个或多个，具体数量根据待检测的阵列基板12的尺寸和工作腔1的尺寸决定，所述扫描电子显微镜3用于拍摄待检测的阵列基板12的待检测区域的多晶硅的晶界画面，以计算多晶硅的晶粒大小。

具体地，所述处理液滴定装置4用于向待检测区域滴加处理液，通过处理液对待检测区域的表面的膜层进行蚀刻处理，以便于扫描电子显微镜3拍摄到清晰的多晶硅的晶界画面，优选地，所述处理液滴定装置4滴定的处理液液滴的大小最低可达10^-3mg，具体处理液液滴的大小可根据处理液的材料相应定制，同时所述处理液滴定装置4可以为一个或多个，具体数量根据待检测的阵列基板12的尺寸和工作腔1的尺寸决定。

具体地，所述第二传动装置5用于传输待检测的阵列基板12，具体为将阵列基板12传输到工作腔1中和将阵列基板12从工作腔1中移出，进一步地，所述第二传动装置5中还设有防震机构(未图示)，用于防止产线内晶粒大小监控设备震动。

具体地，所述基板支撑柱6用于支撑承载所述待检测的阵列基板12，同时所述基板支撑柱6还具有加热功能，能够对所述阵列基板12进行加热，以使得所述滴加到阵列基板12上的处理液蒸发，为了提升加热效果，在所述阵列基板12的待检测区域的下方通常需要布置至少一个基板支撑柱6。具体地，请参阅图2，可通过在所述基板支撑柱6中设置热气管61，通过向所述热气管61通入热气实现所述基板支撑柱6的加热功能，请参阅图3，还可通过在所述基板支撑柱6中设置电加热设备62，通过所述电加热设备62实现所述基板支撑柱6的加热功能。

具体地，所述供气装置7的作用为向所述工作腔1输入保护气体，优选地，所述保护气体为氩气(ar)，通过所述保护气体抑制处理液的蒸发速度，防止处理液蒸发产生气体腐蚀工作腔1的内部结构。

具体地，所述分子泵8用于处理蒸发后的处理液分子，避免处理液分子进入真空泵9，影响真空泵9的使用寿命。

具体地，所述真空泵9用于从工作腔1中排出气体，使得工作腔1形成真空环境。

具体地，所述流速测定装置10用于监测保护气体输入到工作腔1内的流速。

具体地，所述气压监控装置11用于监测工作腔1内的气压，以判断工作腔1内是否通入了足量的保护气体或是否达到预设的真空度。

需要说明的是，所述产线内晶粒大小监控设备的工作过程为：首先，提供一待检测的阵列基板12，所述阵列基板12上形成有多晶硅，将所述阵列基板12放置到第二传动装置5上，所述第二传动装置5将所述阵列基板12传送至工作腔1内，并使得所述阵列基板12对位至预设的检测位置，所述基板支撑柱6将所述阵列基板12顶起，且所述阵列基板12中待检测的区域的正下方具有至少一个基板支撑柱6；接着，密封所述工作腔1，所述供气装置7向所述工作腔1内输入氩气直至气压监控装置11测得工作腔1内的气压达到预设值，然后通过所述第一传动装置2带动所述处理液滴定装置4移动至所述阵列基板12中待检测的区域，所述处理液滴定装置4向所述阵列基板12中待检测的区域逐步滴加处理液，对所述阵列基板12中待检测的区域进行蚀刻，当处理液与所述阵列基板12中待检测的区域的膜层反应完全后，所述基板支撑柱6开启加热功能，使得工作腔1内的处理液蒸发，同时所述供气装置7再次向所述工作腔1内输入保护气体，分子泵8和真空泵9打开，直至将蒸发后的处理液全部排出工作腔1，接着所述分子泵8和供气装置7停止工作，所述真空泵9将所述工作腔1抽真空，所述第一传动装置2带动所述扫描电子显微镜3移动至所述阵列基板12中待检测的区域，所述扫描电子显微镜3拍摄所述阵列基板12中待检测的区域的多晶硅的晶界画面，以监控所述阵列基板12中待检测的区域的多晶硅的晶粒大小。

具体地，如图5所示，所述阵列基板12包括多个显示面板的产品区域121以及包围所述产品区域121的非产品区域122，所述阵列基板12的待检测区域123位于所述非产品区域122中。

上述产线内晶粒大小监控设备，能够在产线内监控阵列基板12上多晶硅的晶粒大小，相比于现有技术需要对待检测的基板进行破片、蚀刻而后进行线下检测，能够简化生产流程，降低生产成本，提升生产效率。

请参阅图4，本发明还提供一种晶粒大小监控方法，包括如下步骤：

步骤s1、提供一上述的产线内晶粒大小监控设备，具体结构此处不再赘述。

步骤s2、提供一待检测的阵列基板12，所述阵列基板12上形成有多晶硅，将所述阵列基板12放置到第二传动装置5上，所述第二传动装置5将所述阵列基板12传送至工作腔1内，并使得所述阵列基板12对位至预设的检测位置，所述基板支撑柱6将所述阵列基板12顶起，且所述阵列基板12中的待检测区域123的正下方具有至少一个基板支撑柱6。

具体地，如图5所示，所述阵列基板12包括多个显示面板的产品区域121以及包围所述产品区域121的非产品区域122，所述阵列基板12中的待检测区域123位于所述非产品区域122中。

步骤s3、密封所述工作腔1，所述供气装置7向所述工作腔1内输入预设体量的保护气体，所述第一传动装置2带动所述处理液滴定装置4移动至所述阵列基板12中的待检测区域123，所述处理液滴定装置4向所述阵列基板12中的待检测区域123逐步滴加处理液，对所述阵列基板12中的待检测区域123进行蚀刻。

具体地，所述步骤s3中通过气压监控装置11监测工作腔1内的气压，判断工作腔1内是否通入了相应体量的保护气体。

步骤s4、处理液与所述阵列基板12中的待检测区域123的膜层反应完全后，所述基板支撑柱6开启加热功能，使得工作腔1内的处理液蒸发，同时所述供气装置7再次向所述工作腔1内输入保护气体，分子泵8和真空泵9打开，将蒸发后的处理液全部排出工作腔1。

具体地，所述步骤s4中在处理液蒸发完全后，继续维持供气装置7、分子泵8和真空泵9打开一段时间，以保证蒸发后的处理液完全排出工作腔1，通过在真空泵9之前设置分子泵8能够避免处理液分子进入真空泵9，提升真空泵9的使用寿命。

步骤s5、所述分子泵8和供气装置7停止工作，所述真空泵9将所述工作腔1抽真空，所述第一传动装置2带动所述扫描电子显微镜3移动至所述阵列基板12中的待检测区域123，所述扫描电子显微镜3拍摄所述阵列基板12中的待检测区域123的多晶硅的晶界画面，以监控所述阵列基板12中的待检测区域123的多晶硅的晶粒大小。

具体地，所述步骤s5之后还包括以下制程，所述供气装置7打开向工作腔1内输入氩气，工作腔1打开，所述第二传动装置5将阵列基板12传输出工作腔1。

具体地，上述晶粒大小监控方法中基板支撑柱6的加热温度、保护气体的流速、工作腔1内气压大小、蒸发完全后供气装置7、分子泵8和真空泵9继续开启的时长均需结合工作腔1的大小、处理液成分及期望测试时间决定。

上述晶粒大小监控方法，能够在产线内监控阵列基板12上多晶硅的晶粒大小，相比于现有技术需要对待检测的基板进行破片、蚀刻而后进行线下检测，能够简化生产流程，降低生产成本，提升生产效率。

综上所述，本发明提供一种产线内晶粒大小监控设备，包括：工作腔、设于所述工作腔顶部的扫描电子显微镜、设于所述工作腔顶部的处理液滴定装置、与所述扫描电子显微镜和处理液滴定装置相连的第一传动装置、设于所述工作腔底部的第二传动装置、设于所述工作腔底部的带加热功能的基板支撑柱、与工作腔连通的供气装置、与所述工作腔连通的分子泵、以及与所述分子泵串联的真空泵，可通过处理液滴定装置向工作腔内的阵列基板滴加处理液对阵列基板表面的膜层进行蚀刻处理，通过基板支撑柱加热所述阵列基板使得处理液蒸发，通过分子泵和真空泵在抽出蒸发后的处理液的同时将工作腔抽真空，通过扫描电子显微镜拍摄到边界清晰的晶界画面，实现在产线内监控阵列基板上多晶硅的晶粒大小，简化生产流程，降低生产成本，提升生产效率。本发明还提供一种晶粒大小监控方法，能够在产线内监控阵列基板上多晶硅的晶粒大小，简化生产流程，降低生产成本，提升生产效率。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。