CN103219229A - Ela不均匀性的量化判断方法及其反馈系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光晶化工艺（ELA）不均匀性的量化判断方法及其反馈系统，该系统主要包括：探测装置，用于检测多晶硅少数载流子寿命；计算评级模块，用于收集检测数据，计算并分类统计结果；反馈调节模块，用于收集评级结果并控制激光晶化设备的自动调整。利用本发明的量化判断方法及其反馈系统，不但能够对多晶硅不均匀性（多晶硅mura）进行量化判断，还能够将检测评判结果通过反馈系统反馈给工艺设备，进行及时调整，以减少产品损失和提高良率。

Description

ELA不均匀性的量化判断方法及其反馈系统

技术领域

 本发明涉及平板显示、低温多晶硅和有源矩阵有机发光二极体(AMOLED，Active Matrix Organic Light Emitting Diode)显示技术，尤其涉及一种激光晶化工艺（ELA）不均匀性的量化判断方法及其反馈系统。

背景技术

 通过激光晶化工艺（ELA）得到迁移率和稳定性较好的多晶硅，可用于制作驱动有机发光二极管（OLED）的薄膜晶体管（TFT）。但由于所用激光能量的不稳定性和光束不同位置能量的不均匀性，会导致得到的多晶硅结晶率、晶粒大小和内部缺陷密度不同。这些差异又与TFT的临界电压（V_th）和迁移率紧密相关，反应到OLED显示器中就会出现发光亮度不均匀（显示器mura）。目前判断激光晶化工艺（ELA）得到的多晶硅不均匀（多晶硅mura）的方法主要是通过肉眼检测，主观判断其不均匀性的程度和产品优劣，如图1所示。这里，mura为日文汉字“斑”，意为“不均匀，斑点”。

目前已有通过微波光电导衰减的方法（MWPCD）探测多晶硅少数载流子寿命的技术，在一定程度上多晶硅少数载流子寿命和结晶率、晶粒大小成正比，基本上也和TFT的迁移率成正比，如图2、图3所示。因此，可通过这种方法探测多晶硅的特性，并得到数值化的结果。目前已有相关检测设备，如KOBELCO的LTA设备，Semilab的μ-PCR设备等，可一定程度上得到数字化的直接检测结果。

现有使用微波反射测电导的方法可得出多晶硅的特性并数值化，但对于多晶硅特性的不均匀性（多晶硅mura）却没有好的分析方法。特别是没有量化分析激光晶化造成的线条状不均匀（包括shot mura和scan mura）的方法和判定多晶硅产品优劣的方法。用此方法检测的设备都只是扫描一定区域后给出整个区域的最大最小检测值和标准差，并通过作图的方式用不同的颜色直观的画出扫描区域的检测结果，但mura的程度评判和产品优劣仍需人来进行判断，不能通过数值直接判断线条状不均匀的程度和产品等级。

而且此类设备只能检测完成后的多晶硅基板，不能做到工艺过程中实时检测，更不能在实时检测出工艺问题后，对设备进行调整。且由于激光晶化过程的不可逆性，无法重新返工，完成后再检测的话，如果出现质量问题往往导致整批产品的报废，将遭受很大的良率损失。

发明内容

 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种激光晶化工艺（ELA）不均匀性的量化判断方法及其反馈系统，对多晶硅不均匀（多晶硅mura）进行量化判断，并将检测评判结果通过反馈系统反馈给工艺设备，进行及时调整。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种激光晶化工艺ELA不均匀性的量化反馈系统，包括激光晶化设备；还包括探测装置、计算评级模块和反馈调节模块；其中：

所述探测装置，用于检测多晶硅少数载流子寿命；

所述计算评级模块，用于收集检测数据，计算并分类统计结果；

所述反馈调节模块，用于收集评级结果并控制激光晶化设备的自动调整。

其中：所述探测装置进一步包含激光头或一束激光分成的多束光之一、微波发生器、导波管和微波探测器。

激光晶化采用脉冲激光扫描方式，随着载台的移动，探测装置实时探测结晶化后的多晶硅。

一种激光晶化工艺ELA不均匀性的量化判断方法，主要包括如下步骤：

A、利用微波光电导衰减法的探测装置实时探测出多晶硅少子寿命；

B、利用计算评级模块计算相邻两个检测点间的差异，并根据预先设定的差异值将其归为不同的分级，并根据在不同分级中统计的线条状不均匀的数量判定产品优劣等级；

C、将上述检测及评判结果发送给反馈调节模块，对激光晶化设备进行调整。

较佳地，步骤B进一步包括：同时给出检测值的平均值作为参考。

步骤C进一步包括：

如果在工艺生产过程中的一定检测距离内，连续出现差异较大的检测结果，则反馈调节模块根据检测结果自动判断调整设备工艺参数；

如果调整后仍出现差异值较大，则在当片产品完成激光晶化工艺后发出告警。

本发明所提供的激光晶化工艺（ELA）不均匀性的量化判断方法及其反馈系统，具有以下优点：

采用该量化判断方法，可量化自动评判激光晶化工艺后多晶硅的质量，消除用肉眼判断时的主观性。使多晶硅不均匀性的判断有一个统一的标准和可量化的指标。利用该反馈系统，可自动判断最佳激光晶化的工艺条件，自动反馈工艺结果，以便及时调整设备状态，从而减少产品损失和提高良率。利用该反馈系统还能够实现全自动化生产，减少人为的主观因素造成产品质量偏差，有利于严格控制产品的质量。

附图说明

图1为肉眼观察多晶硅不均匀性的示意图；

图2为微波光电导衰减法测试装置原理图；

图3为使用微波光电导衰减法测试出的多晶硅少数载流子寿命分布图（不同的数值用不同的颜色表示）；

图4为本发明的整个量化反馈系统流程示意图；

图5为本发明的检测装置位置示意图；

图6为实时检测及计算方法示意图；

图7为本发明的量化反馈系统组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的量化判断方法及反馈系统作进一步详细的说明。

本发明的激光晶化工艺（ELA）不均匀性的量化判断方法及其反馈系统，能够将多晶硅不均匀性进行量化判断，并通过所述反馈系统将检测评判结果反馈给工艺设备，进行及时调整。

图7为本发明的量化反馈系统组成示意图。如图7所示，该量化反馈系统包含激光晶化设备，还包括探测装置、计算评级模块和反馈调节模块。其中：

所述探测装置，用于检测多晶硅少数载流子寿命；

所述计算评级模块，用于收集检测数据，计算并分类统计结果；

所述反馈调节模块，用于收集评级结果并控制激光晶化设备的自动调整。

图4为整个量化反馈系统流程示意图。如图4所示，在激光晶化工艺过程中，使用微波光电导衰减法的探测装置实时探测出多晶硅少子寿命之后，利用计算评级模块计算相邻两个检测点间的差异，并根据预先设定的差异值将其归为不同的分级，最后根据不同分级中统计的线条状不均匀（shot mura和scan mura）的数量，判定产品优劣等级。同时给出检测值的平均值作为参考。

然后将计算结果发送给反馈调节模块，如果在工艺生产过程中的一定检测距离内，连续出现差异较大的检测结果，则反馈调节模块根据检测结果自动判断调整设备工艺参数。如果调整后仍出现差异值较大，则在当片产品完成激光晶化工艺后发出告警，由工程师决定进行工艺调整或者设备停机维护。这样可有效降低产品损失，提高良率。

在激光晶化设备的激光出口处旁边设置一排微波光电导衰减探测装置，并与激光出口间隔有挡板，以防止激光晶化设备的激光对探测的影响，如图5所示。

每个探测装置包含激光头（或一束激光分成的多束光之一），微波发生器，导波管和微波探测器（与图2所示类似）。

所述探测装置的激光能量较小，只是为了在多晶硅层内产生光生载流子，同时使用微波照射多晶硅样品探测其电导率变化。探测装置越多，在激光长轴方向上探测点的密度就越大。具体探测方法可参考微波光电导衰减法。对于多晶硅膜，通常使用349nm的激光激发光生载流子。激光晶化采用的是脉冲激光扫描方式，随着载台的移动，探测装置实时探测结晶化后的多晶硅。

在探测得到某位置的少子寿命之后，将数据传输至计算分级模块。计算过程如图6所示。

假如有5个探测装置排成一排，位置1为第一步探测所得数值。在载台移动后（载台移动方向与扫描方向相反），探测得到位置2的数值。使用位置2的数值减去位置1相应的数值，得到两个位置的差异值。对比预先设定的差异值等级，划分该条状不均匀（mura）应属的等级。以此方法实时检测与计算，直至整片完成工艺，统计各分级的mura数量，对比预定产品等级划分规则，对产品等级进行划分。

如表1所示，为测试连续位置得到的少子寿命结果。

表1：

将两个位置的值相减得到差异值，同时计算各点平均值，如表2所示：

表2：

各点平均值可作为调整设备工艺参数时的参考依据。

根据表3预设的mura等级（此处分为3级，也可分多级）和表2计算的差异值，分类汇总得到表4的mura分级统计。

表3：                    表4：

         

再根据分级统计情况，参考表5的分类，确定产品分类。此处例子中的产品分类为B级。

表5：

当工艺过程中发现连续10个以上检测差异值较大时（实例中达到3级以上），可自动报警，并将实时检测信息发送至反馈模块，反馈模块根据实际情况和预设对策，调整相应设备工艺参数或者停机维护。例如出现以上情况时，预设对策为降低一定值的激光能量，并降低激光频率，则通过反馈模块发送指令给激光晶化设备，进行工艺参数调整。如果调整后仍连续出现检测差异值较大，则自动报警，由操作人员决定是否继续调整或停机维护。

反馈模块可设定工艺调整方式和报警阈值。

当连续多个检测点（≥10个）平均值超出预设范围值时，可自动发出指令，降低激光能量或减少重复照射次数（overlap）；相反，当连续多个检测点（≥10个）平均值超出预设范围值时，可自动发出指令提高激光能量或增加重复照射次数（overlap）。从而自动对设备工艺参数进行控制。

通过以上整个系统的运行，可实现单片产品工艺完成后立即完成检测报告和分级，完全无需单独检测，从而节省时间。并且可以量化产品质量，减少人眼检测的主观性，提供可靠的产品质量依据；在工艺进行的同时，从结果方面时刻保持设备在最佳的工作状态，出现问题及早发现，减少浪费，提高良率。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种激光晶化工艺ELA不均匀性的量化反馈系统，包括激光晶化设备；其特征在于，还包括探测装置、计算评级模块和反馈调节模块；其中：

所述探测装置，用于检测多晶硅少数载流子寿命；

所述计算评级模块，用于收集检测数据，计算并分类统计结果；

所述反馈调节模块，用于收集评级结果并控制激光晶化设备的自动调整。

2.根据权利要求1所述ELA不均匀性的量化反馈系统，其特征在于，所述探测装置进一步包含激光头或一束激光分成的多束光之一、微波发生器、导波管和微波探测器。

3.根据权利要求2所述ELA不均匀性的量化反馈系统，其特征在于，激光晶化采用脉冲激光扫描方式，随着载台的移动，探测装置实时探测结晶化后的多晶硅。

4.一种激光晶化工艺ELA不均匀性的量化判断方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

A、利用微波光电导衰减法的探测装置实时探测出多晶硅少子寿命；

B、利用计算评级模块计算相邻两个检测点间的差异，并根据预先设定的差异值将其归为不同的分级，并根据在不同分级中统计的线条状不均匀的数量判定产品优劣等级；

C、将上述检测及评判结果发送给反馈调节模块，对激光晶化设备进行调整。

5.根据权利要求4所述ELA不均匀性的量化判断方法，其特征在于，步骤B进一步包括：同时给出检测值的平均值作为参考。

6.根据权利要求4所述ELA不均匀性的量化判断方法，其特征在于，步骤C进一步包括：

如果在工艺生产过程中的一定检测距离内，连续出现差异较大的检测结果，则反馈调节模块根据检测结果自动判断调整设备工艺参数；

如果调整后仍出现差异值较大，则在当片产品完成激光晶化工艺后发出告警。

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