一種激光退火設備的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種激光退火設備，通過在激光源和掩膜板之間設置透鏡，對激光源產生的準分子激光束進行會聚，變更設備光路，激光源和透鏡沿掩膜板同步水平移動，利用會聚后的準分子激光束掃描掩膜板，會聚后的準分子激光束經由掩膜板的透光區透射至陣列基板的退火區，實現激光退火。在激光退火過程中，掩膜板始終覆蓋在陣列基板上，不會隨激光源和透鏡而移動，不但能夠提高對位精度，而且無需實時追蹤基板上的圖案，從而能夠不以犧牲產能為代價即可滿足高PPI基板的精度要求；而且，本發明的激光退火設備用普通的透鏡代替微透鏡陣列，該透鏡可以適用于各個型號的陣列基板，從而降低設備成本投入和時間投入。
【專利說明】
一種激光退火設備
技術領域
[0001]本發明涉及顯示技術領域，具體涉及一種激光退火設備。【背景技術】
[0002]目前LTPS(Low Temperature Poly-silicon，低溫多晶娃技術)產線進行激光退火 (ELA)是在a-Si (非晶硅)沉積完成后對整張玻璃基板上的a-Si進行激光退火，在完成ELA 后，玻璃基板表面上所有a-Si都轉換為p-Si(多晶硅)，為保證源極(S)、漏極(D)和p-Si歐姆接觸，需要進行SD Doping(摻雜)工藝，而摻雜工藝需要購買昂貴的摻雜設備并進行特氣管路改造等，設備投入較大。此外，LTPS工藝復雜且很難保證大面積均一性，很難實現大尺寸產品生產，因此，目前最新提出了MLA(微透鏡陣列)技術。
[0003]對于現有a-Si產線，MLA技術可通過較少投資把a-Si轉化為p-Si從而大幅度提升 TFT特性，為現有a-Si產線生產更高PPKPixels Per Inch，像素密度)、更高品質的產品提供了轉型的契機，為a-Si產線持續盈利創造了一個巨大的機遇。MLA技術生產的產品具有高電子迀移率、低關閉電流、宏觀均一性好等優勢，對產品性能有很大的提升。MLA工作原理是:準分子激光束通過普通的遮光掩膜板(Mask)進入下方對應的微透鏡陣列掩膜板(MLA Mask)，將準分子激光束最終聚焦于陣列基板的對應TFT區，進行TFT區的激光退火。
[0004]現有的MLA退火設備存在以下缺陷:
[0005]1、MLA退火設備的遮光Mask和MLA Mask的尺寸為35*4.7mm，在激光退火時遮光 Mask、MLA Mask和光源同時移動完成整張基板的退火。為了保證精度，需要對基板上的圖案實時追蹤，在這種情況下對位精度最高只能達到1.5um，無法滿足高PPI基板的對位精度。
[0006]2、MLA退火設備針對每一款基板都需要一套單獨的遮光Mask和MLA Mask，由于MLA Mask屬于光學透鏡，其制造要求非常嚴格，導致MLA Mask制作周期非常長且價格昂貴，而對于TFT行業而言，開發周期延長很可能會失去搶占市場先機甚至失去客戶。
[0007]3、MLA Mask屬于光學微透鏡掩膜板，相鄰兩個微透鏡的中心距有150um要求，因此，基板的PPI有一定局限性，為了實現高PPI，生產時需要多次激光掃描，增加了掃描次數， 導致產能下降。
【發明內容】
[0008]本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供一種激光退火設備，用以至少部分解決現有MLA退火設備對位精度低，產能低，制造成本高、周期長的問題。
[0009]本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案:
[0010]本發明提供一種激光退火設備，包括掩膜板和用于產生準分子激光束的激光源， 所述掩膜板覆蓋于陣列基板上，所述掩膜板的透光區與陣列基板的退火區相對應；
[0011]所述激光退火設備還包括用于會聚準分子激光束的透鏡，所述透鏡位于所述激光源和掩膜板之間，并與所述激光源沿所述掩膜板同步水平移動。
[0012]優選的，所述透鏡為柱形透鏡。
[0013]優選的，所述柱形透鏡的長度大于或等于所述掩膜板的寬度，所述掩膜板的寬度是指垂直于所述透鏡和激光源移動方向的掩膜板的寬度。
[0014]優選的，所述透鏡與激光源之間的距離小于10m。[〇〇15]優選的，所述透鏡到所述掩膜板的距離小于所述透鏡的焦距。
[0016]進一步的，所述激光退火設備還包括第一承載裝置和第一驅動裝置，所述第一承載裝置包括用于承載所述激光源的第一承載部和用于承載所述透鏡的第二承載部，所述第二承載部設置在所述第一承載部的正下方，且所述第一承載部與第二承載部固定連接；
[0017]所述第一驅動裝置驅動所述第一承載部和/或第二承載部，以使所述第一承載部和第二承載部同步移動。
[0018]優選的，所述第一驅動裝置驅動所述第一承載部和第二承載部沿所述掩膜板往復移動。
[0019]優選的，所述第一驅動裝置驅動所述第一承載部和第二承載部勻速移動。
[0020]優選的，所述第一承載部和第二承載部的移動速度為180-230mm/s。[0021 ]進一步的，所述激光退火設備還包括第二驅動裝置和用于承載所述掩膜板的第二承載裝置，所述第二驅動裝置用于，驅動所述第二承載裝置將所述掩膜板移動到所述陣列基板的待退火位置的上方。
[0022]優選的，所述掩膜板的邊角位置設置有第一對位標記，所述陣列基板上設置有第二對位標記；
[0023]當所述掩膜板位于所述陣列基板的待退火位置時，所述第一對位標記與第二對位標記對位。[〇〇24]本發明能夠實現以下有益效果:
[0025]本發明通過在激光源和掩膜板之間設置透鏡，對激光源產生的準分子激光束進行會聚，變更設備光路，激光源和透鏡沿掩膜板同步水平移動，利用會聚后的準分子激光束掃描掩膜板，會聚后的準分子激光束經由掩膜板的透光區透射至陣列基板的退火區，實現激光退火。在激光退火過程中，掩膜板始終覆蓋在陣列基板上，不會隨激光源和透鏡而移動， 不但能夠提高對位精度，而且無需實時追蹤基板上的圖案，從而能夠不以犧牲產能為代價即可滿足高PPI基板的精度要求;而且，本發明的激光退火設備用普通的透鏡代替微透鏡陣列，該透鏡可以適用于各個型號的陣列基板，從而降低設備成本投入和時間投入。【附圖說明】
[0026]圖1為本發明實施例的激光退火設備的整體結構圖；
[0027]圖2為本發明實施例的激光退火設備的局部結構圖。[〇〇28]圖例說明:
[0029]1、掩膜板2、激光源3、載物臺4、陣列基板
[0030]5、透鏡7、外殼11、透光區12、非透光區[〇〇31]13、第一邊緣14、第二邊緣41、退火區61、第一承載部[〇〇32]62、第二承載部63、連接部 71、頂壁 72、滑軌【具體實施方式】
[0033]下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0034]以下結合圖1和圖2,詳細說明本發明的激光退火設備的結構。
[0035]本發明提供一種激光退火設備，包括掩膜板1和激光源2,激光源2用于產生準分子激光束。準分子激光是指，受到電子束激發的惰性氣體和鹵素氣體結合的混合氣體形成的分子向其基態躍迀時發射所產生的激光，在本發明實施例中，激光源2可以選用XeCl或XeF2 作為被激發氣體。
[0036]所述激光退火設備還包括載物臺3,待退火的陣列基板4放置于載物臺3上，掩膜板 1覆蓋于陣列基板4上。如圖2所示，掩膜板1包括透光區11和非透光區12,掩膜板1的透光區 11與陣列基板4的退火區41相對應，退火區41是指陣列基板上TFT的柵極對應的區域。
[0037]所述激光退火設備還包括透鏡5,透鏡5位于激光源2和掩膜板1之間，并與激光源2 沿掩膜板1同步水平移動。透鏡5用于接收激光源2產生的準分子激光束，并會聚該準分子激光束，以使會聚后的準分子激光束照射到掩膜板1上。由于掩膜板1包括透光區11和非透光區12,當激光源2和透鏡5同步水平移動時，會聚后的準分子激光束掃描掩膜板1的表面，并被非透光區12遮擋，只能夠從透光區11透射至陣列基板4的退火區41。
[0038]本發明實施例通過在激光源和掩膜板之間設置透鏡，對激光源產生的準分子激光束進行會聚，變更設備光路，激光源和透鏡沿掩膜板同步水平移動，利用會聚后的準分子激光束掃描掩膜板，會聚后的準分子激光束經由掩膜板的透光區透射至陣列基板的退火區， 即利用曝光遮擋掩膜板通過透射的形式實現激光退火。在激光退火過程中，掩膜板始終覆蓋在陣列基板上，不會隨激光源和透鏡而移動，不但能夠提高對位精度，而且無需實時追蹤基板上的圖案，從而能夠不以犧牲產能為代價即可滿足高PPI基板的精度要求，采用本發明的激光退火設備，無論陣列基板的PPI要求是多少，都不會影響產能;而且，本發明的激光退火設備用普通的透鏡代替微透鏡陣列，該透鏡可以適用于各個型號的陣列基板，從而降低設備成本投入和時間投入。
[0039]準分子激光束通過激光源2中的光學棱鏡反射、折射后最終照射到透鏡5上，為了保證準分子激光束的能量達到激光退火的要求，透鏡5與激光源2之間的距離小于10m。
[0040]通常，陣列基板4上的退火區41的寬度為0.3mm左右，為了保證準分子激光束照射到陣列基板4上的寬度被聚焦成0.3mm左右的寬度，透鏡5到掩膜板1的距離小于透鏡5的焦距。[〇〇411優選的，掩膜板1的尺寸可以為432*760mm。[〇〇42]對于GOA基板來說，在柵線的端點位置還設置有GOA單元，其中也存在TFT開關，需要進行激光退火。但是G0A單元對應的G0A區域的a-Si和像素區的a-Si排布不同，而MLA mask尺寸很小，為了在像素區進行激光退火，MLA mask必須與像素區的a-Si圖形相匹配，這樣，MLA mask就無法適用于G0A區域，因此，現有的MLA退火設備很難實現G0A區域的激光退火。而本申請實施例的掩膜板1尺寸較大，既能夠覆蓋像素區又能夠覆蓋G0A區(掩膜板1上針對像素區和G0A區形成不同的圖形)，從而解決了現有MLA退火設備在對G0A基板進行激光退火時，難以兼顧G0A區和像素區的問題。本發明實施例的激光退火設備尤其適用于G0A基板的激光退火。
[0043]優選的，透鏡5可以為柱形透鏡。在本發明實施例中，所說的柱形透鏡可以是一側為平面、另一側為凸面的柱形透鏡，且柱形透鏡的凸面朝向激光源2(即準分子激光束的入射方向)。需要說明的是，也可以將柱形透鏡的凸面朝下、平面朝上，同樣能夠對準分子激光束起到會聚作用。
[0044]結合圖2所示，優選的，柱形透鏡的長度L大于或等于掩膜板1的寬度W，掩膜板1的寬度W是指垂直于透鏡5和激光源2移動方向的掩膜板1的寬度。若激光源2和透鏡5沿掩膜板水平移動的方向為第一方向，掩膜板1在第一方向上的邊緣為第一邊緣，則與第一邊緣相鄰的掩膜板的邊緣為第二邊緣，掩膜板1的寬度W即為第二邊緣的寬度。以圖2所示為例，透鏡5 和激光源2沿箭頭所指方向移動，該移動方向為掩膜板1的第一邊緣13的方向，則掩膜板1的寬度W即為垂直于該移動方向的掩膜板1邊緣的寬度，即掩膜板1的第二邊緣14的寬度。
[0045]優選的，柱形透鏡的長度與掩膜板1的寬度相等。
[0046]本發明實施例中選用柱形透鏡，且柱形透鏡的長度L大于或等于掩膜板1的寬度W， 可以覆蓋整個掩膜板1的寬度，在掩膜板1的寬度范圍內對陣列基板4上的各個退火區41同時進行退火工藝。
[0047]結合圖1所示，所述激光退火設備還包括第一承載裝置和第一驅動裝置(圖中未繪示)，第一承載裝置包括用于承載激光源2的第一承載部61和用于承載透鏡5的第二承載部 62,第二承載部62設置在第一承載部61的正下方，且第一承載部61與第二承載部62固定連接。第一驅動裝置驅動第一承載部61和/或第二承載62部，以使第一承載部61和第二承載部 62同步水平移動，從而使激光源2和透鏡5同步水平移動。[〇〇48]具體的，第一承載部61與第二承載部62通過連接部63相連，二者能夠同步水平移動，在移動過程中，第一承載部61與第二承載部62的相對位置始終保持不變。
[0049]如圖1所示，所述激光退火設備還包括外殼7,外殼7包括側壁和頂壁71，外殼7與載物臺3形成容置空間，陣列基板4、掩膜板1、激光源2和透鏡5容置于該容置空間內。在頂壁71 的內表面設置有滑軌72,滑軌72與激光源2和透鏡5的移動方向同向設置，通過將第一承載部61在滑軌72內水平滑動，從而實現第一承載部61和第二承載部62在掩膜板1的上方同步水平移動。
[0050]需要說明的是，實現第一承載部61和第二承載部62在覆蓋有掩膜板1的陣列基板4 的上方水平移動的方式有多種，不限于圖1所示的方案，例如，還可以在激光源和透鏡的端面的一側垂直設置支撐機構，該支撐機構位于陣列基板的外側，在該支撐機構的不同高度位置分別設置兩個滑軌(方向與激光源和透鏡的移動方向相同)，第一承載部和第二承載部分別設置在兩個滑軌中，并能夠分別在兩個滑軌中滑動。
[0051]具體的，第一驅動裝置驅動第一承載部61和第二承載部62沿掩膜板1往復移動。也就是說，激光源2和透鏡5在掩膜板1的范圍內往復運動，即激光源2和透鏡5從掩膜板1的一側向另一側完成準分子激光束掃描之后，再按照原路徑返回，在返回的過程中同時進行準分子激光束掃描，如此反復掃描多次，通常，陣列基板4需要掃描10次(1個往返算2次掃描) 左右才能夠完成激光退火工藝。[〇〇52]為了保證陣列基板4上的a-Si能夠均勻受到激光照射，以使陣列基板4上各個退火區41的a-Si轉化率相同，第一驅動裝置驅動第一承載部61和第二承載部62勻速移動，從而保證陣列基板的產品品質。
[0053]陣列基板上的a-Si必須接收到充足的激光能量才能夠轉化成p-Si，因此，需要對激光源2和透鏡5的移動速度進行限定。優選的，第一承載部61和第二承載部62的移動速度為180-230mm/s，在該速度范圍內，既能夠保證a-Si的轉化率，又能兼顧產能。[〇〇54]進一步的，所述激光退火設備還包括第二驅動裝置(圖中未繪示)和第二承載裝置 (圖中未繪示)，第二承載裝置用于承載掩膜板1。第二驅動裝置用于，驅動第二承載裝置將掩膜板1移動到陣列基板4的待退火位置的上方。
[0055]需要說明的是，陣列基板4的面積通常較大，而掩膜板1的面積較小，通常需要將陣列基板4劃分為4-6個區域(即待退火位置)，使用一張掩膜板1分別在上述各待退火位置依次進行激光退火，從而完成整個陣列基板4的激光退火。
[0056]掩膜板1的邊角位置設置有第一對位標記，陣列基板4上設置有第二對位標記，當掩膜板1位于陣列基板4的待退火位置時，第一對位標記與第二對位標記對位，從而使掩膜板1上的各透光區11與陣列基板4上的各退火區41一一對應。[〇〇57]為了保證掩膜板1與陣列基板4的對位精度，掩膜板1與陣列基板4之間的距離越小越好，但是掩膜板1不能接觸陣列基板4,防止劃傷陣列基板4,優選的，可以將掩膜板1與陣列基板4之間的距離設置為200um〇[〇〇58]當完成一個待退火位置的激光退火操作后，第二承載裝置承載掩膜板1在第二驅動裝置的驅動下，移動到另一個待退火位置，當掩膜板1上的第一對位標記與下方的陣列基板4上的第二對位標記完全對位時，此時可以開始該待退火位置的激光退火工藝。
[0059]進一步的，所述激光退火設備還可以包括控制器(圖中未繪示)，控制器分別與第一驅動裝置和第二驅動裝置相連，能夠分別向第一驅動裝置和第二驅動裝置發送驅動控制信號，從而實現對激光源2、透鏡5以及掩膜板1的位置控制。
[0060]本發明的激光退火設備，在現有ELA退火設備的基礎上增加一套遮光掩膜板，對a-Si選擇性區域(即退火區)進行激光退火，實現MLA溝道結構。相較于ELA技術而言，可以省略摻雜工序，減少摻雜設備的成本投入。相較于MLA技術而言，不但可以節省針對每一陣列基板的MLA Mask，還可以解決MLA退火設備對位精度差的問題。[〇〇61]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種激光退火設備，包括掩膜板和用于產生準分子激光束的激光源，其特征在于，所 述掩膜板覆蓋于陣列基板上，所述掩膜板的透光區與陣列基板的退火區相對應；所述激光退火設備還包括用于會聚準分子激光束的透鏡，所述透鏡位于所述激光源和 掩膜板之間，并與所述激光源沿所述掩膜板同步水平移動。2.如權利要求1所述的激光退火設備，其特征在于，所述透鏡為柱形透鏡。3.如權利要求2所述的激光退火設備，其特征在于，所述柱形透鏡的長度大于或等于所 述掩膜板的寬度，所述掩膜板的寬度是指垂直于所述透鏡和激光源移動方向的掩膜板的寬 度。4.如權利要求1所述的激光退火設備，其特征在于，所述透鏡與激光源之間的距離小于 10m〇5.如權利要求1所述的激光退火設備，其特征在于，所述透鏡到所述掩膜板的距離小于 所述透鏡的焦距。6.如權利要求1所述的激光退火設備，其特征在于，還包括第一承載裝置和第一驅動裝 置，所述第一承載裝置包括用于承載所述激光源的第一承載部和用于承載所述透鏡的第二 承載部，所述第二承載部設置在所述第一承載部的正下方，且所述第一承載部與第二承載 部固定連接；所述第一驅動裝置驅動所述第一承載部和/或第二承載部，以使所述第一承載部和第 二承載部同步移動。7.如權利要求6所述的激光退火設備，其特征在于，所述第一驅動裝置驅動所述第一承 載部和第二承載部沿所述掩膜板往復移動。8.如權利要求7所述的激光退火設備，其特征在于，所述第一驅動裝置驅動所述第一承 載部和第二承載部勻速移動。9.如權利要求8所述的激光退火設備，其特征在于，所述第一承載部和第二承載部的移 動速度為180_230mm/s。10.如權利要求1-9任一項所述的激光退火設備，其特征在于，還包括第二驅動裝置和 用于承載所述掩膜板的第二承載裝置，所述第二驅動裝置用于，驅動所述第二承載裝置將 所述掩膜板移動到所述陣列基板的待退火位置的上方。11.如權利要求10所述的激光退火設備，其特征在于，所述掩膜板的邊角位置設置有第 一對位標記，所述陣列基板上設置有第二對位標記；當所述掩膜板位于所述陣列基板的待退火位置時，所述第一對位標記與第二對位標記 對位。
【文檔編號】H01L21/268GK106024604SQ201610626126
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月2日
【發明人】裴曉光, 趙海生, 林金升, 肖志蓮
【申請人】京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方光電科技有限公司