CN103801821B - 透光设备及具有所述透光设备的退火设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透光设备及具有所述透光设备的退火设备，所述透光设备包括：光可穿透的透射窗；提供于所述透射窗的边缘上的框架；以及多个夹钳，其用于将压力施加到所述框架以紧密地固定所述透射窗；其中所述夹钳包括本体、插入于所述本体中的弹性部件及经由所述弹性部件穿过所述本体且从所述本体的下端突出的紧固件部件，且所述弹性部件将由所述紧固件部件所施加的压力控制在所要范围内。

Description

透光设备及具有所述透光设备的退火设备
技术领域
本发明涉及一种退火设备。尤其涉及一种透光(light penetration)设备及具有所述透光设备的退火设备，在所述透光设备中，激光束可穿透的透射窗(transmission window)可固定而无破损。
背景技术
薄膜晶体管(TFT)被用作用于独立地驱动显示装置中的像素中的每一者的电路，显示装置例如液晶显示器(LCD)或有机电致发光(ElectroLuminescence；EL)。此薄膜晶体管包括栅极电极、主动层(active layer)、源极电极及栅极绝缘膜。
在此薄膜晶体管中，主动层充当栅极电极与源极/漏极电极之间的通道。已使用非晶硅或结晶硅来形成此主动层。然而，非晶硅在制造大屏幕液晶显示器时具有许多限制，这是因为非晶硅具有低的电子迁移率。因此，近来的研究注重于开发出使用结晶硅来形成主动层的方法。直接气相沉积结晶硅以及气相沉积非晶硅之后接着结晶化被用作形成结晶硅的方法。
顺序横向凝固(sequential lateral solidification；SLS)及准分子激光退火(excimer laser annealing；ELA)被用作使非晶硅结晶的方法。在SLS方法中，晶体可通过派生横向生长(deriving lateral growth)经形成为大致单晶体，且电子迁移率变大。SLS方法的劣势在于：经辐照激光束具有高能源依存性而减小工艺裕度(process margin)，且工艺很大程度上受平台(stage)的精度影响，衬底安置(seat)在所述平台上而在整个衬底上得到非均匀结果。在ELA方法中，准分子激光经瞬间辐照，使得非晶硅被加热到约1400℃以派生结晶及垂直生长。ELA方法与SLS方法相比较具有不良的结晶性质，但可获得衬底上的均匀结果。因此，作为用于大量生产的方法而积极地研究ELA。此外，在第10-0908325号KR专利中例示了激光加工方法。
为了使用ELA方法使非晶硅结晶，从提供于腔室之外的激光辐照装置将激光辐照于腔室内的衬底上。即，衬底置于腔室内，腔室在其上部部分上具有开口，透光设备紧密地耦合到所述开口，且从外部经由透光设备将激光辐照于腔室内。并且，透光设备具有提供于透射窗上的框架，且框架使用多个夹钳(clamps)将压力施加到多个区域以固定透射窗。
然而，因为常规夹钳使用螺栓(bolts)施加压力，所以无法控制透射窗的紧固强度，即螺栓的夹紧强度。因此，透射窗可能受到损坏。即，归因于螺栓的夹紧力，框架将过度高于拧紧强度的压力施加到透射窗，从而导致对应区域中的透射窗的破损。
发明内容
技术问题
本发明的目标为提供一种能够防止由夹钳造成透射窗破损的透光设备，以及一种具有所述透光设备的退火设备。
本发明的目标为提供一种能够通过抑制夹钳的过度夹紧而防止透射窗破损的透光设备，以及一种具有所述透光设备的退火设备。
技术解决方案
根据一个方面，一种透光设备包括：光可穿透的透射窗(transmissionwindow transparent to light)；提供于所述透射窗的边缘上的框架；以及多个夹钳，其用于将压力施加到所述框架以紧密地固定所述透射窗；其中所述夹钳包括本体、插入于所述本体中的弹性部件及经由所述弹性部件穿过所述本体且从所述本体的下端突出的紧固件部件，且所述弹性部件将由所述紧固件部件所施加的压力控制在所要范围内。
所述框架包括提供于所述透射窗的下部部分中的下部框架，以及提供于所述透射窗的上部部分中的上部框架。
至少一缓冲部件进一步提供于所述下部框架及上部框架与所述透射窗之间。
所述夹钳进一步包括从所述本体的上部部分的部分延伸且与所述上部框架接触的延伸部分。
外壳经进一步提供以容纳所述框架及所述透射窗于其中，且所述夹钳提供于所述外壳上以插入并耦合到所述外壳上的孔中。
根据另一方面，一种退火设备包括：具有内部空间的腔室；衬底移动单元，其提供于所述腔室的内部下部部分中以使衬底在所要方向上移动；以及透光单元，其提供于所述腔室的外部上部部分中以透射从外部辐照的光，使得所述光辐照于所述衬底上；其中所述透光单元包括多个夹钳，所述夹钳用于将压力施加到提供于光可穿透的透射窗的边缘上的框架以紧密地固定所述透射窗，所述夹钳包括本体、插入于所述本体中的弹性部件及经由所述弹性部件穿过所述本体且从所述本体的下端突出的紧固件部件，且所述弹性部件将由所述紧固件部件所施加的压力控制在所要范围内。
所述衬底移动单元还包括：第一平台，其配置于所述腔室中且经配置以在一个水平方向上往复运动；第二平台，其提供于所述第一平台上且经配置以在正交于所述一个水平方向的另一水平方向上往复运动；以及支撑板，其配置于所述第二平台上且经配置以将经受热处理的衬底安置于其顶部表面上。
水平旋转的第三平台及垂直移动的第四平台中的至少一者进一步提供于所述第二平台与所述支撑板之间。
有利效果
根据本发明，当夹钳将压力施加到提供于透射窗上的框架以紧密地固定所述透射窗时，所述夹钳的过度压力可由提供于所述夹钳中的弹性部件来抑制。即，通过提供弹性部件于所述夹钳内以及通过提供穿过所述弹性部件的紧固件部件，当通过使所述紧固件部件旋转来按压所述夹钳时，所述弹性部件可将弹性分给所述紧固件部件以抑制过度压力。
根据本发明，通过抑制所述夹钳的过度压力，可防止由所述夹钳的所述过度压力造成的所述透射窗的破损。结果，所述透射窗的调换周期可增加，且因此可节约成本。
附图说明
图1为显示根据本发明的实施例的激光退火设备的示意图。
图2为显示根据本发明的实施例的透光单元的示意性透视图。
图3为显示根据本发明的实施例的透光单元的部分截面图。
图4为显示根据本发明的实施例的具有分离夹钳的透光单元的分解透视图。
图5及图6为说明根据本发明的实施例的用于使用夹钳紧固透光单元的方法的示意性截面图。
附图标记：
100：腔室
110：腔室本体
120：腔室盖
122：开口
200：衬底移动单元
210：底板
220：第一平台
230：第二平台
240：支撑板
300：透光单元
310：外壳
320：透射窗
330：下部框架
340：上部框架
350：夹钳
351：本体
352：延伸部分
353：紧固件部件
354：弹性部件
360：缓冲部件
400：光源
S：衬底
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述根据本发明的实施例。然而，本发明不限于下文描述的实施例，而是其可以体现为不同的配置。提供此实施例是为了充分理解本发明，并且本发明的范围可以由所属领域的一般技术人员通过参考此实施例而充分理解。在诸图中，相似数字表示相似元件。
图1为显示根据本发明的实施例的激光退火设备的示意图。并且，图2为显示根据本发明的实施例的透光单元的示意性透视图，图3为显示透光单元的部分截面图，且图4为显示具有分离夹钳的透光单元的分解透视图。图5及图6为说明用于使用夹钳紧固透光单元的方法的示意性截面图。
参看图1，根据本发明的实施例，退火设备包括：具有内部空间的腔室100；衬底移动单元200，其提供于腔室100的内部下部部分中；透光单元300，其提供于腔室100的外部上部部分中；以及光源400，其用以辐照具有所要波长的光。
腔室100包括具有内部空间的腔室本体110及可卸除地耦合到(removably coupled to)腔室本体110的腔室盖120。腔室本体110经形成为上部部分为开口的容器形状，且腔室盖120经形成为覆盖腔室本体110的上部部分的板形状。并且，腔室本体110及腔室盖120具有与衬底S的形状大致相同的平面形状，例如矩形形状。腔室盖120(例如，在其中心部分中)具有按所要大小开口的开口122。并且，腔室盖120的开口122的周围区域与其它区域相比较可具有较薄的厚度。透光单元300耦合到开口122的上部部分。因此，如果从外部光源400辐照光，那么激光经由透光单元300及开口122而辐照于腔室100内。另外，例如O形环(O-ring)或衬垫(gasket)等单独密封部件可提供于腔室本体110及腔室盖120所耦合的界面处，以及可进一步提供单独固定部件以将腔室盖120牢固地耦合到腔室本体110，但所述部件在本文中并未显示。当然，可使用腔室本体110与腔室盖120一体形成的整合腔室100。
衬底移动单元200提供于腔室100的内部下部部分中以安置从外部进入的衬底S、支撑衬底S且将衬底S的多个区域移动到激光辐照地点。衬底移动单元200包括：底板210，其与腔室100的下部表面接触；第一平台220，其提供于底板210上以在一个方向上移动；第二平台230，其提供于第一平台220上以在正交于所述一个方向的另一方向上移动；以及支撑板240，其提供于第二平台230上以安置衬底S且支撑衬底S。第一平台220可在X轴及Y轴正交于彼此的正交坐标系上沿着X轴方向移动。举例来说，例如线性电动机等线性移动构件(未显示)耦合到第一平台220，且第一平台220在将电力施加到线性电动机时移动。并且，为了导引第一平台220的移动，底板210具有在X轴方向上形成的长的多个第一线性导引器(未显示)，且第一平台220置于多个第一线性导引器上。第二平台230配置于第一平台220上。举例来说，在Y轴方向上形成的长的第二线性导引器(未显示)配置于第一平台220上，且第二平台230置于第二线性导引器上。类似于第一平台220，第二平台230耦合到线性电动机(未显示)以沿着Y轴方向往复运动。支撑板240用以安置从外部装载到腔室100内部的衬底S，且支撑所述衬底S。支撑板240经形成为(例如)具有与衬底S的形状相同的形状的板形状。支撑板的大小可为与衬底S的大小相同的大小，或可小于或大于衬底S的大小。衬底S可为具有非晶硅层的玻璃衬底，所述非晶硅层形成于至少所要区域上以形成薄膜晶体管的主动层。然而，衬底S不受限制，且可包括具有形成于至少一个区域上的待由激光处理的目标的衬底。另外，垂直地(即，在Z轴方向上)移动的第三平台、在平行于包含X轴及Y轴的XY平面的平面上旋转的第四平台等等可提供于第二平台230与支撑板240之间，但在图1中未显示。通过使用第一平台220及第二平台230以及第三平台及第四平台，支撑板240上的衬底S的所要区域可移动到激光辐照地点。
提供透光单元300以与腔室100的上部部分中的开口122匹配。透光单元300透射从外部光源400辐照的激光，使得激光束辐照于腔室100内。如图2及图3中所显示，透光单元300包括外壳310、光可穿透的透射窗320、分别提供于透射窗320的下部部分及上部部分中的下部框架330及上部框架340，以及用于将压力施加到上部框架340以紧密地固定透射窗320的夹钳350。
如图2中所显示，外壳310容纳框架330、340及紧密地固定于框架330、340之间的透射窗320于其中，且支撑其上的夹钳350。即，外壳310具有类似于透射窗320的形状的形状。置放透射窗320的外壳的至少一区域为具有大致正方形形状的空框架，且多个夹钳350固定于其顶部表面上。此些夹钳350牢固地插入于形成于外壳310上的孔中。下部框架330仅耦合到外壳310，但透射窗320及上部框架340未耦合到外壳310。即，透射窗320及上部框架340可从外壳310卸除。下部框架330可水平地固定到外壳310的内侧，或可垂直地固定到顶端。并且，外壳310固定于腔室盖120上，使得透射窗320与开口122匹配。
透射窗320透射从光源400辐照的激光。为此目的，举例来说，透射窗320可由具有在100nm～400nm波长中的激光的70％或更高的透光率的玻璃制成。并且，透射窗320具有矩形形状(其具有在一个方向上伸长的长度)，这是因为激光通常以直线束(line beams)的形式用于激光热处理。举例来说，透射窗320可具有1500mm x120mm的大小。
下部框架330及上部框架340在透射窗320的下部部分及上部部分中设置为距透射窗320的边缘的所要宽度及对应于透射窗320的形状的大致矩形框架。举例来说，如果透射窗320具有1500mm x120mm的大小，那么下部框架330及上部框架340可具有大于或等于所述大小的直径。下部框架330可固定到外壳310的内侧或顶端。并且，下部框架330可与外壳310一体地形成，或可卸除地耦合到外壳310。下部框架330的顶部表面可能平坦，或可具有所要梯级(step)。即，下部框架330可具有平坦顶部表面，同时具有与透射窗320的大小相同的大小，且在此状况下，下部框架330可配置为从透射窗320的边缘向内的所要宽度，或者，下部框架330可具有内部梯级，同时具有大于透射窗320的大小的大小，且在此状况下，下部框架330可在梯级中配置为距透射窗320的边缘的所要宽度。下部框架340配置于对应于透射窗320上的下部框架330的区域中。即，当透射窗320配置于具有平坦顶部表面的下部框架330上时，上部框架340可具有与下部框架330的形状相同的形状。作为对比，当透射窗320配置于形成于下部框架330上的梯级中时，上部框架340可具有对应于下部框架330的梯级的形状。另外，凹座(recesses)可形成于上部框架340的所要区域中，例如与夹钳350接触的区域。因此，通过(例如)使夹钳350与形成于上部框架340中的凹座接触，当使用螺栓来夹紧夹钳350时，可防止夹钳350与上部框架340分开。缓冲部件360还可提供于框架330、340与透射窗320之间。缓冲部件360可分别提供于下部框架330与透射窗320之间及上部框架340与透射窗320之间。可提供缓冲部件360以防止归因于框架330、340与透射窗320之间的直接接触而损坏透射窗320。缓冲部件360可由压力可变形(pressure deformable)材料制成，例如弹性材料(例如，橡胶)。即，可在夹钳350向下移动之前维持球形形状，如图5中所显示，且形状可在夹钳350向下移动之后变形，如图6中所显示。或者，缓冲部件360可被提供为框架330、340的形状。一个缓冲部件360可分别提供于框架330、340与透射窗320之间，但两个或两个以上缓冲部件可沿着框架330、340的宽度方向被提供。
多个夹钳350可提供于外壳310上，且此些夹钳中的至少一些可与上部框架340接触。此些夹钳350通过外力将压力施加到上部框架340，以将透射窗310紧密地固定于框架330、340之间。如图3及图4中所显示，此些夹钳350包括：本体351，其在垂直方向上从外壳310设置且具有形成于其中的通孔；延伸部分352，其在水平方向上从本体351的上部部分的部分延伸；紧固件部件353，其插入于本体351中以使得其从上方插入于外壳310中；以及弹性部件354，其被提供为将螺栓353缠绕(wrap)于本体351内。本体351具有内部空间以容纳弹性部件354及紧固件部件353于其中，且紧固件部件353从上到下穿过形成于本体351中的通孔。举例来说，本体351具有圆柱形形状。本体351中的通孔经形成以使得下部部分的区域具有窄于其它区域的宽度。举例来说，从侧部向内延伸的下部表面可形成于本体351的下部部分上，或向内突出的梯级可形成于本体351内的所要区域中。可在本体351的下部表面或梯级上支撑弹性部件354，且在此状况下，弹性部件354的弹性作用于紧固件部件353上以抑制紧固件部件353的压力。另外，螺纹(threads)可形成于本体351的下部表面或梯级的内部，使得例如螺栓等紧固件部件353在本体351的下部部分中沿着螺纹旋转。延伸部分352提供于本体351的上部部分的一侧中，在水平方向上延伸。延伸部分352与上部框架340接触以将紧固件部件353夹紧，使得上部框架340被按压。并且，延伸部分352可随本体351在一个侧及其它侧方向上旋转。即，当紧固件部件353在一个方向上旋转(例如，顺时针方向以导致夹紧)时，延伸部分352与上部框架340接触以将压力施加到上部框架340。作为对比，当紧固件部件353在其它方向上旋转(例如，逆时针方向以释放夹紧)时，延伸部分352与上部框架340分离。紧固件部件353具有伸长部分(其具有所要长度)，且头部部分提供于伸长部分的上部部分中。头部部分具有大于伸长部分的宽度的宽度。螺纹还形成于伸长部分中。并且，伸长部分可经形成以使得长度从头部部分向下到特定点的宽度大于长度从特定点向下到下端的宽度。即，伸长部分可具有(例如)从下方到中心点的第一宽度及从中心点到头部部分的第二宽度。举例来说，螺栓可被用作紧固件部件353。通过从下端经由本体351而突出，紧固件部件353裸露出来，且突出部分牢固地插入于形成于外壳310中的凹座中。因此，甚至当延伸部分352与上部框架340分离(即，释放)时，仍可防止紧固件部件353与外壳310中的凹座分开。紧固件部件353经形成为足以甚至在释放紧固件部件353时防止其与外壳310中的凹座分开的长度。弹性部件354提供于本体351内，且在本体351的下部表面或梯级上支撑弹性部件354。经由弹性部件354而插入紧固件部件353，使得紧固件部件353的头部部分与弹性部件354的顶端接触。紧固件部件353的中心部分(即，第一宽度与第二宽度之间的界面)不与本体351的下部表面接触。弹性部件354可由通过压力压缩且通过减压恢复的材料(例如，弹簧)制成。
如上文所描述，在本发明中，夹钳350经配置以将弹性部件354插入于本体351(本体351具有形成于其中的通孔)中，且还经由弹性部件354插入紧固件部件353直到紧固件部件353从下方突出以插入于外壳310中的凹座中。并且，紧固件部件353在穿过本体351时旋转以紧固于外壳310中的凹座内，使得本体351及延伸部分352向下移动以按压上部框架330。此时，在通过旋转使紧固件部件353向下移动时，本体351中的弹性部件354将弹性分给紧固件部件353，使得可抑制紧固件部件353的移动。结果，可抑制施加到上部框架340的过度压力，且可防止由上部框架340造成的透射窗320的破损。如果不设置弹性部件354，那么无法控制紧固件部件353(即，螺栓)的夹紧压力，从而导致过度压力施加到上部框架340，以造成透射窗320的破损。根据本发明，通过设置弹性部件354来抑制紧固件部件353的压力，可抑制施加到上部框架340的过度压力，且可防止透射窗320的破损。
已参考如上文所建议的实施例描述本发明，但应理解，实施例意欲说明本发明的技术精神，而不是限制本发明。此外，所属领域的普通技术人员应理解，在不脱离本发明的精神及范围的情况下，本发明可体现为各种配置。

Claims (8)

1.一种透光设备，其特征在于，包括：
光可穿透的透射窗；
提供于所述透射窗的边缘上的框架；以及
多个夹钳，其用于将压力施加到所述框架以紧密地固定所述透射窗，
其中所述夹钳包括本体、插入于所述本体中的弹性部件及经由所述弹性部件穿过所述本体且从所述本体的下端突出的紧固件部件，且
所述弹性部件将由所述紧固件部件所施加的压力控制在所要范围内，
所述紧固件部件具有：头部部分；以及伸长部分，从所述头部部分向下延伸，其中，所述伸长部分形成为具有从下端到中心点的第一宽度及从所述中心点到所述头部部分的第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度，并且所述第一宽度与所述第二宽度的界面与所述本体的下部表面不接触。
2.根据权利要求1所述的透光设备，其特征在于，所述框架包括提供于所述透射窗的下部部分中的下部框架，以及提供于所述透射窗的上部部分中的上部框架。
3.根据权利要求2所述的透光设备，其特征在于，至少一缓冲部件进一步提供于所述下部框架与所述透射窗之间以及所述上部框架与所述透射窗之间。
4.根据权利要求3所述的透光设备，其特征在于，所述夹钳进一步包括从所述本体的上部部分的部分延伸且与所述上部框架接触的延伸部分。
5.根据权利要求1或4所述的透光设备，其特征在于，外壳经进一步提供以容纳所述透射窗及所述框架于其中，且所述夹钳提供于所述外壳上以插入并耦合到所述外壳上的孔中。
6.一种退火设备，包括：
具有内部空间的腔室；
衬底移动单元，其提供于所述腔室的内部下部部分中以使衬底在所要方向上移动；以及
透光单元，其提供于所述腔室的外部上部部分中以透射从外部辐照的光，使得所述光辐照于所述衬底上，
其中所述透光单元包括多个夹钳，所述夹钳用于将压力施加到提供于光可穿透的透射窗的边缘上的框架以紧密地固定所述透射窗，
所述夹钳包括本体、插入于所述本体中的弹性部件及经由所述弹性部件穿过所述本体且从所述本体的下端突出的紧固件部件，且
所述弹性部件将由所述紧固件部件所施加的压力控制在所要范围内，
所述紧固件部件具有：头部部分；以及伸长部分，从所述头部部分向下延伸，其中，所述伸长部分形成为具有从下端到中心点的第一宽度及从所述中心点到所述头部部分的第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度，并且所述第一宽度与所述第二宽度的界面与所述本体的下部表面不接触。
7.根据权利要求6所述的退火设备，其特征在于，所述衬底移动单元还包括：
第一平台，其配置于所述腔室中且经配置以在一个水平方向上往复运动；
第二平台，其提供于所述第一平台上且经配置以在正交于所述一个水平方向的另一水平方向上往复运动；以及
支撑板，其配置于所述第二平台上且经配置以将经受热处理的衬底安置于其顶部表面上。
8.根据权利要求7所述的退火设备，其特征在于，水平旋转的第三平台及竖直移动的第四平台中的至少一者进一步提供于所述第二平台与所述支撑板之间。
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