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【发明授权】快速热退火机_武汉华星光电技术有限公司_201710400260.1 

申请/专利权人:武汉华星光电技术有限公司

申请日:2017-05-31

公开(公告)日:2020-07-03

公开(公告)号:CN107256841B

主分类号:H01L21/67(20060101)

分类号:H01L21/67(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.07.03#授权;2017.11.14#实质审查的生效;2017.10.17#公开

摘要:本发明提出了一种快速热退火机,其包括:多个依次排布降温室,其设置有用于输入物料的入口以及用于输出物料的出口;以及设置在入口周围且用于吸收从降温室的入口输入的热量的第一冷却模块,其中,相邻两个降温室中的一个降温室的入口与另一个降温室的出口相接通。采用这种设计能进一步地提高相邻两个降温室的温差,来实现对基板进行更快地降温,从而可以通过减少降温室的数量方式来降低快速热退火机的成本。

主权项:1.一种快速热退火机,用于对基板进行快速热退火,其特征在于,包括:多个依次排布的降温室,其设置有用于输入物料的入口以及用于输出物料的出口;以及设置在入口周围且用于吸收从降温室的入口输入的热量的第一冷却模块;出口与第一个降温室的入口相接通的升温室以及从升温室向降温室方向依次延伸过所有升温室和降温室的传送机构,传送机构用于将物料从升温室开始依次送过各个降温室;主冷却管,主冷却管与冷却液供给装置相连通,冷却液供给装置用于向主冷却管中输入冷却液,主冷却管设置在传送机构的底部并位于降温室下方的中部区域,主冷却管在该区域内曲折延伸,用于对降温室下方进行冷却;基板在每个降温室停留预定时间,且该降温室将基板降低预设幅度的温度,基板通过多个依次排布的降温室时降低至预定温度值;其中,相邻两个降温室中的一个降温室的入口与另一个降温室的出口相接通。

全文数据:快速热退火机技术领域[0001]本发明涉及一种快速热退火机,尤其涉及一种用于对基板进行快速热退火的快速热退火机。背景技术[0002]LTPS技术低温多晶硅技术逐渐成熟并广泛应用于制作手机等高解析度产品中。采用LTPS技术制作阵列基板时,需要对阵列基板上的半导体器件进行快速热退火处理,例如在Activation活化)、Dehydrogenation去氢)和Pre-compaction预缩等制程阶段中均需要进行快速热退火处理。[0003]快速热退火通常在快速热退火机内完成,现有的流水线式快速热退火机的缺点在于:由于其内的各个腔室相互接通,在降温段容易造成高温侧温度与低温侧温度不均,阵列基板通过降温段时容易造成阵列基板收缩不均匀;同时,由于各个腔室相通,这就难以实现大幅降温,不利于制程调整和通过减少腔室的数量来降低成本。发明内容[0004]针对上述技术问题,本发明的目的是:阵列基板在完成快速热退火时收缩更均匀;通过减少腔室数量来实现降低快速热退火机的制作成本。[0005]本发明提出了一种快速热退火机,其包括:多个依次排布降温室,其设置有用于输入物料的入口以及用于输出物料的出口;以及设置在入口周围且用于吸收从降温室的入口输入的热量的第一冷却模块,其中,相邻两个降温室中的一个降温室的入口与另一个降温室的出口相接通。[0006]在一个具体的实施例中,第一冷却模块环绕降温室的入口。[0007]在一个具体的实施例中,所述第一冷却模块为冷却水管。[0008]在一个具体的实施例中,快速热退火机还包括设置在降温室的出口周围的第二冷却模块,第二冷却模块吸收热量的速度小于第一冷却模块吸收热量的速度。[0009]在一个具体的实施例中,第二冷却模块环绕降温室的出口。[0010]在一个具体的实施例中,所示快速热退火机还包括出口与第一个降温室的入口相接通的升温室以及从升温室向降温室方向依次延伸过所有升温室和降温室的传送机构,所述传送机构用于将基板从升温室开始依次送过各个降温室。[0011]在一个具体的实施例中,所述快速热退火机还包括设置在降温室内且位于传送机构下方的主冷却管。[0012]在一个具体的实施例中,所述快速热退火机还包括设置在降温室内且位于传送机构上方的且朝下设置的出气口,所述出气口用于垂直向下输出冷却气体。[0013]在一个具体的实施例中,所述降温室为长方体空腔,所述出气口设置有五个其中四个出气口分别靠近降温室的四角设置,余下的一个出气口设置在四个,屮气口的由;^设置在中部的出气口的出气速度大于其余四个出气口中任一个出气口的出气速度。B’[0014]在一个具体的实施例中,所述降温室内还设置有设置在所述降温室顶部且在水平面上呈矩阵排列的多个控温加热器,从降温室的入口到降温室的出口方向上,温控加热器的加热功率呈降低的趋势。[0015]采用本发明中的技术方案后,热空气从降温室的入口输入时,第一冷却模块能迅速对其降温,这样就降低了降温室靠入口侧的温度,使得降温室入口侧的温度与降温室内其他部分的温度相当,由此,物料在降温室内的收缩更均匀。这样相应的就能进一步地提高相邻两个降温室的温差,来实现对基板进行更快地降温,从而可以通过减少降温室的数量的方式来降低快速热退火机的成本。附图说明[0016]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:[0017]图1为本发明的一个实施例中的快速热退火机的俯视示意图;[0018]图2为本发明的一个实施例中的第一降温室的正视示意图。[0019]在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式[0020]下面将结合附图对本发明作进一步说明。[0021]如图1所示,快速热退火机1为流水线式结构。快速热退火机丨包括升温区2、与升温区2相邻的降温区3以及依次贯穿升温区2和降温区3的传送机构6。传送机构6用于运输物料,将使物料依次通过升温区2和降温区3。在本实施例中,该物料是矩形的基板5,该基板5可以是阵列基板。基板5在通过升温区2时被快速加热,例如提升至i〇〇TC,基板5在通过降温区3时被快速降温,例如降至室温。[0022]快速热退火机1的升温区2包括多个依次排布的升温室21。升温室21构造成长方体腔室。每个升温室2^内均设置有升温加热器未示出)。升温加热器用于对基板5进行加热以使得基板5温度提高。升温加热器设置在升温室21的顶部。升温加热器可以是红外线加热器。升温加热器设置有多个,呈阵列状排布在升温室21的顶部。每个升温加热器能被单独控制而实现根据基板5的形状要求来调节基板5的收缩形状。升温室21设置有入口22和出口23。升温室以的入口22用于输入基板5,升温室21的出口用于输出基板5。在相邻的两个升温室21中,前一个升,室21的出口与后一个升温室21的入口相互接通。[0023]如图2所示,快速热退火机1的降温区3包括多个依次排布的降温室31。降温室31构造为长方体腔室。降温室31内均设置有用于对基板5降温的降温组件。降温室31设置有入口38和出口39。入口38和出口39分别设置在降温室31的相对的两个侧壁上。降温室31的入口和出口均构造为横截面沿水平方向延伸的长条形。降温室31的入口38用于输入基板5,降温室31的出口39用于输出基板5。在相邻的两个降温室31中,前一个降温室31的出口与后一个降温室31的入□相互接通。升温区2中最后一个升温室21的出口23与降温区3中第—个降温室31的入口38相互连通。[0024]传送机构6依次贯穿各个升温室21和降温室31。传送机构6沿其延伸方向输送基板。在本实施例中,传送机构6为滚筒输送线。传送机构6设置在各个升温室21和降温室31的底部。传送机构6包括多个传动滚筒61以及驱动装置。在每个升温室21和降温室31中,多个传动m筒6i均也置在各个腔室的底部。驱动装置用于驱动多个传动滚筒61向同一方向转动。在降温室31内,传送机构6从降温室w的入口延伸到降温室的出口。基板5通常被承载在托盘4中,托盘4放置在传动滚筒6丨上被传动滚筒61带动。传送机构6将承载有基板5的托盘4依次通过升温室21时,基板5的温度依次升高。传送机构6将承载有基板5的托盘4依次通过降温室31时,基板5的温度依次降低。传送机构6将承载有基板5的托盘4输送到某个降温室31内后会在该降温室31内停留一段时间使得基板5降低一定幅度例如10rC,然后再输送出该降温室31。[0025]降温组件包括设置在降温室31的入口38周围的第一冷却模块32。第一冷却模块32用于吸收从降温室31的入口输入的热量。热空气从降温室31的入口输入时,第一冷却模块32能迅速对其降温,这样就降低了降温室31靠入口侧的温度,使得降温室31入口侧的温度与降温室31内其他部分的温度相当,由此,基板5在降温室31内的收缩更均匀。第一冷却模块32优选为冷却水管。冷却液供给装置向冷却水管中注入冷却液。冷却液在冷却水管中通过时带走降温室31入口持续输入的热量。优选地,第一冷却模块32环绕降温室31的入口设置。这样,第一冷却模块32中部形成一个通道,该通道可以通过承载有基板5的托盘4,同时热气流通过该通道时会被降温。[0026]降温组件还包括设置在降温室31出口周围的第二冷却模块33。第二冷却模块33吸收热量的速度小于第一冷却模块32吸收热量的速度。第二冷却模块33用于吸收该降温室31的出口侧的热量,使得降温室31入口侧和出口侧的温度更接近。由此,基板5在降温室31内收缩更加均匀。第二冷却模块33优选为冷却水管。冷却液供给装置向冷却水管中注入冷却液。冷却液在冷却水管中通过时带走降温室31出口处的热量。优选地,第二冷却模块33环绕降温室31的出口设置。这样,第二冷却模块33中部形成一个通道,该通道可以通过承载有基板5的托盘4,同时热气流通过该通道时会被降温,这样就避免将热量输出到下一个降温室31〇[0027]降温组件还包括主冷却管M。主冷却管34与冷却液供给装置相连通,冷却液供给装置用于向主冷却管M中输入冷却液。主冷却管34为冷却液通道,该冷却液可以是水。主冷却管34设置在传送机构6的底部,并位于降温室31下方的中部区域。主冷却管34布置满该区域。主冷却管34在该区域内曲折延伸,例如,在水平面上呈s型延伸。主冷却管34用于对降温室31下方的冷却。主冷却管34主要从托盘4的下方对托盘4以及托盘4内的基板5进行冷却。冷却液的比热容通常较大,采用主冷却管34对降温室31下部空间进行降温能减小整个降温室31内的温度波动。[0028]降温组件还包括气冷管组35。气冷管组35包括进气管36以及出气管37。进气管36用于向降温室31内输入冷却气体。冷却气体优选为氮气。出气管37用于将降温室31内的气体排出以维持降温室31内气压平衡。进气管36设置在降温室31的顶部并向下延伸。进气管36的出气口设置在传送机构6的上方,出气口朝下,出气口用于沿竖直方向向下吹气。承载有基板5的托盘4被输送到进气口的出口。出气管37设置在降温室31的底部,在本实施例中,出气管37设置在主冷却管:34的下方。进气管3e从基板5的上方对基板5进行吹气以使得基板5冷却。进气管3e中的冷却气体沿基板5的表面快速流过时能极快的降低基板5的温度,并且基板5各个部分温度降低的速率较为均匀,同时采用风冷还能避免污染基板5。优选地,进气管36至少设置五根,一根进气管36设置在降温室31的中部,其余四根进气管36分别设置在降温室31的四个角上,设置在中部的进气管36通过的气流流量大于其余四根中任意一根进气管36的气流流量。这样,出气口80设置有五个,其中四个出气口80分别靠近降温室31的四角设置,余下的一个出气口80设置在四个出气口80的中部,设置在中部的出气口80的出气速度大于其余四个出气口80中任一个出气口80的出气速度。角落上的四根进气管36能分别对基板5的四个角进行辅助散热,使得基板5上的各处降温速度更均匀。中部的进气管36输出的大风量能实现面板快速降温,同时也对整个基板5上的气流进行引导使得气流都是从基板5的中部向基板5四周扩散,避免在基板5上形成紊流使得基板5降温不均匀。[0029]每个降温室31中还设置有多个控温加热器7,例如16个。多个控温加热器7设置在降温室31的顶部。多个控温加热器7在水平面上呈矩阵状排列。控温加热器7优选采用红外加热器。控温加热器7在加热时竖直向下进行辐射。这样,当基板5平铺在控温加热器7的下方时,每个控温加热器7的热辐射均照射基板5上的一块区域。在从降温室31的入口到降温室31的出口的方向上,控温加热器7的加热功率呈降低的趋势。这样,控温加热器7能降低降温室31入口处温度高而降温温室出口处温度低而带来的基板5减温不均匀程度。[0030]虽然己经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

权利要求:1.一种快速热退火机,用于对基板进行快速热退火,其特征在于,包括:多个依次排布降温室,其设置有用于输入物料的入口以及用于输出物料的出口;以及设置在入口周围且用于吸收从降温室的入口输入的热量的第一冷却模块;其中,相邻两个降温室中的一个降温室的入口与另一个降温室的出口相接通。2.根据权利要求1所述的快速热退火机,其特征在于,第一冷却模块环绕降温室的入□〇3.根据权利要求1或2所述的快速热退火机,其特征在于,所述第一冷却模块为冷却水管。4.根据权利要求1或2所述的快速热退火机,其特征在于,快速热退火机还包括设置在降温室的出口周围的第二冷却模块,第二冷却模块吸收热量的速度小于第一冷却模块吸收热量的速度。5.根据权利要求4所述的快速热退火机,其特征在于,第二冷却模块环绕降温室的出口。6.根据权利要求1或2所述的快速热退火机,其特征在于,所示快速热退火机还包括出口与第一个降温室的入口相接通的升温室以及从升温室向降温室方向依次延伸过所有升温室和降温室的传送机构;所述传送机构用于将物料从升温室开始依次送过各个降温室。7.根据权利要求6所述的快速热退火机,其特征在于,所述快速热退火机还包括设置在降温室内且位于传送机构下方的主冷却管。8.根据权利要求6所述的快速热退火机,其特征在于,所述快速热退火机还包括设置在降温室内且位于传送机构上方的且朝下设置的出气口;所述出气口用于垂直向下输出冷却气体。9.根据权利要求8所述的快速热退火机,其特征在于,所述物料为矩形的基板,所述降温室为长方体空腔;所述出气口设置有五个,其中四个出气口分别靠近降温室的四角设置,余下的一个出气口设置在四个出气口的中部;设置在中部的出气口的出气速度大于其余四个出气口中任一个出气口的出气速度。10.根据权利要求6所述的快速热退火机,其特征在于,所述降温室内还设置有设置在所述降温室顶部且在水平面上呈矩阵排列的多个控温加热器;从降温室的入口到降温室的出口方向上,温控加热器的加热功率呈降低的趋势。

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