等离子发生器、退火设备、镀膜结晶化设备及退火工艺制造技术

一种等离子发生器、退火设备、镀膜结晶化设备及退火工艺。该等离子发生器包括气体室、用于向所述气体室输入气体的进气单元、用于给进入所述气体室内的气体施加电场使其电离成为等离子体的阴极和阳极、用于控制等离子发生器温度的冷却水循环单元、以及设置在所述气体室顶面的离子束出口。包含该等离子发生器的退火设备可产生等离子束，可用于对非晶硅薄膜退火，使其结晶成为多晶硅薄膜。

【技术实现步骤摘要】
等离子发生器、退火设备、镀膜结晶化设备及退火工艺
本专利技术的实施例涉及一种等离子发生器、退火设备、镀膜结晶化设备及退火工艺。
技术介绍
在液晶面板行业，通常将非晶硅(a-Si)晶化成多晶硅(p-Si)的晶化技术是准分子激光退火(ExcimerlaserAnnealing，ELA)。对于准分子激光退火，激光器内使用的气体主要包括卤素(Halogen)、氙(Xe)、氖(Ne)和/或氦(He)等工艺气体，气体种类多，用量大；而且，气体寿命为3到5天，即使不使用，到达该时间，也要重新更换设备中的气体。因此，气体消耗量大，给生产厂家带来很大的运营成本。准分子激光退火设备主要包括如下单元/装置：激光器、光学单元、退火单元、控制单元和传输单元。庞大的设备系统占地面积数十平米乃至上百平米，重量可达数十吨。准分子激光退火设备复杂的系统组成，使得维护成本较高，并增加风险概率。另外，准分子激光退火系统的多数部件都是消耗类部件，如激光器的激光管连续使用寿命只有半年左右，但价格却在数百万元以上。除此之外，气体过滤单元(GasPureUnit，GP单元)、高电压单元(HighVoltageUnit，HV单元)、脉冲修正单元(PulseExtentUnit，PEX单元)、光学单元(OpticModuleUnit)等单元价格都十分昂贵，且在一定程度上属于消耗类部件。因此，准分子激光退火的各消耗类部件的频繁更换也带来了巨大的运营成本。从设备的布线角度看，准分子激光退火设备是单台设备，未能实现与其他设备的连线，这种方式增加了人工成本、增大了颗粒物(particle)的引入机会。从工艺角度看，准分子激光退火设备的激光性能会随着气体的消耗有一定的变化，或者说激光稳定性存在局限性。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种等离子发生器、等离子退火设备、镀膜结晶化设备及等离子退火工艺。本专利技术的实施例提供一种新的退火方式和设备，可用于非晶硅薄膜退火，使其结晶成为多晶硅薄膜。本专利技术的实施例提供一种等离子发生器、包含该等离子发生器的等离子退火设备、包含该等离子退火设备的镀膜结晶化设备以及等离子退火工艺，包含该等离子发生器的退火设备可产生等离子束，可用于对非晶硅薄膜退火，使其结晶成为多晶硅薄膜。本专利技术的实施例提供一种等离子发生器，包括：气体室、用于向所述气体室输入气体的进气单元、用于给进入所述气体室内的气体施加电场使其电离成为等离子体的阴极和阳极、用于控制等离子发生器温度的冷却水循环单元、以及设置在所述气体室顶面的离子束出口。例如，该等离子发生器中，所述阳极设置于所述气体室内，所述阴极作为所述气体室的顶面或设置于所述气体室的顶面上。例如，所述阳极和所述阴极的尺寸可调或可更换。例如，该等离子发生器中还包括绝缘板，所述绝缘板设置于所述阳极之下。例如，该等离子发生器中，所述冷却水循环单元包括冷却水水管，在所述阳极中及所述气体室的侧壁上设置所述冷却水水管。本专利技术的实施例还提供一种等离子退火设备，包括真空腔体以及任一上述等离子发生器。例如，该等离子退火设备还包括设置在所述真空腔体上用于给所述等离子体施加加速电场的第一电极板和第二电极板。例如，该等离子退火设备还包括在所述等离子发生器的等离子束路径上设置的用于给所述等离子束施加磁场的磁性件。例如，该等离子退火设备还包括控制单元和用于加载基板的平台，其中，所述控制单元用以控制所述平台在三维空间运动。例如，该等离子退火设备中，所述平台置于所述等离子发生器之上或之下，所述等离子发生器与所述基板之间的距离控制在1～10mm。例如，该等离子退火设备中，所述等离子发生器与所述基板之间的距离控制在3mm。例如，该等离子退火设备中，所述阴极和阳极之间的电场电压控制在1.0～3.0KV。本专利技术的实施例还提供一种镀膜结晶化设备，包括化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)设备和任一上述等离子退火设备，所述等离子退火设备的真空腔体与化学气相沉积设备的真空腔体对接。例如，该镀膜结晶化设备中，所述平台置于所述等离子发生器之上，在所述化学气相沉积设备的真空腔体或者所述等离子退火设备的真空腔体内设置翻转机构，用以将所述平台翻转。本专利技术的实施例还提供一种等离子退火工艺，包括采用等离子体对具有非晶硅薄膜的基板进行退火处理，使所述非晶硅薄膜结晶形成多晶硅薄膜的步骤。例如，该等离子退火工艺中，所述等离子体为氩等离子体。例如，该等离子退火工艺中，所述退火工艺在等离子退火设备中进行，所述退火设备包括真空腔体以及设置于所述真空腔体内的等离子发生器，所述等离子发生器包括气体室、用于向所述气体室输入气体的进气单元、用于给进入所述气体室内的气体施加电场使其电离成为等离子体的阴极和阳极、用于控制等离子发生器温度的冷却水循环单元、以及设置在所述气体室顶面的离子束出口。例如，该等离子退火工艺中，所述阴极和阳极之间的电场电压控制在1.0～3.0KV。例如，该等离子退火工艺中，所述具有非晶硅薄膜的基板置于所述等离子发生器之上或之下。例如，该等离子退火工艺中，所述等离子发生器与所述具有非晶硅薄膜的基板之间的距离控制在1～10mm。例如，该等离子退火工艺中，所述等离子发生器与所述具有非晶硅薄膜的基板之间的距离控制在3mm。例如，该等离子退火工艺中，在退火处理前还包括对所述具有非晶硅薄膜的基板进行烘烤的步骤。例如，该等离子退火工艺中，所述等离子退火设备的真空腔体与化学气相沉积设备的真空腔体对接，在所述对具有非晶硅薄膜的基板进行退火处理之前，无须对烘烤后的基板进行清洁处理。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。图1为ELA过程中对基板扫描过程的示意图；图2为本专利技术一实施例提供的一种等离子发生器剖面示意图；图3为本专利技术一实施例提供的一种等离子发生器立体示意图；图4为本专利技术一实施例提供的一种等离子发生器中的离子束出口示意图；其中(a)为直线型，(b)为环型；图5为本专利技术一实施例提供的一种等离子退火设备剖面示意图；图6为本专利技术一实施例提供的一种等离子退火设备与CVD设备对接形成的镀膜结晶化设备示意图；图7为本专利技术另一实施例提供的一种等离子退火设备与CVD设备对接形成的镀膜结晶化设备示意图；图8为本专利技术一实施例提供的等离子退火(PA)过程示意图；图9为本专利技术另一实施例提供的ELA及PA工艺流程比较；附图标记：1-等离子退火设备；2-CVD设备；3-镀膜结晶化设备；101-气体室；102-进气单元；103-阴极；104-阳极；105-冷却水循环单元；106-离子束出口；107-绝缘板；108-磁性件；109-第一电极板；110-第二电极板；111-气体；112-等离子束；10-等离子发生器；20-平台；30-真空腔体；30’-CVD设备的真空腔体；40-基板；50-控制单元；60-翻转机构；1011-气体室的底面；1021-进气单元的进气管；1051-冷却水水管。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子发生器，包括：气体室；用于向所述气体室输入气体的进气单元；用于给进入所述气体室内的气体施加电场使其电离成为等离子体的阴极和阳极；用于控制等离子发生器温度的冷却水循环单元；以及设置在所述气体室顶面的离子束出口。

【技术特征摘要】
1.一种等离子发生器，包括：气体室；设置在所述气体室的底面上的用于向所述气体室输入气体的进气单元；用于给进入所述气体室内的气体施加电场使其电离成为等离子体的阴极和阳极；用于控制等离子发生器温度的冷却水循环单元；以及设置在所述气体室顶面的离子束出口；其中，所述阳极设置于所述气体室内，所述阴极作为所述气体室的顶面或设置于所述气体室的顶面上。2.根据权利要求1所述的等离子发生器，其中，所述阳极和所述阴极可更换或尺寸可调。3.根据权利要求1所述的等离子发生器，还包括绝缘板，其中，所述绝缘板设置于所述阳极之下。4.根据权利要求1所述的等离子发生器，其中，所述冷却水循环单元包括冷却水水管，在所述阳极中及所述气体室的侧壁上设置所述冷却水水管。5.一种等离子退火设备，包括真空腔体以及权利要求1-4任一项所述的等离子发生器。6.根据权利要求5所述的等离子退火设备，还包括设置在所述真空腔体上用于给所述等离子体施加加速电场的第一电极板和第二电极板。7.根据权利要求5所述的等离子退火设备，还包括在所述等离子发生器的等离子束路径上设置的用于给所述等离子束施加磁场的磁性件。8.根据权利要求5所述的等离子退火设备，还包括控制单元和用于加载基板的平台，其中，所述控制单元用以控制所述平台在三维空间运动。9.根据权利要求8所述的等离子退火设备，其中，所述平台置于所述等离子发生器之上或之下，所述等离子发生器与所述基板之间的距离控制在1～10mm。10.根据权利要求9所述的等离子退火设备，其中，所述等离子发生器与所述基板之间的距离控制在3mm。11.根据权利要求5-10任一项所述的等离子退火设备，其中，所述阴极和阳极之间的电场电压控制在1.0～3.0KV。12.一种镀膜结晶化设...

【专利技术属性】
技术研发人员：田香军，藤野诚治，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11