CN106252259A - 依靠激光结晶设施的Mura量化系统与依靠激光结晶设施的Mura量化方法 - Google Patents

依靠激光结晶设施的Mura量化系统与依靠激光结晶设施的Mura量化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及Mura量化系统与方法，即，依靠包括激光结晶装置的激光结晶设施的Mura量化系统，其中Mura量化装置设置在激光结晶设施中使得通过激光结晶装置使基板结晶并且当移动结晶基板时实时量化Mura；以及依靠激光结晶设施的Mura量化方法。

Description

依靠激光结晶设施的Mura量化系统与依靠激光结晶设施的Mura量化方法
技术领域
本发明涉及Mura量化系统与方法，并且更具体地说，涉及依靠激光结晶设施的Mura量化系统，用于通过在基板中量化Mura实时确定在激光结晶装置中结晶的基板的质量来提供稳定的处理管理，以及依靠激光结晶设施的Mura量化方法。
背景技术
通常来说，需要使非晶态多晶薄膜结晶的处理，例如用于制造诸如液晶显示器或太阳能装置的电/电子装置的非晶态硅薄膜。
需要以预定能量发射激光以使非晶态硅薄膜结晶成晶体硅薄膜(为了方便起见在下文中将待结晶的薄膜称作为“基板”)。在此处理中的能量的密度称作能量密度(下文称作为‘ED’)，并且具有使结晶结果优化的条件的ED称为最佳能量密度(下文，称作为‘OPED’)。
当通过SEM(扫描电子显微镜)观察暴露到具有OPED的激光的产品时，颗粒的方向是均匀的并且颗粒尺寸的均匀性也是最卓越的。然而，由于制造处理要求的时间与人力，基本上不能通过SEM检查全部产品。
因此，已经建立了用于通过视觉检查选择OPED的标准，其被称为Mura，根据Mura的强度、发生频率与发生倾向确定OPED。当视觉地检查经历了ED分裂(在不同ED下在数十毫米的区域上执行结晶的测试)的产品时，难以观察Mura，并且此产品在OPED区域中比在ED区域中看得更清楚，并且从OPED区域达到更高的ED区域示出了很多Mura。通过此种方式选择OPED。
在另一个方面，利用激光的结晶处理是其中激光脉冲重叠的扫描处理，并且由于与周围环境的能量差异，会在重叠区域中产生Mura。由此原因产生的条纹称作为投射Mura(shot mura)。
此外，当扫描待结晶的基板并且在目标薄膜上执行结晶时，会由线性激光束的不均匀性产生污点，称作扫描Mura(scan mura)。
为了在通过结晶装置结晶以后检查产品的质量，已经使用了在测试装置中视觉地检查产品的视觉检查。
然而，在视觉地探测Mura中具有限制，并且根据位置产生了多种类型的Mura，因此难以检查Mura。此外，检查器具有检查差异，因此检查的生产力、准确性和再生产是低的。此外，由于需要检查器，因此浪费了人力与成本。
发明内容
本发明的目的是提供依靠激光结晶设施的Mura量化系统，以便通过在基板中量化Mura实时确定在激光结晶装置中结晶的基板的质量来提供稳定的处理管理，以及依靠激光结晶设施的Mura量化方法。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了依靠包括激光结晶装置的激光结晶设施的Mura量化系统，其中Mura量化装置设置在激光结晶设施中，使得通过所述激光结晶装置使基板结晶并且当移动结晶基板时实时量化Mura。
此外，为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了依靠激光结晶设施的Mura量化方法，其包括：加载基板的第一步骤；利用激光使所述加载基板结晶的第二步骤；当移动所述结晶基板时实时量化Mura的第三步骤；以及卸载经历结晶与Mura量化的基板的第四步骤。
激光结晶装置可以包括：处理室；激光束发生器，其设置在所述处理室的一侧并且将激光束照射到所述基板；以及工作台，其设置在所述处理室中并且加载与卸载所述基板。
Mura量化装置可以包括：图像获取单元，其设置在工作台上方以便在不与激光束干扰的情况下在通过工作台加载的结晶基板中实时获得Mura；发光单元，其设置在所述图像获取单元的一侧并且照射所述结晶基板；图像处理单元，其执行用于在获取的Mura图像上提取对比图像的图像预处理和图像处理以及通过将处理图像分析成数据来量化Mura；以及中央处理单元，其控制图像获取单元、 发光单元、以及图像处理单元，显示通过图像获取单元获取的图像以及通过图像处理单元获取的图像数据，以及确定结晶基板的质量。
图像获取单元可以是区域照相机并且图像获取单元通过响应于用于工作台的位置的信号调节触发器而获取具有规则间距的Mura图像。
图像获取单元可以通过对具有优化能量密度(OPED)的各区域调节触发器而获得具有规则间距的Mura图像。
图像获取单元可以是行扫描照相机。
可以进一步在发光单元或图像获取单元前面设置偏光器，通过旋转偏光器仅与Mura具有相同方向的光可以通过，并且可以进一步在发光单元或图像获取单元前面设置绿色过滤器。
中央处理单元可以确定结晶基板的质量，并且当产生问题时，中央处理单元可以改变照射到基板上的激光束的能量密度(ED)。
根据本发明，能够通过在包括激光结晶装置的设施中结晶的基板中量化Mura以及实时确定结晶基板的质量实现稳定的处理管理。
此外，与现有方式相比能够减少探测Mura花费的时间，因此能够确保生产率。此外，能够通过获取通过检测器确定的错误与区别的目标数据确保结晶基板可靠的质量与目的性。
此外，通过使用区域照相机或行扫描照相机来获取图像并且响应于触发器信号获取此图像，因此可以为基板的各区域容易地探测Mura。
此外，通过使用偏光器或者绿色过滤器获取的更多的Mura图像，因此容易探测与量化Mura。
附图说明
当结合附图时通过下面详细的描述，将会更加清楚地理解本发明的上述与其它目的、特征与其它优点。
图1是示出根据本发明的依靠激光结晶设施的Mura量化系统的主要部分的视图；
图2是示出根据本发明的依靠激光结晶设施的Mura量化方法的框图；
图3是示出根据本发明的实施方式利用区域照相机的Mura量化系统的视图；
图4是示出利用图3中示出的区域照相机提取Mura量化数据的方法的视图；
图5是示出根据本发明的实施方式的利用行扫描照相机的Mura量化系统的视图；
图6是示出利用图5中示出的行扫描照相机提取Mura量化数据的方法的视图；
图7(a)是示出根据本发明的实施方式的具有偏光器的机构的视图；以及图7(b)示出了在使用偏光器以前与以后的Mura图像的视图；并且
图8(a)示出了根据本发明的实施方式当绿色过滤器时获得的Mura图像；以及图8(b)是示出根据Mura图像的用于EPD结晶的数据的视图。
具体实施方式
本发明涉及通过量化包括激光结晶装置的设施中的结晶的基板中的Mura来确定基板的质量，其中通过机器视觉探测Mura并且提取与量化数据。
本发明被制造以通过在包括激光结晶装置的设施中实时检查处理质量来允许稳定的处理管理。
在下文中，将参照附图详细地描述本发明。
图1是示出根据本发明的依靠激光结晶设施的Mura量化系统的主要部分的视图；图2是示出根据本发明的依靠激光结晶设施的Mura量化方法的框图；图3是示出根据本发明的实施方式利用区域照相机的Mura量化系统的视图；图4是示出利用图3中示出的区域照相机提取Mura量化数据的方法的视图；图5是示出根据本发明的实施方式利用行扫描照相机的Mura量化系统的视图；图6是示出利用图5中示出的行扫描照相机提取Mura量化数据的方法的视图；图7(a)是示出根据本发明的实施方式的具有偏光器的机构的视图；以及图7(b)示出了在 使用偏光器以前与以后的Mura图像的视图，并且图8(a)示出了当使用根据本发明的实施方式的绿色过滤器时获得的Mura图像，并且图8(b)是示出根据Mura图像的用于EPD结晶的数据的视图。
如在附图中所示，根据本发明的依靠激光结晶设施10的Mura量化系统是以包括激光结晶装置的激光结晶设施10为基础的Mura量化系统，其中激光结晶装置100使基板结晶并且激光结晶设施10包括用于当移动结晶基板20时实时量化Mura的Mura量化装置200。
本发明通过在基板20中量化Mura实时确定在包括激光结晶装置100的激光结晶设施10中结晶的基板20的质量，其中通过经由机器视觉自动地探测Mura来量化数据并且在包括激光结晶装置100的激光结晶设施10中实时检查处理质量，使得可以稳定地管理此处理。
通常来说，激光结晶装置100包括处理室110、设置在处理室110的侧面处并且将激光束照射到基板20的激光束发生器以及设置在处理室110中以加载与卸载基板20的工作台130，并且Mura量化装置200包括在激光结晶装置100中。
根据本发明，用于获取Mura图像的构造包括在激光结晶装置100中，用于处理探测的Mura图像、制作Mura的数据并且控制各部分的构造设置在激光结晶装置100的外部，并且包括全部激光结晶装置100与用于量化Mura的装置的构造称作包括激光结晶装置100的激光结晶设施10。即，在激光结晶设施10中执行激光结晶、Mura的探测以及量化。
激光结晶装置100的处理室110，其可以是用于通常结晶的真空室，在侧面处具有门以将基板20放入内部。
用于发射激光束以使基板20结晶的激光束发生器设置在处理室110外部的一侧并且设计为利用光学模块与OPDM将激光光束以直线形式有效地照射到基板20。
通常来说，基板20具有沉积在玻璃上的硅薄膜，其中硅薄膜是非晶态物质，并且这里陈述的基板20的结晶意味着非晶态硅薄膜在诸如玻璃的基部基板上的结晶。为了方便起见，假设在本发明中基板20包括待结晶的薄膜与在薄膜下方 的基部基板。
用于结晶的激光束的能量的密度称为能量密度(在下文中，称为‘ED’)并且具有使结晶结果最优化的条件的ED称作优化能量密度(此后，称作‘OPED’)。相应地，以预定的OPED提供激光束。
例如，激光束发生器利用准分子激光束使基板20结晶，并且工作台130设置在处理室110中并且安装有基板20，以加载与卸载基板20。
工作台130相对于激光束移动待结晶的基板20使得激光束照射到基板20的全部区域。在此构造中，能够通过将用于工作台130的位置的编码器信号供给到下面将要描述的Mura量化装置200的图像获取单元210并且然后将此信号用作图像获取单元210的触发器信号来获得具有规则间距的图像。这用于获得Mura图像并且根据工作台130的位置量化Mura，并且相应地，能够准确地发现在哪里产生Mura。
Mura量化装置200设置在激光结晶设施10中以便当移动结晶基板20时实时量化Mura。
Mura量化装置200包括：图像获取单元210，其设置在工作台130上方以便在不与激光束干扰的情况下在通过工作台130加载的结晶基板20中实时获得Mura。发光单元220，其设置在图像获取单元210的一侧并且照射此结晶基板20；图像处理单元230，其执行用于在获取的Mura图像上提取对比图像的图像预处理和图像处理以及通过将处理的图像分析成数据来量化Mura；以及中央处理单元240，其控制图像获取单元210、发光单元220、与图像处理单元230；显示通过图像获取单元210获取的图像以及通过图像处理单元230获取的图像数据，以及确定结晶基板20的质量。
如上所述，Mura量化装置200的图像获取单元210与发光单元220可以设置在激光结晶装置100的处理室110的内部，同时用于处理获得的图像的图像处理单元230与中央处理单元240可以设置在处理室110的外部。
设置为获取结晶基板20的Mura图像的图像获取单元210是普通的CCD照相机，其连接到中央处理单元240以便控制打开/关闭、角度(θ)与操作，其中使用了区域照相机211(图3)与行扫描照相机212(图5)来减小探测Mura所 花费的时间，并且可以使用可以获取图像的全部其它照相机。
当需要利用如图4中所示的区域照相机211获取图像时，能够通过调节同步触发器获取具有规则间距的图像。例如，能够通过响应用于工作台130的位置的编码器信号通过调节区域照相机211的触发器获取具有规则间距的Mura图像。因此，能够发现在基板20上已经获得Mura图像的位置，因此能够根据在基板20上的位置容易地确定良好与差的结晶。
此外，能够通过调节用于各OPED区域(即，每个优化的能量密度区)的触发器获得具有规则间距的Mura图像。即，能够通过对基板20的各区域利用不同OPED执行结晶并且将OPED作为触发器输入到图像获取单元210来确定哪个区域结晶形成更好。
发光单元220设置在图像获取单元210的一侧并且照射结晶基板20以便可以良好地获得图像，其中可以通过下面将要描述的中央处理单元240控制发光单元220的角度与打开/关闭。
如果必要的话，可以使用多个发光单元220并且可以进一步在发光单元220或图像获取单元210前面设置偏光器250或绿色过滤器以便获取具有突出Mura的图像。
图7(a)是当偏光器250设置在发光单元220前面时的视图，其中两个发光单元220设置在图像获取单元210的一侧并且设有偏光器250。即，在没有偏振光的普通发光单元220的前面设置第一偏光器250以获得具有偏振光的光源，在图像获取单元210与基板20之间设置第二偏光器250，并且相应地，通过旋转偏光器250使得仅具有与Mura相同方向的光通过而获取具有突出Mura的图像。
此外，如图8(b)中所示，可以通过在发光单元220前面设置绿色过滤器来获得突出的Mura。
此外，图像处理单元230执行用于在获取的Mura图像上获取对比图像的图像预处理和图像处理以及通过将处理的图像分析成数据来量化Mura。
通常来说，难以视觉地识别Mura图像，因此要求提取对比图像以增加Mura图像的可视性，并且相应地，通过将获得的图像中的局部亮度值进行平均而形成平滑图像来获取对比图像。
通过将通过预处理获得的参考图像的数据值从初始获取的图像减去而获取对比图像，能够通过根据对比图像输入诸如对比比率与线类型的选择条件而获取分析图像，以及相应地，获取了用于最终Mura探测的量化图像数据。
PC通常地用作中央处理单元240，其控制图像获取单元210、发光单元220、与图像处理单元230，显示通过图像获取单元210获取的图像以及通过图像处理单元230获取的图像的数据，以及确定结晶基板20的质量。
例如，中央处理单元240可以包括：用于控制图像获取单元210、发光单元220、图像处理单元230与输入设定值的键盘；用于显示获取的图像与处理的图像数据的面板；以及用于根据图像数据确定结晶基板20的质量以及控制全部部件的控制器。
设置在激光结晶装置100外部的中央处理单元240，能够不仅控制Mura量化装置200，而且控制包括激光结晶装置100的整个激光结晶设施10。此外，中央处理单元240可以控制激光发生器120以及激光结晶装置100的工作台130的移动与位置，其中工作台130的位置作为触发器信号输入到图像获取单元210中使得能够以规则间距操作图像获取单元210。
中央处理单元240可以利用获取图像的数据确定结晶基板20质量，当产生问题时可以改变照射到基板20的激光束的能量密度，其中可以根据确定质量的结果通过提前设定的程序自动地改变或者如果必要的话通过使用者直接地改变ED。
在下文中描述了根据本发明的依靠激光结晶设施10的Mura量化方法。
图2是示出根据本发明的Mura量化方法的视图。如图2中所示，依靠激光结晶设施10的Mura量化方法包括加载基板20的第一步骤，利用激光在加载基板20上执行结晶的第二步骤，当移动结晶基板20时实时量化Mura的第三步骤，以及卸载已经历结晶与Mura量化的基板20的第四步骤。
基板20安装在激光结晶装置100中的工作台130上并且加载到用于激光结晶的位置。加载的基板20通过来自激光束发生器的激光束结晶，通过在结晶基板20移动时通过图像获取单元210从结晶基板20获取Mura图像并处理该图像来实时量化Mura，然后将已经经历结晶与Mura量化的基板20卸载，由此完成 此处理。
第三步骤是从结晶基板20获得Mura图像的处理，其在获得的Mura图像上执行图像处理，通过将经过图像处理的图像分析成数据来量化Mura，并且然后根据量化的Mura确定用于基板20的结晶等级的质量。
在从结晶基板20获得Mura图像的步骤中，通过调节同步触发器获得具有规则间距的Mura图像。
CCD照相机可以用作图像获取单元210以便从结晶基板20获取Mura图像，并且当使用区域照相机211来获取如图4中所示的图像时，调节位置同步触发器以获取具有规则间距的图像。
例如，能够通过响应用于工作台130的位置的编码器信号通过调节区域照相机211的触发器获取具有规则间距的Mura图像。因此，能够发现在基板20上已经获得Mura图像的地方，因此能够在基板20上的位置处容易地确定良好与差的结晶。
此外，能够通过调节用于各OPED区域(即，每个优化的能量密度区域)的触发器获得具有规则间距的Mura图像。即，能够通过对基板20的各区域利用不同OPED执行结晶并且将OPED作为触发器输入到图像获取单元210来确定哪个区域结晶确立更好。
此外，通过图像处理单元230执行用于获得的Mura图像的图像处理，其中可以在获取的Mura图像上执行用于获取对比图像的图像预处理与图像处理并且可以通过将处理的图像分析成数据来量化Mura。
例如，通过平均获取的图像中的局部照亮值而形成平滑图像来提取对比图像，即，通过将通过预处理获得的参考图像的数据值从初始获取的图像减去而获取对比图像，能够通过根据对比图像输入诸如对比比率与线类型的选择条件而获取分析图像，以及相应地，获取了用于最终Mura探测的量化图像数据。此外，根据所述量化的Mura确定用于基板20的结晶等级的质量，并且当产生问题时，照射到基板20的激光束的ED改变，这通过中央处理单元240执行。
在下文中，描述了本发明的实施方式。
图3是根据本发明的实施方式使用区域照相机211的Mura量化系统，以及 图4是示出利用图3中示出的区域照相机211提取Mura量化数据的方法的视图。
如图3中所示，通过区域照相机211获得了结晶的基板20的Mura图像，其中能够通过控制区域照相机211与发光单元220的位置与角度来获得最佳Mura图像，这可以通过中央处理单元240控制。
通过区域照相机211获得了用于结晶基板20的特定区域的Mura图像，并且该Mura图像传送到中央处理单元240并且显示在面板上。
如图4中所示，能够响应用于工作台130的移动的编码器信号触发区域照相机211，并且相应地可以获取具有规则间距T1、T2、T3、T4、T5、T6、和T7的图像。
选择性地探测与量化聚焦区域的Mura，即除了来自获取图像的去聚焦区域以外的有效区域，并且可以通过绝对比较类型或相对比较类型确定基板20的质量，绝对比较类型将各区域的特性与参考水平进行比较，相对比较类型比较各区域的各特性的不同。
图5是根据本发明的实施方式使用行扫描照相机212的Mura量化系统，以及图6是示出利用图5中示出的行扫描照相机212提取Mura量化数据的方法的视图。
如图5中所示，获得了通过行扫描照相机212结晶的基板20的Mura图像，其中可以通过控制行扫描照相机212与发光单元220的位置与角度θ来获得最佳Mura图像，这可以通过中央处理单元240控制。
通过行扫描照相机212获得了用于结晶基板20的特定区域的Mura图像，并且该Mura图像传送到中央处理单元240并且显示在面板上。
如图6中所示，对于通过行扫描照相机212获取的图像来说，立体图被修正，处理区域即有效区域被提取，并且通过执行直方图量化或累积的基于轮廓的计算来执行区域特性的计算，由此确定基板20的质量。
通过将各区域的特性与参考水平比较或者比较各区域中特性的区别实现了基板质量的确定。
图7(a)是示出根据本发明的实施方式的具有偏光器250的机构的视图并且图 7(b)是示出在使用偏光器25以前或以后的Mura图像的视图；以及
图7(a)是当在发光单元220前面设置偏光器250时的视图，其中两个发光单元220设置在图像获取单元210的一侧并且设有偏光器250。即，在没有偏振光的普通发光单元220的前面设置第一偏光器250以获得具有偏振光的光源，在图像获取单元210与基板20之间设置第二偏光器250，并且相应地，通过旋转偏光器250使得仅具有与Mura相同方向的光通过而获取了具有突出Mura的图像。
图7(b)是在使用偏光器250以前和以后的Mura图像，并且从中可以看到在使用偏光器250以后可以获得更清楚的Mura图像。
图8(a)示出了根据本发明的实施方式的当使用绿色过滤器时获得的Mura图像；以及图8(b)是示出根据Mura图像的用于EPD结晶的数据的视图。
利用绿色过滤器，以预定能量密度、40°角度的区域照相机、30°角度的发光单元以及到基板的415～505mJ/cm2的激光束在10个部分获得了Mura图像。可以看到，通过执行图像处理以及在Mura图像上的量化分析，OPED是470mJ/cm2。

Claims (15)

1.一种依靠包括激光结晶装置的激光结晶设施的Mura量化系统，其中，所述Mura量化装置设置在所述激光结晶设施中，使得通过所述激光结晶装置使基板结晶并且当结晶基板移动时实时进行Mura量化。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光结晶装置包括：
处理室；
激光束发生器，其设置在所述处理室的一侧并且将激光束照射到所述基板；以及
工作台，其设置在所述处理室中并且加载与卸载所述基板。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述Mura量化装置包括：
图像获取单元，其设置在所述工作台上方以便在不与激光束干扰的情况下实时获得由工作台加载的结晶基板中的Mura；
发光单元，其设置在所述图像获取单元的一侧并且照射所述结晶基板；
图像处理单元，其执行用于在获得的Mura图像上提取对比图像的图像预处理和图像处理，并且通过将处理的图像分析成数据来进行Mura量化；以及
中央处理单元，其控制所述图像获取单元、所述发光单元以及所述图像处理单元，显示通过所述图像获取单元获取的图像以及通过所述图像处理单元获取的图像数据，以及确定所述结晶基板的质量。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述图像获取单元是区域照相机。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述图像获取单元通过响应于工作台的位置的信号调节触发器来获取具有规则间距的Mura图像。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述图像获取单元通过调节具有优化能量密度(OPED)的各区域的触发器来获取具有规则间距的Mura图像。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述图像获取单元是行扫描照相机。
8.根据权利要求3所述的系统，其中，在所述发光单元或者所述图像获取单元前面进一步设置有偏光器，并且通过旋转所述偏光器仅具有与Mura相同方向的光通过。
9.根据权利要求3所述的系统，其中，在所述发光单元或所述图像获取单元前面进一步设置有绿色过滤器。
10.根据权利要求3所述的系统，其中，所述中央处理单元确定所述结晶基板的质量，并且当产生问题时，所述中央处理单元改变照射到所述基板上的激光束的能量密度(ED)。
11.一种依靠激光结晶设施的Mura量化方法，所述方法包括：
加载基板的第一步骤；
利用激光使加载的所述基板结晶的第二步骤；
当移动结晶基板时实时进行Mura量化的第三步骤；以及
卸载经历了结晶与Mura量化的所述基板的第四步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第三步骤包括：
获取所述结晶基板的Mura图像；
在获得的Mura图像上执行图像处理；
通过将经历了所述图像处理的所述图像分析成数据来进行Mura量化；以及
根据量化的Mura确定所述基板的结晶等级的质量。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，获取所述结晶基板的Mura图像通过调节位置同步触发器而获取具有规则间距的Mura图像。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，在获取的Mura图像上执行图像处理的步骤执行用于提取所述获取的Mura图像的对比图像的图像预处理和图像处理，以及通过将处理的图像分析成数据来进行Mura量化。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，根据量化的Mura确定所述基板的结晶等级的质量的步骤中，当由于确定所述结晶基板的质量而产生问题时，改变照射到所述基板的激光束的能量密度(ED)。
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