CN107154348A - 准分子激光退火工序用脱氧装置 - Google Patents

准分子激光退火工序用脱氧装置 Download PDF

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Abstract

本发明为准分子激光退火工序用脱氧装置，上述准分子激光退火工序用脱氧装置包括；壳体；脱氧模块，与上述壳体的一侧相结合，用于向基板上部侧供给非活性气体，恒定地维持上述基板上部侧的氧浓度，上述脱氧模块包括：盖板，形成有非活性气体注入口；第一板，以面接触的方式与上述盖板相结合；第二板，形成有非活性气体的扩散路径；多个螺杆，在上述螺杆的外周面设有螺杆管道；第一空间部，用于混合上述非活性气体；以及第三板，用于向上述基板上部侧供给上述非活性气体。

Description

准分子激光退火工序用脱氧装置
技术领域
本发明涉及准分子激光退火(Excimer Laser Annealing)工序用脱氧装置，并涉及如下的准分子激光退火工序用脱氧装置：包括向基板上部侧供给非活性气体的脱氧模块，恒定地维持进行基板上部侧的准分子激光退火工序部分的氧浓度，脱氧模块被制作成单一单元，从而可组合使用。
背景技术
在有机发光显示装置等的情况下，利用与对应像素电连接的薄膜晶体管来控制各个像素的发光与否或发光程度，上述薄膜晶体管可呈多种结构，但是，优选地，将具有高移动度等的优点的多晶硅薄膜用作为活性层，为此，需要将非晶硅(Amorphous silicon)膜结晶化成多晶硅(Polysilicon)薄膜的工序。
为此，需要进行基板的退火工序，退火工序为对金属或玻璃进行热处理，去除堆积在物质中的变形、水分、应力等，使内部组织变得均匀，从而改善电或机械性质的工序，通常，有机发光显示装置等的平板显示器的激光退火工序意味着在硅片上照射激光束来使非晶硅膜再结晶化，由此形成多晶硅薄膜的工序。
这种基板的退火装置的工序腔室内部可存在氧(O2)或不纯物，此时，氧(O2)对形成于基板上的薄膜进行氧化，不纯物会降低薄膜的质量或者改变性质，从而导致产生基板不良。为了解决这些问题，提供在照射激光束来执行热处理的过程中，为使基板不暴露于氧中，在照射激光束的部位吹入非活性气体来向外部排出该部位的氧的脱氧模块(OPDM，Oxygen Partial Degassing Module)，从而可以防止硅氧化物形成于基板上。
在授权专利公报第10-1510772号中公开了如下的“光照射装置”，作为向基板照射光来对上述基板进行处理的光照射装置，上述光照射装置包括：透过窗，可使上述光透过；第一倾斜部，设置于上述透过窗的上侧，向上述透过窗的左右方向中的外侧方向向上倾斜，或者下部面向上述透过窗的左右方向中的外侧方向向上倾斜，从而对于从上述基板反射并透过上述透过窗的反射光进行第一次抵消；以及第二倾斜部，设置于上述第一倾斜部与透过窗之间，对于在上述第一倾斜部第一次抵消的反射光进行第二次抵消，以上述透过窗的左右方向的中心轴为准，上述第二倾斜部比上述第一倾斜部更朝向外侧。
但是，在这些专利文献中公开的以往的脱氧装置存在如下问题：随着激光束的长度变长，脱氧装置的长度需要变长，随着长度增加，在脱氧装置的内部及进行退火工序的部分很难确保非活性气体的流量以及流速的均匀性，且使加工变得艰难，从而增加随之而来的制作费用。
并且，在喷射的非活性气体的量多的情况下，气体的流速变快，由此，因乱流而很难管理氧浓度，且氧粒子有可能会飞散，从而需要营造以少量的非活性气体也可以进行工序的环境。
并且，在以往的脱氧装置的情况下，各个部件的尺寸大，因此存在难以进行维护的问题。
发明内容
本发明为了解决如上所述的现有技术中的问题而提出，本发明的目的在于，提供如下的准分子激光退火工序用脱氧装置：将非活性气体管道制作成螺杆形状，从而均匀地喷射非活性气体，由此恒定地维持在基板上部侧的进行准分子激光退火工序的部分的氧浓度，并将脱氧模块制作成规定单一单元，从而以与准分子激光退火装置的大小及形态无关的方式适用。
为了实现上述目的，本发明一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置包括；壳体；脱氧模块，与上述壳体的一侧相结合，用于向基板上部侧供给非活性气体，恒定地维持上述基板上部侧的氧浓度，上述准分子激光退火工序用脱氧装置的特征在于，上述脱氧模块包括：盖板，形成有非活性气体注入口；第一板，以面接触的方式与上述盖板相结合；第二板，以面接触的方式与上述第一板相结合，包括扩散路径，上述扩散路径与上述非活性气体注入口相连通，用于使注入的上述非活性气体扩散；多个螺杆，头部与上述盖板相结合，在上述螺杆的外周面设有螺杆管道，以贯通上述第一板和第二板的方式结合有本体部，使在上述扩散路径扩散的上述非活性气体沿着上述螺杆管道扩散；以及第三板，以面接触的方式与上述第二板相结合，形成有用于混合沿着上述螺杆管道扩散的上述非活性气体的第一空间部，以向上述基板上部侧供给上述非活性气体。
其中，优选地，上述螺杆中的与上述第一板外接的部分的直径更小，从而在上述螺杆与上述第一板之间形成有第二空间部。
此时，优选地，上述螺杆沿着上述第一板的长度方向配置2列。
而且，优选地，上述壳体的上侧被用于使激光束透过的窗所密封，以向内部提供用于使上述非活性气体混入的第三空间部。
并且，优选地，在上述壳体中，在上述第三空间部的侧壁沿着长度方向形成有使上述非活性气体从上述第一空间部混入的喷射缝。
此时，优选地，上述喷射缝向下以开口方式设置，以使上述非活性气体能够向上述第三空间部的底面的曲线部喷射。
而且，优选地，在上述壳体中，在上述第三空间部的底面沿着长度方向形成有向上述基板的上部侧排出上述非活性气体的排出缝。
并且，优选地，上述脱氧模块被制作成单一单元，从而以单个或多个组合实现。
其中，优选地，在上述单一单元中，在上述第一板的中心部形成有至少一个上述非活性气体注入口。
并且，优选地，上述脱氧模块以对称的方式形成于上述第三空间部的侧壁两侧。
此时，优选地，在上述脱氧模块中，上述盖板、第一板、第二板及第三板以螺栓结合的方式固定于上述壳体的一侧面。
本发明具有如下效果，本发明为包括向基板上部侧供给非活性气体的脱氧模块，恒定地维持进行基板上部侧的准分子激光退火工序的部分的氧浓度的准分子激光退火工序用脱氧装置，通过制作成螺杆形状的多个管道扩散的非活性气体均匀地向进行准分子激光退火装置的工序的宽广部分喷射，从而去除有可能对工序区域产生恶劣影响的氧及不纯物，由此提高基板的收率并可确保生产性。
并且，本发明具有如下效果：脱氧模块被制作成单一单元，从而可以组合使用，以与准分子激光退火装置和基板的大小无关的方式适用，在各个单一单元设置非活性气体注入口，从而，与以往的装置相比，可确保非活性气体的均匀喷射。
并且，本发明具有如下效果：与以往的隔壁结构的非活性气体供给喷嘴相比，可通过低难度的工序技术进行制作，从而可减少制作费用，且将脱氧模块制作成单一单元，从而可制作小型装置，从而设置及维护简单且降低费用。
附图说明
图1为示出准分子激光退火装置的脱氧装置的剖视图。
图2为本发明一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置的剖视图。
图3为本发明一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置的立体图。
图4为本发明一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置的脱氧模块的分解立体图。
图5为本发明一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置的脱氧模块的个别部件剖视图。
图6A、图6B为本发明再一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置的剖视图及立体图。
图7A、图7B为本发明另一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置的剖视图及立体图。
具体实施方式
在本说明书及发明要求保护范围中所使用的术语或单词不得局限性地解释为通用含义或词典中的含义，应立足于发明人为了以最优的方法说明自己的发明而适当定义术语的概念的原则，解释为符合本发明的技术思想的含义或概念。
在说明书整体中，当一个部分“包括”另一结构要素时，除非有特别相反的记载，意味着还可包括其他结构要素，而不是排除其他结构要素，对相同结构要素赋予了相同的附图标记。
以下，参照附图，详细说明本发明的实施例。
图1为示出准分子激光退火装置的脱氧装置的剖视图。图2为本发明一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置的剖视图。图3为立体图。图4为本发明一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置的脱氧模块的分解立体图。图5为个别部件剖视图。图6A、图6B及图7A、图7B为本发明另一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置的剖视图及立体图。
适用本发明的准分子激光退火装置为向基板照射准分子激光来执行基板的激光退火工序的装置，通过使非晶硅膜再次结晶化，由此形成多晶硅薄膜。
在这种准分子激光退火装置的工序腔室的内部可存在氧(O2)或不纯物，此时，氧(O2)对形成于基板上的薄膜进行氧化，不纯物会降低薄膜的质量或者改变性质，从而导致产生基板不良。为了解决上述问题，利用在照射激光束来执行热处理的过程中，为使基板不暴露于氧及不纯物中，在照射激光束的部位吹入非活性气体来向外部排出上述部位的氧与不纯物的脱氧模块(OPDM，Oxygen Partial Degassing Module)，从而可以提高基板的收率，确保生产性。。
对此，如图1所示，以往的准分子激光退火装置包括使上述非活性气体移动的管道21的剖面具有隔壁结构的脱氧装置，即，脱氧模块20，从双重配管结构的管22均匀地供给的非活性气体沿着隔壁结构的管道21缓慢进行并维持均匀的状态，通过喷射缝12向第三空间部11喷射并被压缩之后，通过下端部的排出缝13向基板的上部侧排出。
其中，在上述脱氧装置不具有如图所示的隔壁结构，而是具有直线形态的结构的情况下，流经内部的上述非活性气体的流速变快，从而无法确保在向上述空间部喷射的部分以及向基板的上部侧排出的排出缝13部分的非活性气体的流量及流速的均匀性。这意味着，在上述非活性气体的流量多的情况下，由于流速增加并发生乱流，因此无法恒定管理氧浓度，且不纯物会飞散，从而会使上述基板G及照射上述激光束的光源部的镜头受损。
如上所述的以往的隔壁结构的管道通过一个板构成隔壁结构，因此，以符合大型化的基板大小的方式进行加工的过程中，需要高难度的加工技术，随之制作费用会增加，如图1所示，剖面部呈曲线形态，因此很难进行维护。
对此，如图2至图5所示，本发明一实施例的准分子激光退火工序用脱氧装置包括壳体100和脱氧模块200，用于恒定地维持上述基板G上部侧的氧浓度。
此时，执行上述热处理工序的上述基板G设置于工序腔室(未图示)的内部，本热处理工序中的最佳条件就是，按规定浓度维持管理上述工序腔室内部整体的氧，但是，为了上述基板G的装载及卸载，上述工序腔室(未图示)需要频繁开放，因此，在适用真空腔室或高压腔室的情况下，费用会增加，在使上述工序腔室(未图示)内部的氧呈现出规定浓度为止等待的情况下，需要相当的时间，因此工序时间会被延迟。
对此，上诉工序腔室(未图示)的内部的氧浓度维持在约5％左右，利用本发明的脱氧装置，使执行热处理工序的上述基板G的上部侧的氧浓度维持在最少20ppm以下。
本发明的上述壳体100的上侧被用于使对上述基板G进行热处理的激光束透过的窗W密封，以向内部提供使非活性气体混入并被压缩的第三空间部110。
其中，例如，上述窗W由石英(Quartz)形成，密封上述第三空间部110，在上述非活性气体混入之后，使上述非活性气体填充上述第三空间部110的内部并被压缩，可透过上述激光束，使上述激光束通过后述的排出缝130来对上述基板G进行热处理。
此时，在上述壳体100中，在上述第三空间部110的侧壁沿着长度方向形成有使上述非活性气体从上述第一空间部251混入的喷射缝120，在上述第三空间部110的底面沿着长度方向形成有向上述基板G的上部侧排出上述非活性气体的排出缝130。
其中，上述喷射缝120向下以开口方式设置，以使上述非活性气体可朝向上述第三空间部110底面的曲线部喷射。
这是为了使上述非活性气体按向下角度向上述第三空间部110喷射，上述第三空间部110的底面部呈凹陷的曲线形态，这是为了使上述非活性气体不形成乱流流动，并可均匀地填充上述第三空间部110的内部。
上述非活性气体在均匀地填充上述第三空间部110的内部之后被压缩，通过上述排出缝130向上述基板G的上部侧以缝形态喷射，由此可均匀地排出上述基板G上部侧的氧及不纯物，从而恒定地维持上述氧的浓度。
向上述基板G的上部侧排出的上述非活性气体仅以缝形态排出，从而可确保能够向两侧排出存在于上述基板G的上部侧的氧和不纯物的流速和流量。
并且，上述排出缝130还起到使直线形态的上述激光束通过排出缝130，来使其到达上述基板G的表面的作用。
而且，上述脱氧模块200与上述壳体100的一侧相结合，来向上述基板G的上部侧供给上述非活性气体，上述脱氧模块200包括盖板210、第一板220、第二板230、螺杆240及第三板250。
并且，在上述螺杆240中，头部241与形成有非活性气体注入口211的上述盖板210相结合，在上述螺杆240的外周面设有螺杆管道242，以贯通上述第一板220和第二板230的方式结合有本体部243，以使在上述扩散路径231扩散的上述非活性气体沿着上述螺杆管道242扩散的方式形成多个。
而且，上述第一板220以面接触的方式与上述盖板210相结合，上述第三板250以面接触的方式与上述第二板230相结合，形成有用于混合沿着上述螺杆管道242扩散的上述非活性气体的第一空间部251，以向上述基板G的上部侧供给上述非活性气体。
此时，上述头部241和上述第一板220以不形成间隔的方式面接触，但是，在上述第一板220与上述第二板230之间存在可使上述非活性气体扩散的间隔。
并且，在上述本体部243和第二板230外接的面存在约为20μm左右的间隔，在上述螺杆管道242与第二板230之间存在约为150μm的空间。
而且，在上述螺杆240中，与上述第一板220外接的部分的直径更小，从而，在上述螺杆240与上述第一板220之间形成第二空间部244。
在具有这种结构的上述脱氧装置200中，若上述非活性气体通过上述非活性气体注入口211向上述扩散路径231方向注入，则先填充上述扩散路径231的内部之后，通过上述第一板220与第二板230之间的间隔扩散，从而填充于各个上述螺杆240的上述第二空间部244。
填充各个上述螺杆240的上述第二空间部244的上述非活性气体填充由上述螺杆240的本体部243或螺杆管道242和上述第二板230所形成的间隔或空间并扩散，以向上述第一空间部251混入。
此时，通过质量流量控制器(MFC，Mass Flow Controller)控制从各个上述螺杆240向上述第一空间部251混入的量，由此可确保上述非活性气体的均匀的供给。
如上所述，与以往的脱氧装置的隔壁形状的管道相同，螺杆形状的管道缓冲性地供给上述非活性气体，从而可均匀地填充于上述第三空间部130的内部。
从上述第一空间部251混入的上述非活性气体通过上述喷射缝120向上述第三空间部110喷射，在上述第三空间部被压缩之后，通过上述排出缝130向上述基板G的上部侧排出。
并且，上述螺杆240沿着上述第一板220的长度方向配置2列。
而且，上述脱氧模块200被制作成具有150mm至200mm左右的长度的单一单元，从而实现为单个或多个组合。
如图6A、图6B及图7A、图7B所示，上述脱氧模块200的单一单元可按照上述基板的大小及形态与上述壳体100的多个位置相结合，从而可执行上述基板G的上部侧的脱氧作业。
如图6A、图6B所示，作为本发明再一实施例，上述第三板250以朝向上述基板G侧的方式与上述脱氧模块200相结合，以使沿着上述螺杆240扩散并经过的上述非活性气体向上述基板G侧喷射的方式形成有上述脱氧装置。
如图7A、图7B所示，在另一实施例中，上述第三板250以朝向上述基板G侧的方式与上述脱氧模块200相结合，如本发明的一实施例，壳体具有排出缝，上述非活性气体通过上述排出缝向上述基板G的上部侧排出。
此时，在上述单一单元中，在上述第一板220的中心部形成有至少一个上述非活性气体注入口211，在组合多个上述单一单元来使用的情况下，在各个单元分别设置上述非活性气体注入口211，因此，与脱氧装置的大小无关，与仅在两端部注入上述非活性气体的以往的脱氧装置相比，可均匀地供给上述非活性气体。
并且，上述脱氧模块200以对称的方式形成于上述第三空间部110的侧壁两侧。这在上述排出缝130的两侧均匀地供给相同的非活性气体，从而可有效执行脱氧工序。
并且，在上述脱氧模块200中，上述盖板210、第一板220、第二板230及第三板以螺栓结合的方式固定于上述壳体100的一侧面。
与以往的脱氧装置相比，在上述准分子激光退火工序用脱氧装置中，通过呈螺杆形状的多个管道扩散的非活性气体均匀地向进行准分子激光退火装置的工序的部分喷射来去除氧及不纯物，由此提高基板的收率并可确保生产性，脱氧模块被制作成单一单元，从而可组合使用，由此，以与准分子激光退火装置和基板的大小无关的方式适用，且通过低难度的加工技术进行制作，从而可减少制作费用，并可制作小型装置，从而使设置及维护变得简单且节省费用。

Claims (11)

1.一种准分子激光退火工序用脱氧装置，
包括：
壳体；
脱氧模块，与上述壳体的一侧相结合，用于向基板上部侧供给非活性气体，
恒定地维持上述基板上部侧的氧浓度，
上述准分子激光退火工序用脱氧装置的特征在于，
上述脱氧模块包括：
盖板，形成有非活性气体注入口；
第一板，以面接触的方式与上述盖板相结合；
第二板，以面接触的方式与上述第一板相结合，包括扩散路径，上述扩散路径与上述非活性气体注入口相连通，用于使注入的上述非活性气体扩散；
多个螺杆，头部与上述盖板相结合，在上述螺杆的外周面设有螺杆管道，以贯通上述第一板和第二板的方式结合有本体部，使在上述扩散路径扩散的上述非活性气体沿着上述螺杆管道扩散；以及
第三板，以面接触的方式与上述第二板相结合，形成有用于混合沿着上述螺杆管道扩散的上述非活性气体的第一空间部，以向上述基板上部侧供给上述非活性气体。
2.根据权利要求1所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，上述螺杆中的与上述第一板外接的部分的直径更小，从而在上述螺杆与上述第一板之间形成有第二空间部。
3.根据权利要求1所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，上述螺杆沿着上述第一板的长度方向配置2列。
4.根据权利要求1所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，上述壳体的上侧被用于使激光束透过的窗所密封，以向内部提供用于使上述非活性气体混入的第三空间部。
5.根据权利要求4所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，在上述壳体中，在上述第三空间部的侧壁沿着长度方向形成有使上述非活性气体从上述第一空间部混入的喷射缝。
6.根据权利要求5所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，上述喷射缝向下以开口方式设置，以使上述非活性气体能够向上述第三空间部的底面的曲线部喷射。
7.根据权利要求4所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，在上述壳体中，在上述第三空间部的底面沿着长度方向形成有向上述基板的上部侧排出上述非活性气体的排出缝。
8.根据权利要求1所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，上述脱氧模块被制作成单一单元，从而以单个或多个组合实现。
9.根据权利要求8所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，在上述单一单元中，在上述第一板的中心部形成有至少一个上述非活性气体注入口。
10.根据权利要求8所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，上述脱氧模块以对称的方式形成于上述第三空间部的侧壁两侧。
11.根据权利要求1所述的准分子激光退火工序用脱氧装置，其特征在于，在上述脱氧模块中，上述盖板、第一板、第二板及第三板以螺栓结合的方式固定于上述壳体的一侧面。
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