CN106910683B - 一种激光退火的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光退火的控制方法及装置，该激光退火的控制方法包括：获取预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长，所述第一侧边与第二侧边相连，所述基板固定在基台上；根据所述预设倾斜角和第一侧边的边长设定激光束的发光长度；根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第一移动距离；根据所述第一移动距离控制所述基台沿着所述第二侧边所在的方向移动，以对所述基板进行退火，从而能增大退火过程中的激光扫描面积，减少非结晶区域的产生，结晶效果好。
Description
【技术领域】
本发明涉及薄膜制备技术领域，特别是涉及一种激光退火的控制方法及装置。
【背景技术】
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)可分为多晶硅(p-Si)TFT与非晶硅(a-Si)TFT，两者的差异在于电晶体特性不同。由于非晶硅a-Si本身自有的缺陷问题，如缺陷态多导致的开态电流低、迁移率低、稳定性差，使得它在很多领域受到限制，而P-Si的分子结构在一颗晶粒(Grain)中的排列状态是整齐而有方向性的，其电子移动率比排列杂乱的非晶硅快了200-300倍，故通常需要将a-Si转化为p-Si。
低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)技术是新一代的TFT显示器制造流程，主要是通过准分子激光退火(ELA)、金属优化晶化(MIC)或固相晶化法(SPC)工艺将a-Si薄膜层转变为p-Si薄膜层。LTPSTFT显示器具有更快的响应时间，更高的分辨率，因此具有更佳的画面显示品质。在形成显示装置外围的电路时使用LTPS技术，能够减少集成电路(IC)，简化显示装置的外围，进而实现窄边框技术。
准分子激光退火(ELA)工艺，是一种相对比较复杂的退火过程。对于多晶硅薄膜中，晶粒尺寸及晶粒均匀性的控制一直是该技术领域中的研究热点。因为低温多晶硅薄膜晶体管的沟道区所覆盖的多晶硅晶粒尺寸及分布情况(均匀性问题)，将直接影响到低温多晶硅薄膜晶体管的电学性能(如：迁移率大小，迁移率及阈值电压的均匀性等)。因此，如何控制非晶硅转变为理想的多晶硅(多晶硅薄膜晶粒尺寸较大，并且分布均匀)技术，是一个重要的研究课题。
图1和图2描述了现有技术中准分子激光退火设备制备多晶硅薄膜的过程，大致为：将表面沉积有a-Si薄膜的基板100固定在基台(图中未示出)上，使其与Y轴的倾斜角为θ，然后打开固定位置处的激光源(图中未示出)发射激光，该激光垂直照射到基板100的表面，驱动基台沿X轴方向移动，以对基板100进行激光扫描，从而将a-Si转化为p-Si。这种激光扫描方法容易产生大范围的扫描死角区域(也即无法结晶化的区域)，如图2所示，扫描区域为S，基板102上S之外的区域均为扫描死角区域，结晶效果差。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种激光退火的控制方法及装置，以解决现有对TFT阵列基板的退火方法容易产生大面积无法结晶化的区域，结晶效果差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种激光退火的控制方法及装置，包括：
获取预设倾斜角、以及基板的第一侧边的边长和第二侧边的边长，所述第一侧边与第二侧边相连，所述基板固定在基台上；
根据所述预设倾斜角和第一侧边的边长设定激光束的发光长度；
根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第一移动距离；
根据所述第一移动距离控制所述基台沿着所述第二侧边所在的方向移动，以对所述基板进行退火。
进一步地，所述根据所述预设倾斜角和第一侧边的边长调整激光束的发光长度，包括：
利用公式L1/cosθ计算第一阀值，其中，L1为所述第一侧边的边长，θ为所述预设倾斜角；
设定激光束的发光长度，使所述发光长度等于所述第一阀值。
进一步地，所述根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第一移动距离，包括：
利用公式(L2-L1*tanθ)*cosθ计算所述基台的第一移动距离，其中，L2为所述第二侧边的边长。
进一步地，所述根据所述第一移动距离控制所述基台沿着所述第二侧边所在的方向移动，包括：
沿着所述第二侧边所在的方向匀速移动所述基台，并计算每一时刻的移动距离；
判断当前移动距离是否到达所述第一移动距离；
若是，则停止所述基台的移动。
进一步地，在停止所述基台的移动之后，还包括：
根据所述预设倾斜角和第二侧边的边长对所述发光长度进行调整；
根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第二移动距离；
控制所述基台沿着所述第一侧边所在的方向移动所述第二移动距离，以对所述基板进行二次退火。
进一步地，所述根据所述预设倾斜角和第二侧边的边长对所述发光长度进行调整，包括：
利用公式L2/cosθ计算第二阀值，并将所述发光长度调整至所述第二阀值。
进一步地，所述根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第二移动距离，包括：
利用公式(L1-L2*tanθ)*cosθ计算所述基台的第二移动距离。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种激光退火的控制装置及装置，包括：
获取模块，用于获取预设倾斜角、以及基板的第一侧边的边长和第二侧边的边长，所述第一侧边与第二侧边相连，所述基板固定在基台上；
设定模块，用于根据所述预设倾斜角和第一侧边的边长设定激光束的发光长度；
计算模块，用于根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第一移动距离；
第一控制模块，用于根据所述第一移动距离控制所述基台沿着所述第二侧边所在的方向移动，以对所述基板进行退火。
进一步地，所述设定模块用于：
利用公式L1/cosθ计算第一阀值，其中，L1为所述第一侧边的边长，θ为所述预设倾斜角；
设定激光束的发光长度，使所述发光长度等于所述第一阀值。
进一步地，所述计算模块用于：
利用公式(L2-L1*tanθ)*cosθ计算所述基台的第一移动距离，其中，L2为所述第二侧边的边长。
进一步地，所述第一控制模块用于：
沿着所述第二侧边所在的方向匀速移动所述基台，并计算每一时刻的移动距离；
判断当前移动距离是否到达所述第一移动距离；
若是，则停止所述基台的移动。
进一步地，所述激光退火的控制装置还包括第二控制模块，用于：
在所述第一控制模块停止所述基台的移动之后，根据所述预设倾斜角和第二侧边的边长对所述发光长度进行调整；
根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第二移动距离；
控制所述基台沿着所述第一侧边所在的方向移动所述第二移动距离，以对所述基板进行二次退火。
本发明的有益效果：本发明提供了一种激光退火的控制方法及装置，通过获取预设倾斜角和基板的底边边长，并根据该预设倾斜角和第一侧边的边长设定激光束的发光长度，之后，根据该预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算该基台的第一移动距离，并根据该第一移动距离控制该基台沿着该第二侧边所在的方向移动，以对该基板进行退火，从而能增大退火过程中的激光扫描面积，减少非结晶区域的产生，结晶效果好。
【附图说明】
图1为现有技术中基板的运动轨迹示意图；
图2为图1中基板上扫描区域的示意图；
图3为本发明实施例中激光退火设备的结构示意图；
图4为本发明实施例中激光退火的控制方法的流程示意图；
图5为本发明实施例中基板的运动轨迹示意图；
图6为本发明实施例中基板上扫描区域的示意图；
图7为本发明实施例中经过二次扫描的基板上扫描区域示意图；
图8为本发明实施例中激光退火的控制装置的结构示意图。
【具体实施方式】
为使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例提供一种激光退火的控制方法及装置。以下将分别进行详细说明。
本实施例将从激光退火的控制装置的角度进行描述，该激光退火的控制装置具体可以集成在激光退火设备等终端中。
请参阅图3至图7，图4具体描述了本发明实施例提供的激光退火的控制方法，其可以包括：
S101、获取预设倾斜角、以及基板1的第一侧边11的边长和第二侧边12的边长，该第一侧边11与第二侧边12相连，该基板1固定在基台2上。
本实施例中，请参见图3和图5，基板1可以通过卡盘3固定在基台2上，该基台2由驱动装置(图中未示出)进行驱动，以带动基板1沿X-Y轴移动。该预设倾斜角是指基板1的第一侧边11与Y轴方向(或者第二侧边12与X轴方向)的夹角，其大小可以根据实际需求而定，通常可以是0.5′-2.0′。该基板1可以是玻璃基板或者石英基板，其上形成有一层非晶硅薄膜(图中未示出)，具体的，可以采用等离子体增强化学气相沉积(PEVCD)方法在基板1的表面上先沉积氮化硅SiNx层(图中未示出)，再沉积二氧化硅SiO2层(图中未示出)，然后在SiO2层上沉积非晶硅薄膜层。
S102、根据该预设倾斜角和第一侧边11的边长设定激光束4的发光长度。
本实施例中，该激光束4可以由氙Xe和氯化氢Hcl两种气体按照一定比例混合形成。该激光束4的属性参数可以根据实际需求而定，其中，该属性参数可以包括脉冲频率、重叠率、扫描速率和能量密度等，比如，脉冲频率可以为500Hz，重叠率可以为92％～98％,激光能量密度可以为300mJ/cm～500mJ/cm。
优选的，请参见图6，上述步骤S102具体可以包括：
利用公式L1/cosθ计算第一阀值，其中，L1为该第一侧边11的边长，θ为该预设倾斜角；
设定激光束4的发光长度h，使该发光长度h等于该第一阀值。
本实施例中，可以通过控制位于固定位置处的激光源(图中未示出)的出光孔的数量来控制激光束4的发光长度h。相对于现有技术来说，通过上述方法计算出的发光长度h明显要长于现有退火过程中的发光长度h。
S103、根据该预设倾斜角、第一侧边11的边长和第二侧边12的边长计算该基台2的第一移动距离d1。
本实施例中，该第一移动距离d1是指基台2沿X轴方向的移动距离。
优选的，上述步骤S103具体可以包括：
利用公式(L2-L1*tanθ)*cosθ计算该基台2的第一移动距离d1，其中，L2为该第二侧边12的边长。
S104、根据该第一移动距离d1控制该基台2沿着该第二侧边12所在的方向移动，以对该基板1进行退火。
优选的，上述步骤S104具体可以包括：
沿着该第二侧边12所在的方向匀速移动该基台2，并计算每一时刻的移动距离；
判断当前移动距离是否到达该第一移动距离d1；
若是，则停止该基台2的移动。
本实施例中，可以通过驱动装置驱动该基台2移动，其移动速度可以根据实际需求而定，比如可以为4mm/s～16mm/s。实际操作过程中，当激光束4的发光长度h设定好时，需要根据激光束4的位置设定好基台2的初始位置，具体的，可以获取激光束4的左端点和右端点所在的位置坐标，移动基台2使基板1的左下角移动至(贴近)激光束4的左端点处，将此时基台2所在的位置定为初始位置。然后，沿着第二侧边12所在的方向开始往上移动该基台2，直至基板1的右上角移至(贴近)激光束4的右端点处停止移动。
此外，为进一步增大结晶区域的面积，可以沿着第一侧边11进行二次激光扫描，也即，在停止该基台2的移动之后，该激光退火的控制方法还可以包括：
根据该预设倾斜角和第二侧边12的边长对该发光长度h进行调整；
根据该预设倾斜角、第一侧边11的边长和第二侧边12的边长计算该基台2的第二移动距离d2；
控制该基台2沿着该第一侧边11所在的方向移动该第二移动距离d2，以对该基板1进行二次退火。
本实施例中，请参见图7，可以通过利用公式L2/cosθ计算第二阀值，并将该发光长度h调整至该第二阀值。利用公式(L1-L2*tanθ)*cosθ计算该基台2的第二移动距离d2。
需要说明的是，由于激光束4打到基板1外部的时候，会产生热变化、异物、激光反射等一系列问题，故为确保在退火过程中，激光束4不会打到基板1的外部，激光束4的实际发光长度h应略小于步骤S102中计算出的发光长度h，实际第一移动距离d1(或实际第二移动距离d2)应略小于步骤S103中计算出的第一移动距离d1(或第二移动距离d2)。从图6和图7可以看出，扫描区域A1或A2明显大于图2中现有技术的扫描区域S，且经过二次扫描之后，扫描区域A1和A2的总面积几乎占据了整个基板1，极大地减少了结晶死角区域(非结晶区域)，提高了结晶效率。
上述激光退火的控制方法，通过获取预设倾斜角和基板1的底边边长，并根据该预设倾斜角和第一侧边11的边长设定激光束4的发光长度h，之后，根据该预设倾斜角、第一侧边11的边长和第二侧边12的边长计算该基台2的第一移动距离d1，并根据该第一移动距离d1控制该基台2沿着该第二侧边12所在的方向移动，以对该基板1进行退火，从而能增大退火过程中的激光扫描面积，减少非结晶区域的产生，结晶效果好。
请参阅图8，图8具体描述了一种激光退火的控制装置，其可以包括：获取模块50、设定模块60、计算模块70和第一控制模块80，其中：
(1)获取模块50
获取模块50，用于获取预设倾斜角、以及基板1的第一侧边11的边长和第二侧边12的边长，该第一侧边11与第二侧边12相连，该基板1固定在基台2上。
本实施例中，该预设倾斜角是指基板1的第一侧边11与Y轴方向(或者第二侧边12与X轴方向)的夹角，其大小可以根据实际需求而定，通常可以是0.5′-2.0′。该基板1可以是玻璃基板或者石英基板，其上形成有一层非晶硅薄膜(图中未示出)，具体的，可以采用等离子体增强化学气相沉积(PEVCD)方法在基板1的表面上先沉积氮化硅SiNx层(图中未示出)，再沉积二氧化硅SiO2层(图中未示出)，然后在SiO2层上沉积非晶硅薄膜层。
(2)设定模块60
设定模块60，用于根据该预设倾斜角和第一侧边11的边长设定激光束4的发光长度h。
本实施例中，该激光束4可以由氙Xe和氯化氢Hcl两种气体按照一定比例混合形成。该激光束4的属性参数可以根据实际需求而定，其中，该属性参数可以包括脉冲频率、重叠率、扫描速率和能量密度等，比如，脉冲频率可以为500Hz，重叠率可以为92％～98％,激光能量密度可以为300mJ/cm～500mJ/cm。
优选的，请参见图6，该设定模块60具体可以用于：
利用公式L1/cosθ计算第一阀值，其中，L1为该第一侧边11的边长，θ为该预设倾斜角；
设定激光束4的发光长度h，使该发光长度h等于该第一阀值。
本实施例中，设定模块60可以通过控制位于固定位置处的激光源(图中未示出)的出光孔的数量来控制激光束4的发光长度h。相对于现有技术来说，通过上述方法计算出的发光长度h明显要长于现有退火过程中的发光长度h。
(3)计算模块70
计算模块70，用于根据该预设倾斜角、第一侧边11的边长和第二侧边12的边长计算该基台2的第一移动距离d1。
本实施例中，该第一移动距离d1是指基台2沿X轴方向的移动距离。
优选的，该计算模块70具体可以用于：
利用公式(L2-L1*tanθ)*cosθ计算该基台2的第一移动距离d1，其中，L2为该第二侧边12的边长。
(4)第一控制模块80
第一控制模块80，用于根据该第一移动距离d1控制该基台2沿着该第二侧边12所在的方向移动，以对该基板1进行退火。
优选的，该第一控制模块80具体可以用于：
沿着该第二侧边12所在的方向匀速移动该基台2，并计算每一时刻的移动距离；
判断当前移动距离是否到达该第一移动距离d1；
若是，则停止该基台2的移动。
本实施例中，该第一控制模块80可以通过驱动装置驱动该基台2移动，其移动速度可以根据实际需求而定，比如可以为4mm/s～16mm/s。实际操作过程中，当激光束4的发光长度h设定好时，该第一控制模块80需要根据激光束4的位置设定好基台2的初始位置，具体的，可以先获取激光束4的左端点和右端点所在的位置坐标，移动基台2使基板1的左下角移动至(贴近)激光束4的左端点处，将此时基台2所在的位置定为初始位置。然后，沿着第二侧边12所在的方向开始往上移动该基台2，直至基板1的右上角移至(贴近)激光束4的右端点处停止移动。
此外，为进一步增大结晶区域的面积，可以沿着第一侧边11进行二次激光扫描，也即，该激光退火的控制装置还可以包括第二控制模块，用于：
在该第一控制模块80停止该基台2的移动之后，根据该预设倾斜角和第二侧边12的边长对该发光长度h进行调整；
根据该预设倾斜角、第一侧边11的边长和第二侧边12的边长计算该基台2的第二移动距离d2；
控制该基台2沿着该第一侧边11所在的方向移动该第二移动距离d2，以对该基板1进行二次退火。
本实施例中，请参见图7，第二控制模块可以通过利用公式L2/cosθ计算第二阀值，并将该发光长度h调整至该第二阀值，利用公式(L1-L2*tanθ)*cosθ计算该基台2的第二移动距离d2，之后，调整好基台2的初始位置，然后控制基台2沿着第一侧边11所在方向往右移动第二移动距离d2，以实现第二次激光退火。
上述激光退火的控制装置，通过获取模块50获取预设倾斜角和基板1的底边边长，设定模块60根据该预设倾斜角和第一侧边11的边长设定激光束4的发光长度h，之后，计算模块70根据该预设倾斜角、第一侧边11的边长和第二侧边12的边长计算该基台2的第一移动距离d1，第一控制模块80根据该第一移动距离d1控制该基台2沿着该第二侧边12所在的方向移动，以对该基板1进行退火，从而能增大退火过程中的激光扫描面积，减少非结晶区域的产生，结晶效果好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光退火的控制方法，其特征在于，包括：
获取预设倾斜角、以及基板的第一侧边的边长和第二侧边的边长，所述第一侧边与第二侧边相连，所述基板以所述预设倾斜角固定在基台上；
根据所述预设倾斜角和第一侧边的边长设定激光束的发光长度；
根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第一移动距离；
根据所述第一移动距离控制所述基台沿着所述第二侧边所在的方向移动，同时，所述激光束以所述发光长度垂直照射在所述基板的上表面，以对所述基板进行退火；
当所述基台停止移动后，根据所述预设倾斜角和第二侧边的边长对所述发光长度进行调整；
根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第二移动距离；
控制所述基台沿着所述第一侧边所在的方向移动所述第二移动距离，以对所述基板进行二次退火。
2.根据权利要求1所述的激光退火的控制方法，其特征在于，所述根据所述预设倾斜角和第一侧边的边长设定激光束的发光长度，包括：
利用公式L1/cosθ计算第一阀值，其中，L1为所述第一侧边的边长，θ为所述预设倾斜角；
设定激光束的发光长度，使所述发光长度等于所述第一阀值。
3.根据权利要求2所述的激光退火的控制方法，其特征在于，所述根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第一移动距离，包括：
利用公式(L2-L1*tanθ)*cosθ计算所述基台的第一移动距离，其中，L2为所述第二侧边的边长。
4.根据权利要求1所述的激光退火的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一移动距离控制所述基台沿着所述第二侧边所在的方向移动，包括：
沿着所述第二侧边所在的方向匀速移动所述基台，并计算每一时刻的移动距离；
判断当前移动距离是否到达所述第一移动距离；
若是，则停止所述基台的移动。
5.根据权利要求1所述的激光退火的控制方法，其特征在于，所述根据所述预设倾斜角和第二侧边的边长对所述发光长度进行调整，包括：
利用公式L2/cosθ计算第二阀值，并将所述发光长度调整至所述第二阀值。
6.根据权利要求1所述的激光退火的控制方法，其特征在于，所述根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第二移动距离，包括：
利用公式(L1-L2*tanθ)*cosθ计算所述基台的第二移动距离。
7.一种激光退火的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取预设倾斜角、以及基板的第一侧边的边长和第二侧边的边长，所述第一侧边与第二侧边相连，所述基板以所述预设倾斜角固定在基台上；
设定模块，用于根据所述预设倾斜角和第一侧边的边长设定激光束的发光长度；
计算模块，用于根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第一移动距离；
第一控制模块，用于根据所述第一移动距离控制所述基台沿着所述第二侧边所在的方向移动，同时，所述激光束以所述发光长度垂直照射在所述基板的上表面，以对所述基板进行退火；
第二控制模块，用于当所述基台停止移动后，根据所述预设倾斜角和第二侧边的边长对所述发光长度进行调整；根据所述预设倾斜角、第一侧边的边长和第二侧边的边长计算所述基台的第二移动距离；控制所述基台沿着所述第一侧边所在的方向移动所述第二移动距离，以对所述基板进行二次退火。
8.根据权利要求7所述的激光退火的控制装置，其特征在于，所述设定模块用于：
利用公式L1/cosθ计算第一阀值，其中，L1为所述第一侧边的边长，θ为所述预设倾斜角；
设定激光束的发光长度，使所述发光长度等于所述第一阀值。
9.根据权利要求8所述的激光退火的控制装置，其特征在于，所述计算模块用于：
利用公式(L2-L1*tanθ)*cosθ计算所述基台的第一移动距离，其中，L2为所述第二侧边的边长。
10.根据权利要求7所述的激光退火的控制装置，其特征在于，所述第一控制模块用于：
沿着所述第二侧边所在的方向匀速移动所述基台，并计算每一时刻的移动距离；
判断当前移动距离是否到达所述第一移动距离；
若是，则停止所述基台的移动。
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