CN107492515A - 激光退火设备和激光退火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光退火设备和激光退火方法，属于显示技术领域。该激光退火设备包括：线状激光器和设置在线状激光器出光方向上的光线切割器；光线切割器包括板状本体，板状本体上设置有由至少两条边限定出的镂空区域，镂空区域的两条边沿预设方向逐渐靠近，线状激光器在预设照射面上的线状光斑的长度方向不与预设方向平行。在使光线切割器和线状激光器沿预设方向相对移动时，能够调节线状激光器的光斑的长度，而在对非晶硅层进行照射时，通过调节光斑的长度就能够使整个非晶硅层转变为多晶硅层，进而解决相关技术中部分非晶硅层未转变为多晶硅层，影响多晶硅层的转变比例的问题。达到了提高多晶硅层的转变比例的效果。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种激光退火设备和激光退火方法。
背景技术
激光退火(英文：laser annealing)设备通常包括线状激光器(即发出的激光在照射面上的光斑为线状光斑的激光器)和用于限制线状激光器的光斑长度的光线切割器(英文：beam cutter)。目前，激光退火设备广泛应用于形成多晶硅的流程中。
相关技术在形成多晶硅时，在基台的预设区域形成矩形的非晶硅层，再在非晶硅层和线状激光器之间设置光线切割器，光线切割器上设置有条状镂空区域，条状镂空区域的长度小于线状激光器的线状光斑的长度。线状激光器射出的激光照射到光线切割器上的条状镂空区域时，部分激光能够透过条状镂空区域并在非晶硅上形成被光线切割器截取的线状光斑，之后移动基台，使该线状光斑扫描整个非晶硅层，完成对非晶硅层的激光退火，使非晶硅层转变为多晶硅层。由于在线状光斑平行于非晶硅层的任意一条边时，形成的多晶硅层会发生云纹(英文：mura，mura是指一种亮度不均匀的现象)等不良，该不良在有机发光二极管(英文：Organic Light-Emitting Diode；简称：OLED)中尤其严重，因而在线状光斑扫描非晶硅层时，线状光斑需要与非晶硅层的一条边构成一个锐角。如图1所示，基台11上形成有非晶硅层A，通过与非晶硅层A任意一条边不平行的线状光斑扫描该非晶硅层A的扫描区域为q。
在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：上述技术为了避免激光照射到基台上损伤基台，线状光斑在非晶硅层上的扫描区域难以完全覆盖非晶硅层，进而导致部分非晶硅层未转变为多晶硅层，影响多晶硅层的转变比例。
发明内容
为了解决相关技术中部分非晶硅层未转变为多晶硅层，影响多晶硅层的转变比例的问题，本发明实施例提供了一种激光退火设备和激光退火方法。所述技术方案如下：
根据本发明的第一方面，提供了一种激光退火设备，所述激光退火设备包括：
线状激光器和设置在所述线状激光器出光方向上的光线切割器；
所述光线切割器包括板状本体，所述板状本体上设置有由至少两条边限定出的镂空区域，所述镂空区域的两条边沿预设方向逐渐靠近，所述线状激光器在预设照射面上的线状光斑的长度方向不与所述预设方向平行。
可选的，所述两条边均呈圆弧状。
可选的，所述两条边相切，且切线与所述线状光斑的长度方向垂直。
可选的，所述两条边均呈四分之一圆弧状。
可选的，所述两条边均为直线边。
可选的，所述两条边相连，且所述两条边构成的夹角的角平分线与所述线状光斑的长度方向垂直。
可选的，所述激光退火设备还包括移动组件，所述移动组件用于使所述线状激光器和所述光线切割器沿所述预设方向相对移动。
可选的，所述移动组件与所述光线切割器连接，用于移动所述光线切割器。
根据本发明的第二方面，提供一种激光退火方法，用于通过第一方面所述的激光退火设备对位于基台上的矩形非晶硅层进行激光退火，所述方法包括：
启动所述线状激光器，所述线状激光器在所述矩形非晶硅层上的线状光斑的长度方向与所述矩形非晶硅层的预设边成预设夹角，所述预设夹角的角度大于0度且小于90度；
使所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动时，通过使所述光线切割器和所述线状激光器沿所述预设方向或所述预设方向的反方向相对移动以调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与目标长度相同，所述目标长度为所述线状光斑所确定的直线在所述矩形非晶硅层所在区域中的长度。
可选的，所述使所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动时，通过使所述光线切割器和所述线状激光器沿所述预设方向或所述预设方向的反方向相对移动以调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与目标长度相同，包括：
移动所述基台以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在移动所述基台时，通过使所述光线切割器和所述线状激光器沿所述预设方向或所述预设方向的反方向相对移动来调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与所述目标长度相同。
可选的，所述激光退火设备还包括与所述光线切割器连接的移动组件，所述移动组件用于移动所述光线切割器，
所述使所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动时，通过使所述光线切割器和所述线状激光器沿所述预设方向或所述预设方向的反方向相对移动以调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与目标长度相同，包括：
使所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动时，通过所述移动组件沿所述预设方向或所述预设方向的反方向移动所述光线切割器来调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与所述目标长度相同。
可选的，所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动的方向与所述预设方向垂直。
可选的，所述基台的材料包括铝。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过光线切割器的两条沿预设方向靠近的边来限制线状光斑的长度，在使光线切割器和线状激光器沿预设方向或预设方向的反方向相对移动时，能够调节线状激光器的光斑的长度，而在对非晶硅层进行照射时，通过调节光斑的长度就能够使整个非晶硅层转变为多晶硅层，进而解决相关技术中部分非晶硅层未转变为多晶硅层，影响多晶硅层的转变比例的问题。达到了提高多晶硅层的转变比例的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术中线状光斑的扫描区域的示意图；
图2-1是本发明实施例提供的一种激光退火设备的结构示意图；
图2-2是图2-1所示激光退火设备中的一种激光切割器的结构示意图；
图2-3是图2-1所示激光退火设备中的另一种激光切割器的结构示意图；
图2-4是图2-1所示激光退火设备中的另一种激光切割器的结构示意图；
图2-5是图2-1所示激光退火设备中的另一种激光切割器的结构示意图；
图2-6是图2-1所示激光退火设备中的另一种激光切割器的结构示意图；
图2-7是本发明实施例提供的另一种激光退火设备的结构示意图；
图2-8是图2-7所示的激光退火设备中光线切割器的俯视图；
图3是本发明实施例提供的一种激光退火方法的流程图；
图4-1是本发明实施例提供的另一种激光退火方法的流程图；
图4-2是图4-1所示实施例中一种线状光斑照射在非晶硅层上的示意图；
图4-3是图4-1所示实施例中另一种线状光斑照射在非晶硅层上的示意图；
图4-4是图4-1所示实施例中另一种线状光斑照射在非晶硅层上的示意图。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明各个实施例所提供的激光退火设备可以用于对各种材料进行激光退火，可选的，本发明各个实施例所提供的激光退火设备可以为能够发射准分子激光的准分子激光退火(英文：Excimer Laser Annealing；简称：ELA)设备。
图2-1是本发明实施例示出的一种激光退火设备的结构示意图。该激光退火设备20可以包括：
线状激光器21和设置在线状激光器21出光方向d1上的光线切割器22。线状激光器21在预设照射面30上的线状光斑21A的长度方向为d3。L为线状激光器21射出的激光。预设照射面30可以为非晶硅层。
如图2-2所示，其为图2-1所示激光退火设备的光线切割器22的俯视图，光线切割器22包括板状本体221，板状本体221上设置有由至少两条边限定出的镂空区域222，镂空区域222的两条边a和b沿预设方向d2逐渐靠近，图2-1所示的线状激光器在预设照射面30上的线状光斑21A的长度方向d3不与预设方向d2平行。
综上所述，本发明实施例提供的激光退火设备，通过光线切割器的两条沿预设方向靠近的边来限制线状光斑的长度，在使光线切割器和线状激光器沿预设方向或预设方向的反方向相对移动时，能够调节线状激光器的光斑的长度，而在对非晶硅层进行照射时，通过调节光斑的长度就能够使整个非晶硅层转变为多晶硅层，进而解决相关技术中部分非晶硅层未转变为多晶硅层，影响多晶硅层的转变比例的问题。达到了提高多晶硅层的转变比例的效果。
如图2-3所示，其为图2-1所示实施例提供的激光退火设备中，另一种光线切割器的结构示意图。其中，板状本体221上的镂空区域222的两条边a和b均呈圆弧状。
可选的，两条边a和b相切，且切线c与线状光斑21A的长度方向d3垂直。此时，使光线切割器和线状激光器沿预设方向d2或预设方向d2的反方向相对移动时，能够快速的改变线状光斑21A的长度。
可选的，两条边a和b均呈四分之一圆弧状。
此外，在镂空区域222的两条边a和b均呈圆弧状时，图2-1所示实施例提供的激光退火设备中的光线切割器的结构还可以如图2-4所示，两条边a和b相交但不相切。如此，使光线切割器和线状激光器沿预设方向d2或预设方向d2的反方向相对移动时，不但能够改变线状光斑21A的长度，还可以改变线状光斑21A的位置。图2-4中，其他标记的含义可以参考图2-2，在此不再赘述。
此外，在镂空区域222的两条边a和b均呈圆弧状时，图2-1所示实施例提供的激光退火设备中的光线切割器20的结构还可以如图2-5所示，两条边a和b相交且共同构成一个更大的圆弧。图2-5中其他标记的含义可以参考图2-2，在此不再赘述。
如图2-6所示，其为图2-1所示实施例提供的激光退火设备中，另一种光线切割器的结构示意图。其中，板状本体221上的镂空区域222的两条边a和b均为直线边。图2-6中其他标记的含义可以参考图2-2，在此不再赘述。
可选的，两条边a和b相连，且两条边构成的夹角的角平分线f与线状光斑21A的长度方向d3垂直。
如图2-7所示，其为本发明实施例提供的另一种激光退火设备的结构示意图。该激光退火设备20还包括移动组件23，移动组件23用于使线状激光器21和光线切割器22沿预设方向d2或预设方向d2的反方向相对移动。
可选的，移动组件23与光线切割器22连接，用于移动光线切割器22。由于线状激光器21通常难以移动，因而通过移动光线切割器22来使线状激光器21和光线切割器22沿预设方向d2相对移动较为容易。
图2-7中其他标记的含义可以参考图2-1，在此不再赘述。
如图2-8所示，其为图2-7所示的激光退火设备中光线切割器22的俯视图，移动组件23与光线切割器22连接，用于使光线切割器22沿预设方向d2或预设方向d2的反方向移动。图2-8中其他标记的含义可以参考图2-2，在此不再赘述。
此外，本发明实施例提供的激光退火设备中，光线切割器的镂空区域还可以包括有更多条边。
本发明实施例提供的激光退火设备，在使线状激光器和光线切割器沿预设方向或预设方向的反方向移动时，改变了线状激光器照射在光线切割器上的位置，提高了光线切割器的散热性能及寿命，且在光线切割器散热性能提高后，减少了光线切割器对线状激光器发出的激光的影响，提高了照射在预设照射面上的光斑的稳定性。
综上所述，本发明实施例提供的激光退火设备，通过光线切割器的两条沿预设方向靠近的边来限制线状光斑的长度，在使光线切割器和线状激光器沿预设方向或预设方向的反方向相对移动时，能够调节线状激光器的光斑的长度，而在对非晶硅层进行照射时，通过调节光斑的长度就能够使整个非晶硅层转变为多晶硅层，进而解决相关技术中部分非晶硅层未转变为多晶硅层，影响多晶硅层的转变比例的问题。达到了提高多晶硅层的转变比例的效果。
图3是本发明实施例提供的一种激光退火方法的流程图，用于通过上述实施例提供的任一激光退火设备对位于基台上的矩形非晶硅层进行激光退火，该方法激光退火方法可以包括下面几个步骤：
步骤301、启动线状激光器，线状激光器在矩形非晶硅层上的线状光斑的长度方向与矩形非晶硅层的预设边成预设夹角，预设夹角的角度大于0度且小于90度。
步骤302、使矩形非晶硅层与激光器相对移动以改变线状激光器的线状光斑在非晶硅层上的位置，并在矩形非晶硅层与激光器相对移动时，通过使光线切割器和线状激光器沿预设方向相对移动以调节线状光斑的长度，使线状光斑的长度与目标长度相同，目标长度为线状光斑所确定的直线在矩形非晶硅层所在区域中的长度。
综上所述，本发明实施例提供的激光退火方法，通过光线切割器的两条沿预设方向靠近的边来限制线状光斑的长度，在使光线切割器和线状激光器沿预设方向或预设方向的反方向相对移动时，能够调节线状激光器的光斑的长度，而在对非晶硅层进行照射时，通过调节光斑的长度就能够使整个非晶硅层转变为多晶硅层，进而解决相关技术中部分非晶硅层未转变为多晶硅层，影响多晶硅层的转变比例的问题。达到了提高多晶硅层的转变比例的效果。
图4-1是本发明实施例提供的另一种激光退火方法的流程图，用于通过上述实施例提供的任一激光退火设备对位于基台上的矩形非晶硅层进行激光退火，该方法激光退火方法可以包括下面几个步骤：
步骤401、启动线状激光器，线状激光器在矩形非晶硅层上的线状光斑的长度方向与矩形非晶硅层的预设边成预设夹角。
预设夹角的角度大于0度且小于90度，示例性的，该预设夹角可以为1度或3度等。使线状光斑的长度方向与矩形非晶硅层的预设边成预设夹角能够避免激光退火形成的多晶硅层产生mura等不良。
如图4-2所示，其为线状光斑21A照射在非晶硅层40上的示意图，线状光斑21A的长度方向d3与基台50上的矩形非晶硅层40的预设边u成预设夹角。图4-2中其它标记的含义可以参考图2-8，在此不再赘述。
步骤402、移动基台以改变线状激光器的线状光斑在非晶硅层上的位置，并在移动基台时，通过移动组件沿预设方向移动光线切割器来调节线状光斑的长度，使线状光斑的长度与目标长度相同。
移动基台时，矩形非晶硅层与激光器相对移动的方向与预设方向垂直。
如图4-3所示，目标长度s为线状光斑21A所确定的直线在矩形非晶硅层40所在区域中的长度。
基台50可以为矩形，可以沿平行基台50的两个边的方向(d4和d5)移动基台50。可以通过移动组件23在预设方向d2上移动光线切割器221。在移动光线切割器221和基台50时，使线状光斑21A的长度始终为目标长度s。基台50的材料包括铝，由铝构成的基台能够减少静电以及微小异物(particle)附着在基台上。
图4-3中其它标记的含义可以参考图2-8，在此不再赘述。
需要说明的是，目标长度s为一个变量，其长度取决于线状光斑所在的位置，示例性的，如图4-4所示，在线状光斑21A位于矩形非晶硅层40的一个角落时，目标长度s可以非常小。图4-4中其它标记的含义可以参考图4-3，在此不再赘述。
步骤403、使线状光斑扫描整个非晶硅层。
相关技术中由于线状光斑的长度固定，导致有部分非晶硅层无法转变为多晶硅层，这在大尺寸OLED面板的制造过程中尤为明显。而本实施例可以在使线状光斑的长度始终为目标长度的情况下，移动线状光斑，使线状光斑扫描整个非晶硅层，进而使整个矩形非晶硅层都转变为多晶硅层。
本发明实施例提供的激光退火方法，基台的利用率可达95％以上(基台利用率为基台上形成的多晶硅层的面积与基台面积的比率。本发明实施例中，基台利用率没达到100％是因为基台的边沿要留出一定的区域)，而相关技术中的基台的利用率为81％左右。
综上所述，本发明实施例提供的激光退火方法，通过光线切割器的两条沿预设方向靠近的边来限制线状光斑的长度，在使光线切割器和线状激光器沿预设方向或预设方向的反方向相对移动时，能够调节线状激光器的光斑的长度，而在对非晶硅层进行照射时，通过调节光斑的长度就能够使整个非晶硅层转变为多晶硅层，进而解决相关技术中部分非晶硅层未转变为多晶硅层，影响多晶硅层的转变比例的问题。达到了提高多晶硅层的转变比例的效果。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述组件的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个组件或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或组件的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的组件可以是或者也可以不是物理上分开的，作为组件显示的部件可以是或者也可以不是物理组件，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络组件上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部组件来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种激光退火设备，其特征在于，所述激光退火设备包括：
线状激光器和设置在所述线状激光器出光方向上的光线切割器；
所述光线切割器包括板状本体，所述板状本体上设置有由至少两条边限定出的镂空区域，所述镂空区域的两条边沿预设方向逐渐靠近，所述线状激光器在预设照射面上的线状光斑的长度方向不与所述预设方向平行。
2.根据权利要求1所述的激光退火设备，其特征在于，所述两条边均呈圆弧状。
3.根据权利要求2所述的激光退火设备，其特征在于，所述两条边相切，且切线与所述线状光斑的长度方向垂直。
4.根据权利要求3所述的激光退火设备，其特征在于，所述两条边均呈四分之一圆弧状。
5.根据权利要求1所述的激光退火设备，其特征在于，所述两条边均为直线边。
6.根据权利要求5所述的激光退火设备，其特征在于，所述两条边相连，且所述两条边构成的夹角的角平分线与所述线状光斑的长度方向垂直。
7.根据权利要求6所述的激光退火设备，其特征在于，所述激光退火设备还包括移动组件，所述移动组件用于使所述线状激光器和所述光线切割器沿所述预设方向相对移动。
8.根据权利要求7所述的激光退火设备，其特征在于，所述移动组件与所述光线切割器连接，用于移动所述光线切割器。
9.一种激光退火方法，其特征在于，用于通过权利要求1-8任一所述的激光退火设备对位于基台上的矩形非晶硅层进行激光退火，所述方法包括：
启动所述线状激光器，所述线状激光器在所述矩形非晶硅层上的线状光斑的长度方向与所述矩形非晶硅层的预设边成预设夹角，所述预设夹角的角度大于0度且小于90度；
使所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动时，通过使所述光线切割器和所述线状激光器沿所述预设方向或所述预设方向的反方向相对移动以调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与目标长度相同，所述目标长度为所述线状光斑所确定的直线在所述矩形非晶硅层所在区域中的长度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述使所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动时，通过使所述光线切割器和所述线状激光器沿所述预设方向或所述预设方向的反方向相对移动以调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与目标长度相同，包括：
移动所述基台以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在移动所述基台时，通过使所述光线切割器和所述线状激光器沿所述预设方向或所述预设方向的反方向相对移动来调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与所述目标长度相同。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述激光退火设备还包括与所述光线切割器连接的移动组件，所述移动组件用于移动所述光线切割器，所述使所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动时，通过使所述光线切割器和所述线状激光器沿所述预设方向或所述预设方向的反方向相对移动以调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与目标长度相同，包括：
使所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动以改变所述线状激光器的线状光斑在所述非晶硅层上的位置，并在所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动时，通过所述移动组件沿所述预设方向或所述预设方向的反方向移动所述光线切割器来调节所述线状光斑的长度，使所述线状光斑的长度与所述目标长度相同。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述矩形非晶硅层与所述激光器相对移动的方向与所述预设方向垂直。
13.根据权利要求9至12任一所述的方法，其特征在于，所述基台的材料包括铝。
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