CN203967040U - 一种激光退火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光退火装置，包括：用于发射激光束的激光发射器；用于接收所述激光发射器发出的所述激光束的光束调整组件，所述光束调整组件调整所述激光束照射范围的大小；用于接收经所述光束调整组件射出的所述激光束并调整所述激光束的能量分布的分光组件；设于经所述分光组件调整后的所述激光束射出处、用于对所述分光组件射出的激光束进行滤光处理的滤光装置；以及用于将经所述滤光装置滤光处理过的所述激光束进行反射的反射镜。实现依基板定义的尺寸调整光束大小，有效使用激光能量，减少激光能量浪费。

Description

一种激光退火装置

技术领域

本实用新型涉及激光退火领域，尤其涉及一种激光退火装置。

背景技术

近年来，薄膜晶体管的沟道层中开始使用载流子移动性高的多晶硅膜。薄膜晶体管的沟道层中使用的多晶硅膜通常是通过以激光照射玻璃衬底上的非晶硅进行热处理制作而成。依照此种方式，通过激光照射对物质进行热处理的方式称为激光退火处理，执行激光退火处理的装置称为激光退火装置。

在制造多晶硅膜时，为了防止薄膜晶体管的特性恶化，必须通过激光束直径内能量强度均匀的激光进行激光退火处理。

现有准分子雷射退火系统，装置为一线光束光学系统，照射于非晶硅薄膜面，进而形成多晶硅薄膜，此方法为对整片基板做扫描。但对于有特定尺寸的图案，这种方法会造成激光能量浪费。又由于在扫描的过程中承载玻璃基板的载具会不断的以步进的方式移动，容易产生Mura缺陷。如图1所示，为现有准分子雷射退火系统。该激光退火装置为一线光束光学系统，产生一线光束(730mm*0.4mm)(照射于非晶硅薄膜面，进而形成多晶硅薄膜。该激光退火装置的退火过程为，激光发射器10发出激光束101，激光束101经由线光束整形系统20进行整形调整，整形后的激光束101通过反光镜30照射到非晶硅薄膜40上，线光束对整片基板进行激光退火，最后形成了多晶硅薄膜50。现有的激光退火装置由于是对整片基板做扫描，对于有特定尺寸的图案会造成激光能量浪费的问题，还会产生Mura缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种激光退火装置，可以解决现有激光退火装置中对于特定尺寸的图案造成激光能量浪费的问题，避免产生Mura缺陷。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型一种激光退火装置，包括：

用于发射激光束的激光发射器；

用于接收所述激光发射器发出的所述激光束的光束调整组件，所述光束调整组件调整所述激光束照射范围的大小；

用于接收经所述光束调整组件射出的所述激光束并调整所述激光束的能量分布的分光组件，所述分光组件包括多个分光镜，所述激光束照射于多个所述分光镜后形成有透射支路和反射支路，所述透射支路和所述反射支路在分光组件内重合，使得所述激光束能量均匀；

设于经所述分光组件调整后的所述激光束射出处、用于对所述分光组件射出的激光束进行滤光处理的滤光装置；以及

用于将经所述滤光装置滤光处理过的所述激光束进行反射的反射镜。

本实用新型激光退火装置，提供依序设置的激光发射器、光束调整组件、分光组件、滤光装置、以及反射镜，通过光束调整组件可以调整激光束的大小，再经由分光组件，使光束在空间内重叠，调整光束能量分布，使得光束能量均匀，最后通过滤光装置将不需要的光滤掉，实现依基板定义的尺寸调整光束大小，有效使用激光能量，减少激光能量浪费。因光束能量分布均匀，可改善多晶硅薄膜表面的Mura缺陷。

本实用新型激光退火装置的进一步改进在于，所述光束调整组件包括至少两个柱面镜，其中的至少一个所述柱面镜以所述激光发射器发出的所述激光束为轴旋转。

本实用新型激光退火装置的进一步改进在于，所述分光组件包括四个分光镜，四个所述分光镜分别设于正方形的四个角处，激光束照射于第一个分光镜时，形成所述透射支路和所述反射支路，所述透射支路照射于第四个分光镜上，所述反射支路经第二个分光镜和第三个分光镜反射照射于第四个分光镜上，所述透射支路和所述反射支路于第四个分光镜上重合，实现调整激光束的能力分布。

本实用新型激光退火装置的进一步改进在于，所述滤光装置为滤光镜，所述滤光镜设于所述第四个分光镜的激光束射出处，用于接收所述激光束。

本实用新型激光退火装置的进一步改进在于，所述光束调整组件射出的激光束的大小为3英寸至10英寸。

本实用新型激光退火装置的进一步改进在于，所述分光组件射出的激光束的能量密度为300mJ/cm²至500mJ/cm²。

本实用新型激光退火装置的进一步改进在于，所述滤光装置透出激光束的尺寸为3英寸至10英寸。

附图说明

图1为现有技术中非晶硅薄膜激光退火系统示意图；

图2为本实用新型一种激光退火装置用于激光退火的示意图；

图3为本实用新型一种激光退火装置中调整激光束的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参阅图2所示，为本实用新型一种激光退火装置用于激光退火的示意图，提出了一种光学系统，可以实现根据基板所定义的尺寸调整光束大小，有效使用激光能量，减少激光能量浪费。通过分光组件调整使得光束能量均匀分布，可以有效地改善多晶硅薄膜表面的Mura缺陷。下面结合附图对本实用新型一种激光退火装置进行详细说明。

如图2所示，显示了本实用新型一种激光退火装置用于激光退火的示意图。激光退火装置包括激光发射器10、光学系统60、反光镜30，激光发射器10、光学系统60和反光镜30依序设置，其中光学系统60包括依序设置的光束调整组件、分光组件、以及滤光装置。激光发射器10用于发射出激光束101，对非晶硅薄膜40进行激光退火处理，使其变成多晶硅薄膜50。光学系统60中的光束调整组件，接收激光发射器10发出的激光束101，并对激光束101进行激光大小的调整，调整的范围为3英寸至10英寸，与显示屏的大小相适。分光组件接收光束调整组件射出的激光束101，将激光束101分光处理，使光束在空间重叠，得到能量均匀分布的激光束101。分光组件调整的能力密度范围300mJ/cm²至500mJ/cm²。滤光装置设于分光组件的光出口处，用于对能量均匀的激光束101进行滤光处理，滤掉不必要的光束。滤光装置调整的光尺寸大小范围为3英寸至10英寸，与显示屏的大小相适。反光镜30用于将由滤光装置透出的激光束101反射到非晶硅薄膜40上，经激光退火形成多晶硅薄膜50。

通过光学系统60中的激光调整组件调整激光大小，通过分光组件调整激光能量均匀分布，通过滤光装置滤掉不需要的光束，调整光束的尺寸。实现依基板定义的尺寸调整光束大小，有效使用激光能量，减少激光能量浪费。

结合图3所示，为本实用新型一种激光退火装置中调整激光束的原理图。本实用新型中的光束调整组件包括至少两个柱面镜601，其中一个柱面镜601以激光束为轴进行旋转，柱面镜601可以顺时针旋转，也可以逆时针旋转。通过柱面镜601的转动改变光束照射范围的大小，实现激光束照射范围大小的调整。作为本实用新型的一较佳实施方式，光束调整组件中的柱面镜设置为两个，其中一个柱面镜以激光束为轴，绕着激光束进行逆时针旋转。分光组件包括多个分光镜602，分光镜602可以设置为阵列式，通过分光镜602的分光，产生透射支路和反射支路，透射支路与反射支路在分光组件内重合，形成了激光在空间的重叠，使得激光的能力均匀分布。作为本实用新型的一较佳实施方式，分光组件包括四块分光镜602，四块分光镜602分别设置于正方形的四个角处，即四块分光镜两两相对应并顺时针方向设置，第二分光镜设于第一分光镜垂直向上的方向上，第三分光镜设于第二分光镜水平方向上，第四分光镜设于第三分光镜垂直向下的方向上，以一条直线将四块分光镜连接起来可形成正方形。第一分光镜将一部分激光束反射到第二分光镜上，形成反射支路。第一分光镜允许另一部分激光束透过并射到第四分光镜上，形成透射支路。第二分光镜将接收到反射支路的激光束反射到第三分光镜上，第三分光镜再将激光束反射到第四分光镜上，第四分光镜将第三分光镜反射来的激光束反射，将第一分光镜透过的激光束透过，第四分光镜反射的激光束与透过的激光束重合，即实现反射支路的激光束与透射支路的激光束于第四分光镜处重合，这样在空间重叠后，使得激光束的能量分布均匀，可以改善多晶硅薄膜表面的Mura缺陷。当然，分光组件也可以包括五块分光镜，甚至更多。滤光装置为一滤光镜603，滤光镜603设置在分光组件的激光束射出口处，也是最后一块分光镜的激光束射出口处，用于对激光束进行滤光处理，将不需要的光束滤除，实现激光尺寸的调整。接着经滤光处理后的激光束通过反光镜进行反射，照射到非晶硅薄膜表面，实现了依设定尺寸调整光束大小的效果，形成的多晶硅薄膜为设定好的图案。

作为本实用新型的另一较佳实施方式，分光组件可以包括五块分光镜，五块分光镜设置为可以形成反射回路，第一块分光镜将激光束分成两路，一路透射支路，另一路是反射支路，其中，透射支路的激光束直接照射于第五块分光镜上，通过第五块分光镜透射出去，反射支路则经过第二块分光镜、第三块分光镜、以及第四块分光镜反射于第五块分光镜，在通过第五块分光镜反射出去，反射支路和透射支路在经过第五块分光镜后出去的光束重合在一起，形成了反射支路和透射支路于空间内重叠的效果，这样使得激光束的能量分布均匀，能量均匀的激光用于退火时可以避免产生Mura缺陷。

本实用新型的有益效果为：

采用由光束调整组件、分光组件以及滤光装置组成的光学系统来调整激光束，可以实现依基板所定义的尺寸调整光束大小，有效使用激光能量，减少激光能量浪费。通过分光组件调整使得光束能量均匀分布，可以有效地改善多晶硅薄膜表面的Mura缺陷。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种激光退火装置，其特征在于，包括：

用于发射激光束的激光发射器；

用于接收所述激光发射器发出的所述激光束的光束调整组件，所述光束调整组件调整所述激光束照射范围的大小；

用于接收经所述光束调整组件射出的所述激光束并调整所述激光束的能量分布的分光组件，所述分光组件包括多个分光镜，所述激光束照射于多个所述分光镜后形成有透射支路和反射支路，所述透射支路和所述反射支路在分光组件内重合，使得所述激光束能量均匀；

设于经所述分光组件调整后的所述激光束射出处、用于对所述分光组件射出的激光束进行滤光处理的滤光装置；以及

用于将经所述滤光装置滤光处理过的所述激光束进行反射的反射镜。

2.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述光束调整组件包括至少两个柱面镜，其中的至少一个所述柱面镜以所述激光发射器发出的所述激光束为轴旋转。

3.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述分光组件包括四个分光镜，四个所述分光镜分别设于正方形的四个角处，激光束照射于第一个分光镜时，形成所述透射支路和所述反射支路，所述透射支路照射于第四个分光镜上，所述反射支路经第二个分光镜和第三个分光镜反射照射于第四个分光镜上，所述透射支路和所述反射支路于上重合，实现调整激光束的能量分布。

4.如权利要求3所述的激光退火装置，其特征在于，所述滤光装置为滤光镜，所述滤光镜设于所述第四个分光镜的激光束射出处，用于接收所述激光束。

5.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述光束调整组件射出的激光束的大小为3英寸至10英寸。

6.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述分光组件射出的激光束的能量密度为300mJ/cm²至500mJ/cm²。

7.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述滤光装置透出激光束的尺寸为3英寸至10英寸。