JP2005197679A - レーザーマスク、レーザー結晶化方法、これを利用した表示素子、及び表示素子の製造方法 - Google Patents

レーザーマスク、レーザー結晶化方法、これを利用した表示素子、及び表示素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2005197679A
JP2005197679A JP2004366569A JP2004366569A JP2005197679A JP 2005197679 A JP2005197679 A JP 2005197679A JP 2004366569 A JP2004366569 A JP 2004366569A JP 2004366569 A JP2004366569 A JP 2004366569A JP 2005197679 A JP2005197679 A JP 2005197679A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
laser
region
block
crystallization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004366569A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4405902B2 (ja
Inventor
Jaesung You
イェ−サン・ユ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Display Co Ltd
Original Assignee
LG Philips LCD Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Philips LCD Co Ltd filed Critical LG Philips LCD Co Ltd
Publication of JP2005197679A publication Critical patent/JP2005197679A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4405902B2 publication Critical patent/JP4405902B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02422Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02488Insulating materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02587Structure
    • H01L21/0259Microstructure
    • H01L21/02595Microstructure polycrystalline
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656Special treatments
    • H01L21/02664Aftertreatments
    • H01L21/02667Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02678Beam shaping, e.g. using a mask
    • H01L21/0268Shape of mask
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656Special treatments
    • H01L21/02664Aftertreatments
    • H01L21/02667Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02691Scanning of a beam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

【課題】一定のパターンを有するスリットをマスクに適用し、このようなスリットの反復性を考慮してレーザー結晶化を進行させることにより、X−オーバーラップ及びY−オーバーラップのない均一な結晶化特性を有する薄膜を得る。
【解決手段】レーザー結晶化方法は、半導体膜が形成されている基板を提供する段階と、前記基板上に、複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成され、これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、これらの位置は互いに異なることを特徴とするマスクを位置させる段階と、前記マスクを介してレーザービームを照射して前記半導体膜を結晶化させる段階とを含む。
【選択図】図5

Description

本発明は、レーザーマスク及びこれを利用した結晶化方法に関し、より詳しくは、シリコン薄膜の結晶化特性を向上させることができるレーザーマスク及びこれを利用した結晶化方法に関する。
最近、情報ディスプレイへの関心が高まり、携帯可能な情報媒体を利用しようとする要求が高まることによって、既存の表示装置であるブラウン管(Cathode Ray Tube;CRT)を代替する、軽量の薄膜型平板表示装置(Flat Panel Display;FPD)に関する研究及び商業化が重点的に行われている。特に、このような平板表示装置のうち液晶表示装置(Liquid Crystal Display;LCD)は、液晶の光学的異方性を利用してイメージを表示する装置であって、解像度、カラー表示及び画質などに優れており、ノートブックやデスクトップモニタなどに活発に適用されている。
前記液晶表示装置に主に用いられる駆動方式である能動マトリックス(Active Matrix;AM)方式は、非晶質シリコン薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)をスイッチング素子として使用して画素部の液晶を駆動する方式である。
非晶質シリコン薄膜トランジスタ技術は、1979年英国のLeComberなどにより概念が確立され、1986年に3インチ液晶の携帯用テレビとして実用化され、最近、50インチ以上の大面積の薄膜トランジスタ液晶表示装置が開発された。
しかしながら、前記非晶質シリコン薄膜トランジスタの電気的移動度(<1cm/Vsec)としては、1Mhz以上の高速動作を要求する周辺回路に利用するのには限界がある。これにより、前記非晶質シリコン薄膜トランジスタに比べて電界効果移動度の大きい、多結晶シリコン薄膜トランジスタを利用して、ガラス基板上に画素部と駆動回路部を同時に集積する研究が活発に進行している。
多結晶シリコン薄膜トランジスタ技術は、1982年に液晶カラーテレビが開発された以来、カムコーダのような小型モジュールに適用されており、低い感光度及び高い電界効果移動度を有しており、駆動回路を基板に直接製作できるという利点がある。
移動度の増加は、駆動画素数を決定する駆動回路部の動作周波数を向上させることができ、これにより、表示装置の高精細化が容易になる。且つ、画素部の信号電圧の充電時間の減少により伝達信号の歪曲が減り、画質の向上を期待することができる。
一方、このような多結晶シリコン薄膜トランジスタを製作する方法としては、多結晶シリコン薄膜を基板上に直接蒸着する方法、及び基板上に非晶質シリコン薄膜を蒸着した後に熱処理して結晶化する方法などがある。特に、低価のガラス基板を使用するためには低温工程が要求され、駆動回路部の素子に利用するためには薄膜トランジスタの電界効果移動度を向上させる方法が要求される。
このとき、非晶質シリコン薄膜を結晶化する熱処理方法としては、固相結晶化(Solid Phase Crystallization;SPC)方法、及びエキシマレーザーアニール(Eximer Laser Annealing;ELA)方法などがある。
前記固相結晶化は、例えば、600℃内外の温度で多結晶シリコン薄膜を形成するための方法であって、ガラス基板上に非晶質シリコン薄膜を形成した後、約600℃で数時間〜数十時間の間加熱処理を施すことにより、非晶質シリコン薄膜を結晶化する方法である。前記固相結晶化方法により得られた多結晶シリコン薄膜は、通常、数μm水準の比較的大きいグレイン(粒径)を有するが、前記グレイン内に欠陥が多く形成されるという欠点がある。このような欠陥は、多結晶シリコン薄膜トランジスタのグレイン境界としては悪くないが、薄膜トランジスタの性能に良くない影響を及ぼすことが知られている。
エキシマレーザーアニール方法は、低温で多結晶シリコン薄膜トランジスタを製造する核心的な方法であって、高いエネルギーを有するレーザービームを非晶質シリコン薄膜に数十nsec照射することにより、前記非晶質シリコン薄膜を結晶化する方法である。非常に短い時間に非晶質シリコンの溶融及び結晶化がなされるので、ガラス基板が全く損傷を受けないという利点がある。
また、エキシマレーザーを利用して製作された多結晶シリコン薄膜は、他の一般的な熱処理方法により製作された多結晶シリコン薄膜より電気的特性が優れているという利点がある。例えば、一般的に、非晶質シリコン薄膜トランジスタの電界効果移動度は、0.1〜0.2cm/Vsec程度で、一般的な熱処理方法により製作された多結晶シリコン薄膜トランジスタの電界効果移動度は、10〜20cm/Vsec程度であるのに対し、前記エキシマレーザーを利用して製作された多結晶シリコン薄膜トランジスタは、100cm/Vsecを超える電界効果移動度を有する(IEEE Trans. Electron Devices, vol.36, no.12, p.2868, 1989)。
以下、レーザーを利用した結晶化方法について詳細に説明する。
図17は、照射されるレーザーエネルギー密度に対する結晶化したシリコン薄膜のグレインサイズを示すグラフである。
図に示すように、第1領域I及び第2領域IIでは、レーザーエネルギー密度が増加するほど、結晶化した多結晶シリコン薄膜のグレインサイズが増加していることが分かる(IEEE Electron Dev. Lett., DEL-7, 276, 1986)。しかしながら、第3領域III(特定のエネルギー密度Ec以上のエネルギーが照射される領域)では、結晶化した多結晶シリコン薄膜のグレインサイズが急激に減少することが分かる。
即ち、照射されるレーザーエネルギー密度によってシリコン薄膜の結晶化メカニズムが異なるということが分かり、これを詳細に説明すると次のようになる。
図18〜図20は、図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図で、各レーザーエネルギー密度による結晶化過程を順次示している。
このとき、レーザーアニールによる非晶質シリコンの結晶化メカニズムは、レーザー照射条件(レーザーエネルギー密度、照射圧力、基板温度など)、及び非晶質シリコン薄膜の物性的、幾何学的特性(吸収係数、熱伝導度、質量、不純物含有度、厚さなど)など、様々な要因により影響を受ける。
まず、図18A〜図18Cは、図17に示すグラフの第1領域Iに対するシリコン結晶化メカニズムを順次示す断面図であって、前記第1領域Iは、部分溶融領域であり、非晶質シリコン薄膜12は、点線部分まで結晶化がなされ、このとき形成されるグレイン30のサイズは、数百Å程度である。
即ち、バッファ層11が形成された基板10上の非晶質シリコン薄膜12に第1領域Iのレーザーが照射されると、前記非晶質シリコン薄膜12は溶けるが、レーザービームに直接露出する非晶質シリコン薄膜12の表面には強いレーザーエネルギーが照射され、非晶質シリコン薄膜12の下部には相対的に弱いレーザーエネルギーが照射されることによって、非晶質シリコン薄膜12の一定部分のみが溶融されて部分的な結晶化が起こる。
このとき、レーザー結晶化による結晶成長過程は、第1過程がレーザーの照射による非晶質シリコン表面層の1次溶融で、第2過程が1次溶融層の固相化による潜熱の発生及びこれによる下部層の2次溶融で、第3過程が固相化を通しての結晶成長で、以下にこのような結晶成長過程について詳細に説明する。
レーザーが照射された非晶質シリコン薄膜は、溶融温度(1000℃)を上回るようになって液相状態に1次溶融される。次いで、前記1次溶融層は、下部シリコン及び基板との高い温度差が発生して固相核生成及び固相化が発生するまで急激に冷却される。レーザーの照射による溶融層は、固相核生成及び固相化が起こるまで維持され、このような溶融状態は、蒸発が起こらない範囲では、レーザーエネルギー密度が高いほど、または外部への熱放出が少ないほど長い間持続する。また、1次溶融層は、結晶質シリコンの溶融温度(1400℃)より低い温度(1000℃)で溶融されるので、前記溶融層は、冷却されて相変化以下の温度に下がる過冷却状態に維持され、このような過冷却状態が大きいほど、即ち、薄膜の溶融温度が低いか、または冷却速度が速いほど、固相化時における核生成率の増加をもたらし、微細な結晶成長をなすようになる。
1次溶融層が冷却されて固相化が開始すると、結晶核を中心に上方に結晶成長がなされ、このとき、1次溶融層の液相から固相への相変化による潜熱が放出されて、固体状態の下部非晶質シリコン薄膜を2次溶融させ、再び固相化を通してのこのような過程が繰り返されて結晶が成長する。このとき、下部の2次溶融層は、1次溶融層に比べて、さらに過冷却された状態で核生成率が増加して結晶のサイズが小さくなる。
従って、レーザーアニールによる結晶化時に結晶化特性を向上させるためには、固相化による冷却速度を遅らせることが効果的な方法であり、これにより、基板の加熱、二重ビームの照射、バッファ絶縁層の挿入などのように、吸収されたレーザーエネルギーの外部への熱放出を抑制して冷却速度を遅らせる方法を用いることができる。
図19A〜図19Cは、図17に示すグラフの第2領域IIに対するシリコン結晶化メカニズムを順次示す断面図であって、前記第2領域IIは、準完全溶融領域を示す。
図に示すように、3000〜4000Å程度の比較的大きいサイズのグレイン30A〜30Cを有する多結晶シリコン薄膜が下部バッファ層11の界面まで形成されている。
即ち、完全な溶融エネルギーでないほぼ完全な溶融エネルギーを非晶質シリコン薄膜12に照射すると、バッファ層11と近接した領域まで非晶質シリコン薄膜12が溶融される。このとき、前記溶融された非晶質シリコン薄膜12´とバッファ層11との界面に溶けない固体シード35が存在して、前記シードが結晶化核として作用して側面成長を誘導することにより、比較的大きいグレイン30A〜30Cが形成される(J. Appl. Phys. 82, 4086)。
しかしながら、前記結晶化は、溶けない固体シード35がバッファ層11との界面に残っているようなレーザーエネルギーを照射しなければ可能でない方法であるので、製法する手段が非常に狭いという欠点を有する。且つ、前記固体シード35が不均一に生成されるため、結晶化した多結晶シリコン薄膜のグレイン30A〜30Cが互いに異なる結晶化方向、即ち、互いに異なる結晶化特性を有するようになるという欠点を有する。
最後に、図20A〜図20Cは、図17に示すグラフの第3領域IIIに該当する完全溶融領域に対する結晶化メカニズムを示す断面図である。
図に示すように、前記第3領域IIIに該当するエネルギー密度では、非常に小さいサイズのグレイン30が不規則に形成されている。
即ち、レーザーエネルギー密度が一定水準(Ec)以上になるときは、非晶質シリコン薄膜12に充分なエネルギーが加えられて、前記非晶質シリコン薄膜12が全て溶融され、グレインに成長することができる固体シードが残らないようになる。その後、強いエネルギーのレーザーの照射により溶融されたシリコン薄膜12´は、急激な冷却過程を経ながら多数の均一な核35が生成され、その結果、微細なグレイン30が形成されるようになる。
一方、前記レーザー結晶化としては、パルス状のレーザーを利用したエキシマレーザーアニール方法が主に用いられるが、近来、グレインを横方向に成長させて結晶化特性を画期的に向上させた順次的横方向結晶化(Sequential Lateral Solidification;SLS)方法が提案されて広く研究されている。
前記順次的横方向結晶化は、グレインが、液相シリコンと固相シリコンとの境界面で、前記境界面に対し垂直方向に成長することを利用したもので(Robert S. Sposilli, M. A. Crowder, and James S. Im, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol.452, 956〜957, 1997)、レーザーエネルギーの大きさ及びレーザービームの照射範囲を適宜調節して、グレインを所定の長さだけ側面成長させることにより、シリコングレインのサイズを向上させることができる結晶化方法である。
このような順次的横方向結晶化は、横方向結晶化の一例であり、以下に前記横方向結晶化に対する結晶化メカニズムについて図を参照して説明する。
図21A〜図21Cは、一般的な横方向結晶化による結晶化過程を順次示す断面図である。
まず、図21Aに示すように、非晶質シリコン薄膜112が完全に溶融されるエネルギー密度以上(即ち、前述の図17における第3領域III)のレーザーが照射されると、前記レーザーの照射を受けた部分の非晶質シリコン薄膜112は、完全に溶融される。
このとき、レーザーが照射される照射領域と照射されない非照射領域とは、予めパターン化されたマスクを利用することで可能になる。
このとき、図21B及び図21Cに示すように、非晶質シリコン薄膜112に充分なエネルギーのレーザーが照射されるため、前記非晶質シリコン薄膜112を完全に溶かすが、一定の間隔のビームを用いて溶かすため、レーザーが照射されない非照射領域のシリコン薄膜112と溶融されたシリコン薄膜112´との境界面に存在する固相シリコンを核として結晶が成長するようになる。
即ち、レーザーエネルギーの照射が終わった直後から、溶融されたシリコン薄膜112´は、左右面、即ち、レーザーが照射されない非照射領域を通して冷却されるようになる。これは、シリコン薄膜112、112´下部のバッファ層111またはガラス基板110より、左右面の固相非晶質シリコン薄膜112がさらに大きな熱伝導度を有するためである。
従って、溶融されたシリコン薄膜112´は、中央部より左右の固相と液相との界面で優先的に核形成温度に到達し、その部分で結晶核が形成される。結晶核が形成された後は、温度の低い側から高い側に、即ち、界面から中央部にグレイン130A、130Bの横方向成長が起こる。
このような側面結晶成長により、大きいグレイン130A、130Bが形成され、且つ、第3領域IIIのエネルギーで工程を進行するので、製法手段が広いという利点を有する。
しかしながら、このような順次的横方向結晶化においては、グレインのサイズを増加させるために、マスクまたはステージを複数回繰り返して微少移動させて結晶化を進行させるため、所望の領域全体に対し結晶化をなすためには、結晶化に多大な時間を要し、これにより、全体工程時間が増加して工程収率が減少するという問題点があった。
本発明は、このような問題を解決するためのもので、従来に比べて同面積に対する結晶化をさらに迅速に進行させることにより、生産収率を向上させることができるレーザーマスク及びこれを利用した結晶化方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、X−オーバーラップ及びY−オーバーラップが生じないように結晶化工程を改善することによって、レーザーのオーバーラップによるショットマークが除去されて、均一な結晶化特性を有する薄膜を得ることができるレーザーマスク及びこれを利用した結晶化方法を提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、前述の結晶化方法を用いて製作した結晶化特性が向上したシリコン薄膜を備えた液晶表示素子及びその製造方法を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明によるレーザーマスクは、複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成され、これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、これらの位置は互いに異なることを特徴とする。
そして、前記のレーザーマスクを利用した結晶化方法は、半導体膜が形成されている基板を提供する段階と、複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成され、これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、これらの位置は互いに異なることを特徴とするマスクを前記基板上に位置させる段階と、前記マスクを介してレーザービームを照射して前記半導体膜を結晶化させる段階とを含む。
一方、前述の方法により結晶化した結晶質シリコンを利用して製作した表示素子は、交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲートラインとデータラインとの交差領域に形成され、隣接する3つの結晶が1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンを形成する複数の円形状の結晶からなる多結晶シリコン層により構成される薄膜トランジスタとを含む。
また、本発明の他の表示素子は、交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲートラインとデータラインとの交差領域に形成され、隣接する3つの結晶が1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンを形成する複数の正多角形状の結晶からなる多結晶シリコン層により構成される薄膜トランジスタとを含む。
また、前記表示素子の製造方法は、基板上に、交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインを形成する段階と、前記基板上に、半導体膜を形成する段階、前記基板上に、複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成され、これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、これらの位置は互いに異なることを特徴とするマスクを前記基板上に位置させる段階、並びに前記マスクを介してレーザービームを照射して前記半導体膜を結晶化させる段階からなる、前記ゲートラインとデータラインとの交差領域に薄膜トランジスタを形成する段階とを含む表示素子の製造方法を含む。
本発明によるレーザーマスク及びこれを利用した結晶化方法においては、一定のパターンを有するスリットをマスクに適用し、このようなスリットの反復性を考慮してレーザー結晶化を進行させることによって、X−オーバーラップ及びY−オーバーラップ、即ち、ショットマークが除去されて結晶化特性が向上した多結晶シリコン薄膜が得られる。
また、このように結晶化特性が向上した多結晶シリコン薄膜を利用して液晶表示素子を製作する場合は、アクティブ層の結晶化特性の向上により、素子の特性及び信頼性が向上するという効果が得られる。
また、前記ショットマークの除去により、液晶表示パネルの画質が改善するという効果が得られる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図1Aは、本発明の順次的横方向結晶化に使用されるレーザーマスクを示す例示図で、一般的な結晶化工程に比べて結晶化時間を短縮できるように設計されたマスクを示す。
図に示すように、レーザーマスク270は、縦方向及び横方向に所定の長さを有する矩形状の透過領域273を有するスリット状のパターン275を含んでいる。
前記レーザーマスク270は、光を透過させる矩形状の2つの透過領域273と、光を遮断する遮断領域274とからなり、前記スリット275の透過領域273を透過したレーザービームは、透過領域273の形状(即ち、矩形)に従って、所定のシリコン薄膜を結晶化する。
しかしながら、図1Bに示すように、このように結晶化したシリコン薄膜のエッジ部Eは、レーザービームの回折により、実質的にマスクパターン、即ち、スリット275状に結晶化することなくラウンド状を有するようになるが、以下にこれを詳細に説明する。
参考として、図1Bにおいて、結晶化したシリコン薄膜のエッジ部E内の点線は、前記結晶化に使用されたマスク270のスリット275の形状を示している。
図2は、図1Bに示す結晶化したシリコン薄膜のエッジ部Eを拡大して示す平面図で、図に示すように、前記エッジ部Eの中央であるA領域には、シリコン薄膜を十分に溶かす程度の完全溶融エネルギーが照射されて、スリット275と類似した形状に結晶化パターンが形成されるが、前記エッジ部Eの角部であるB領域に対応するスリット275のエッジ部には、レーザービームの回折により、シリコン薄膜を十分に溶かすことができる部分溶融エネルギー以下のレーザービームが照射されることとなり、結果的に、エッジ部Eは、凸状のラウンド状を有するようになる。
これは、前記ラウンド状を有する結晶化したシリコン薄膜のエッジ部Eにおけるグレインが、前記ラウンド状に溶融された境界面に位置した非晶質シリコン薄膜を核として成長するので、第1グレイン230Aと異なる方向に成長した第2グレイン230Bが形成されるためである。即ち、前記第2グレイン230Bは、第1グレイン230Aと異なる結晶化特性を有し、その結果、結晶化したシリコン薄膜内に不連続的な領域が存在するようになる。
このとき、前記結晶化したシリコン薄膜の凸状のエッジ部Eである不連続領域は、その幅Wだけ異なる結晶化特性を有するので、前記シリコン薄膜を液晶表示素子に適用するためには、前記不連続領域の幅Wを減らすことが重要である。
以下、このようなマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する結晶化工程を説明する。
図3A〜図3Cは、図1Aに示すマスク270を用いてシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す平面図である。
まず、図3Aに示すように、前述の図1Aに示すマスク270を基板210上に位置させ1次レーザービームを照射して、前記基板210上に蒸着された非晶質シリコン薄膜212の結晶化を進行させる。
このとき、結晶化する領域は、前記マスク270の透過領域273に対応する部分であり、マスク270の透過領域が2つであると、横方向に所定の長さを有して2つの結晶化領域が形成される。
即ち、矩形状のスリット275が形成されているマスク270を適用して、基板210の表面に1次レーザービームを照射すると、前記スリット275を通してレーザーが照射されたシリコン薄膜は、上下境界面に位置した非晶質シリコン薄膜212を核として横方向に成長した第1グレイン230Aを有するようになる。
このとき、前記結晶化したシリコン薄膜212´のエッジ部は、前述したように、レーザービームの回折により、実質的にマスクパターン、即ち、スリット275の形状に結晶化することなくラウンド状を有するようになるが、前記ラウンド状を有する結晶化したシリコン薄膜212´のエッジ部では、前記ラウンド状に溶融された境界面に位置した非晶質シリコン薄膜212を核として成長するので、前記第1グレイン230Aと異なる方向に成長した第2グレイン230Bが形成される。
即ち、前記第2グレイン230Bは、第1グレイン230Aと異なる結晶化特性を有し、結晶化したシリコン薄膜に不連続的な領域が存在するようになる。
このような1次結晶化が完了すると、前記基板210が載置されたステージ(図示せず)またはマスク270を、前記マスク270パターン(即ち、スリット275パターン)の横方向の長さより短く移動させた後、2次レーザービームを照射して、連続的にX軸方向への結晶化を進行させる。
例えば、前記ステージをX軸方向に移動させて、前記スリット275パターンが結晶化したシリコン薄膜212´の不連続領域280に重なるようにし、基板210の表面に2次レーザービームを照射すると、図3Bに示すように、1次結晶化により結晶化したシリコン薄膜212´パターンと同一の2次結晶化パターン212´´が、前記1次結晶化シリコン薄膜212´の不連続領域280と重なるようにX軸方向に形成される。
その後、前記基板210の表面に同一の方法で3次レーザービームを照射すると、前記2次結晶化により結晶化したシリコン薄膜212´´パターンと同一の3次結晶化パターン212´´´が、前記2次結晶化シリコン薄膜212´´の不連続領域280と重なるように形成される。
このとき、前記不連続領域280の幅Wが広いほど、次のショットのためのレーザービームのオーバーラップ領域が広くなり、その結果、全体結晶化時間が増加するという問題点が発生する。前記結晶化したシリコン薄膜212´、212´´、212´´´の不連続領域280は、互いに異なる結晶化特性を有し、且つ、前記不連続領域280周囲のシリコン薄膜212は、結晶化することなく非晶質状態で残っているため、次のショットは、前記不連続領域280が重なるようにオーバーラップさせるべきである。
次いで、前述の方法によるX軸方向への結晶化が完了すると、前記マスク270またはステージをY軸方向に(ステージを移動させる場合は−Y軸方向に)所定距離移動させる。
その後、図3Cに示すように、1次結晶化工程が終わった部分から再びX軸方向へのレーザー照射工程を進行する。
前述の結晶化を繰り返して進行させると、多結晶シリコン薄膜は、定常状態のグレインを有する複数の第1領域P1と、これらの第1領域P1間に存在し、結晶化特性が異なる不連続領域である第2領域P2とが存在するようになるという問題点がある。
即ち、前述の結晶化特性が異なる不連続領域の存在は、前記結晶化した薄膜を利用して製作した液晶表示素子の特性不均一をもたらし、その結果、液晶表示装置の質を低下させるという問題が発生する。
また、前記不連続領域周囲のシリコン薄膜は、結晶化することなく非晶質シリコン状態で残っているため、次のショットは、前記不連続領域が重なるようにオーバーラップさせるべきである。一方、前記不連続領域が重なったオーバーラップ領域(即ち、X−オーバーラップ領域)は、前述のレーザー結晶化工程によるショットマークで、液晶表示装置や有機EL(Organic Light Emitting Diodes;OLED)の素子への適用時に画質不良や素子特性不均一をもたらすという問題を発生させる。
一方、前記の結晶化には適用していないが、前記グレインをY軸方向に成長させてグレインサイズを増加させるために、マスクをY軸方向にオーバーラップさせて繰り返して結晶化を進行させることもできるが、このとき、Y軸方向へのオーバーラップ領域(即ち、Y−オーバーラップ)によるショットマークが問題となり得る。
また、前述のショットマークの問題は、前述した移行方式を利用するレーザーマスクパターンだけでなく、図4に示すシングルスキャン方式のレーザーマスク370の場合にも重要な問題となっている。
即ち、前記ショットマークの問題は、レーザービームがオーバーラップする全ての結晶化方法において解決すべき問題である。
従って、本発明においては、前記レーザービームがオーバーラップする部分をマスクパターンの周期性を利用して除去したレーザーマスク及びこれを利用した結晶化方法を提供する。
即ち、一定の周期性を有するスリットパターンをレーザーマスクに3つのブロックに分けて構成し、前記パターンの反復性を利用してレーザービームを3−ショットで照射するが、このとき、前記3−ショットにより結晶化したシリコン薄膜は、前記パターンの周期性により、X−オーバーラップ及びY−オーバーラップのない均一な結晶化特性を有するようになる。
前記3つのブロックに分けられるマスクパターンは、3−ショットにより、ショットマークのない放射状の均一なグレインが成長されるが、以下にこれを詳細に説明する。
まず、前述したような周期性を有するパターン、及びこれを本発明によるレーザーマスクに構成する方法について説明する。
図5は、本発明によるレーザーマスクに周期性を有するパターンを構成する方法を示す例示図である。このとき、本発明によるレーザーマスクは、周期性を有する3種のパターンに区分される3−ブロックから構成することができる。
図に示すように、本発明によるレーザーマスクは、ショットマークを除去するために、前記レーザーマスクに円形状のビーム通過領域A、B、Cを構成する場合において、レーザーマスクを大きく3つに分け、第1のブロックには、A位置を有するレーザービーム通過領域(即ち、円形状のマスクパターン)475Aを形成し、第2のブロックには、BまたはCの位置を有するビーム通過領域475Bまたはビーム通過領域475Cを形成する。
また、第3のブロックには、残りのCまたはB位置(前記第2のブロックが、B位置を有する場合はC位置、C位置を有する場合はB位置)を有するビーム通過領域475Cまたはビーム通過領域475Bを形成する。即ち、円形状のマスクパターン475A〜475Cを、レーザー結晶化マスクに3つのブロックに分けて形成する。
一方、図5においては、C位置のビーム通過領域475Cを基準に(即ち、前記C位置のビーム通過領域475Cを中心に)、本発明によるレーザーマスクにパターンを構成する方法を示しているが、A位置のビーム通過領域475AまたはB位置のビーム通過領域475Bを基準にすることもできる。基準点の前記ビーム通過領域475Cを中心にその周囲には、基準点の前記ビーム通過領域475Cを除いたA位置のビーム通過領域475A及びB位置のビーム通過領域475Bが構成されている。
また、前記の3種のパターン475A〜475Cを有するレーザーマスクを用いて非晶質シリコン薄膜を結晶化した場合、前記隣接する3種のマスクパターン475A〜475Cが1つずつ集まって1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって、図に示すように正六角形のパターンをなして結晶化する。
即ち、前記正六角形パターンの中心は、第2のブロックに形成される、即ち、C位置のマスクパターン475CまたはB位置のマスクパターン475Bが中心に位置し、その周囲に前記パターンと異なるパターン(即ち、パターンの中心にC位置のマスクパターン475Cが位置する場合は、A位置のマスクパターン475A及びB位置のマスクパターン475B)が位置する。
且つ、前記3種のパターン475A〜475Cを順に用いて非晶質シリコン薄膜を結晶化した場合、前記隣接する3種のマスクパターン475A〜475Cは、それぞれ前記正三角形の頂点に位置する。
一方、本発明において、ショットマークなしに3−ショットにより全ての領域を結晶化するために、前記ビーム通過領域であるマスクパターン475A〜475Cは、前記マスクパターン475A〜475Cのサイズと、各マスクパターン475A〜475C間の間隔間に所定の関係式を満足すべきであるが、以下にこれを図に基づいて説明する。
図6は、図5において、本発明によるレーザーマスクのビーム通過領域の大きさを示す例示図で、A位置のビーム通過領域を示している。
図に示すように、各ビーム通過領域(ここでは、A位置のビーム通過領域475A)の半径をRとし、前記ビーム通過領域475Aの中心間の距離をLとすると、ビーム通過領域475Aの半径Rは、全体領域を結晶化するために次の数式を満足すべきである。
L/3≦R<L/2 (1)
ここで、ビーム通過領域、即ち、マスクパターン475A〜475Cの半径Rは、3−ショットにより全体領域が結晶化するようにL/3より大きいか等しく、各マスクパターン475A〜475Cが互いに接する条件であるL/2より小さい。
以下、このように構成された円形状のマスクパターンを3つのブロックに分けてレーザー結晶化マスクに構成した実施形態を詳細に説明する。
まず、図7は、図5における本発明によるレーザーマスクを用いて、3−ブロックに区分されるマスクパターンを構成する方法を示す例示図である。
図に示すように、図5に示す正六角形のパターンから、前記正六角形を構成する正三角形の角部に沿って各マスクパターン575A〜575Cを順に延長して位置させる。即ち、第1行において、マスクパターン575A〜575Cは、A位置のマスクパターン575A、C位置のマスクパターン575C、B位置のマスクパターン575Bの順に、X軸方向に反復的に位置する。
このとき、第2行においては、前記第1行に位置するマスクパターン575A〜575Cから、正三角形の辺の長さL´の1/2に該当する位置だけX軸に移動して、前記正三角形を構成するマスクパターン575A〜575Cと異なるマスクパターン575A〜575Cが位置するようになる。
即ち、前記第2行において、マスクパターン575A〜575Cは、X軸方向にL´/2だけ移動して、B位置のマスクパターン575B、A位置のマスクパターン575A、C位置のマスクパターン575Cの順に、X軸方向に反復的に位置する。且つ、前記第2行の3種のマスクパターン575A〜575Cは、それぞれ前記第1行の隣接する二種のマスクパターン575A〜575Cと共に正三角形を構成する。
また、前記第1行及び第3行(即ち、奇数行)は互いに同様に構成され、前記第2行及び第4行(即ち、偶数行)は互いに同様に構成される。
一方、各列には、同一種類のマスクパターン575A〜575Cが反復的に位置するが、X軸方向にA位置のマスクパターン575A、B位置のマスクパターン575B、C位置のマスクパターン575Cの順に反復的に位置し、このとき、偶数列は、奇数列からY軸方向にL/2(即ち、前記各マスクパターン575A〜575Cの中心間の距離Lの1/2)だけ移動して位置する。
前述したような周期性を有する3種のマスクパターンをブロック別に分けレーザーマスクに適用して3−ショットで結晶化すると、X−オーバーラップ及びY−オーバーラップのない多結晶シリコン層が得られるが、以下にこれを詳細に説明する。
図8A〜図8Cは、図7に示すパターン構成方法により製作した3−ブロックレーザーマスクの一部を各ブロック別に示す例示図で、第2のブロックにはC位置を有するマスクパターン575Cにより構成し、第3のブロックにはB位置を有するマスクパターン575Bにより構成した場合を示している。
即ち、図に示すように、前記各ブロック580´〜580´´´は、光を透過させる複数個の円形状の透過領域573A〜573Cと、光を遮断する遮断領域574A〜574Cとからなっている。
前記第1のブロック580´は、図7に示す第1行で言えば第1、第4及び第7列に位置したA位置のマスクパターン575Aにより構成され、第2のブロック580´´は、第1行で言えば第3、第6及び第9列に位置したC位置のマスクパターン575Cにより構成され、第3のブロック580´´´は、第1行で言えば第2、第5及び第8列に位置したB位置のマスクパターン575Bにより構成される。
このとき、図においては、前記マスクパターン575A〜575Cが円形状に構成された場合を示しているが、本発明は、これに限定されず、正三角形、正四角形、正六角形、正八角形などのような正多角形状に構成することもできる。
また、図においては、前記円形状のマスクパターン575A〜575Cを、その半径Rが前記各マスクパターン575A〜575Cの中心間の距離Lの1/3になるように構成したが、本発明は、これに限定されず、前述の数式(1)を満足するように構成すればよい。
一方、図9A〜図9Cは、図8A〜図8Cに示すレーザーマスクを順に適用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図で、前述したような周期性を有する3−ブロックマスクを使用して結晶化した結果、ショットマークのない均一な結晶化特性を有する薄膜が得られる。
まず、図9Aに示すように、図8Aの第1のブロック580´を適用して基板510に1次結晶化を進行させると、前記第1のブロック580´に形成されたA位置のマスクパターン575A(即ち、前記マスクパターン575Aの透過領域573A)を通してレーザーが照射されたシリコン薄膜512は、円周の境界面に位置した非晶質シリコン薄膜512を核として、円形状のマスクパターン575Aの中心側に成長して、放射状のグレインを有する1次結晶である多結晶シリコン薄膜512´が形成される。
一方、1次結晶化により結晶化する領域は、前記マスクの透過領域573Aに対応する部分であり、図9Aにおいては所定の半径を有する8つの多結晶シリコン薄膜512´が形成される。
前記1次結晶化が完了すると、前記1次多結晶シリコン薄膜512´が形成された基板510に図8Bの第2のブロック580´´を適用し、2次レーザービームを照射して2次結晶化を進行させる。
このとき、前記2次結晶化は、C位置のマスクパターン575Cが形成された第2のブロック580´´に、XまたはY方向へのステッピングなしに、第2レーザーショットを照射して進行するが、前記の結晶化の結果、図9Bに示すように、1次結晶化により結晶化したシリコン薄膜512´パターンの円周を開始点として、第2のブロック580´´のマスクパターン575Cの中心側に結晶が成長して、2次結晶である多結晶シリコン薄膜512´´が形成される。
即ち、前記2次結晶512´´のそれぞれの周囲には、1次結晶化により結晶化した3つの1次結晶512´が位置するが、2次ショットによるC位置のマスクパターン575Cと前記3つの1次結晶512´との重なる領域520´から2次結晶化が開始し、その結果、前記C位置のマスクパターン575Cの中心側に成長した2次結晶512´´が形成される。
次いで、B位置のマスクパターン575Bが形成された第3のブロック580´´´を介して、2次結晶化が進行した基板510上に第3レーザーショットを照射して3次結晶化を進行させると、図9Cに示すように、2次結晶化により結晶化したシリコン薄膜512´´パターンと前記B位置のマスクパターン575Bとの重なる領域520´´を開始点として、第3のブロック580´´´のマスクパターン575Bの中心側に結晶が成長して、3次結晶である多結晶シリコン薄膜512´´´が形成されて、全ての領域が結晶化するようになる。
このように、周期性を有する3−ブロックからなるマスクを適用して3−ショット結晶化を進行させた結果、図に示すように、基板510の全領域のシリコン薄膜512がX−オーバーラップ及びY−オーバーラップなしに、即ち、ショットマークなしに結晶化される。
このとき、前記3−ショットによりそれぞれ形成された1次結晶512´、2次結晶512´´及び3次結晶512´´´は、マスクパターン575A〜575Cと同一の円形状を有し、これにより、放射状に成長した均一なグレインを有する結晶化したシリコン薄膜512´〜512´´´が得られる。
以下、前述のマスクパターンを構成する方法を利用して設計したレーザーマスク、及びこれを利用した結晶化工程について説明する。
図10Aは、本発明の第1実施形態によるレーザーマスクを構成する方法を示す例示図で、前述したように、第2のブロックにC位置のマスクパターンを位置させ、第3のブロックにB位置のマスクパターンを位置させる場合を示している。
図に示すように、四角形の実線で示す第1のブロック680´には、A位置のマスクパターン675Aを位置させ、第2のブロック680´´には、C位置のマスクパターン675Cを位置させ、第3のブロック680´´´には、B位置のマスクパターン675Bを位置させる。
このとき、前記マスクパターン675A〜675Cは、図5または図7に示す本発明のパターン構成方法によって、マスクにブロック680´〜680´´´別に設定されるが、第1のブロック680´には、12個の円形状のマスクパターン675AがA位置に形成されている。
一方、C位置のマスクパターン675Cは、第1のブロック680´において三角形の図形が位置するC位置に形成され、前述したA位置のマスクパターン675Aと同様に、第2のブロック680´´に12個が形成される。
また、B位置のマスクパターン675Bは、第1のブロック680´において四角形の図形が位置するB位置に形成され、第3のブロック680´´´に12個が形成される。
このように、前記各マスクパターン675A〜675Cが形成される位置は、前述の本発明のパターン構成方法によるが、即ち、第2のブロック680´´に位置したC位置のマスクパターン675Cのうち、1行×1列に位置したパターン675Cを基準にみると、前記1行×1列に位置したC位置のマスクパターン675C(以下、基準パターンという)に対応する第1のブロック680´の1行×1列に位置したA位置のマスクパターン675Aは、基準パターンに対し同一ブロックに構成した場合、左側に一列が移動されて(即ち、点線で示す小さい正三角形の一辺の長さだけ移動されて)位置しており、第3のブロック680´´´の1行×1列に位置したB位置のマスクパターン675Bは、基準パターンに対し右側に一列が移動されて位置している。
このように、第1のブロック680´のマスクパターン675A、及び第3のブロック680´´´のマスクパターン675Bは、同一ブロックに構成した場合、第2のブロック680´´の基準パターンを中心にそれぞれ左右側に所定の距離(即ち、正三角形の一辺の長さ)だけ移動して位置することを除いては、前記3つのブロック680´〜680´´´にそれぞれ形成される前記3種のマスクパターン675A〜675Cは、全て同一形状に配列される。
一方、図においては、実線で示す前記3つのブロック680´〜680´´´領域の外部にもマスクパターン675A〜675Cが形成されている。これは、前記ブロック680´〜680´´´は、レーザーマスクに周期性を有するパターン675A〜675Cを構成するために設定した仮想の領域であって、実際のマスクには、前述のパターン構成方法により形成されたパターン675A〜675Cが、レーザー装置及び光学システムなどの条件によって配列される。
また、前記ブロック680´〜680´´´は、X軸方向のステッピングのための移動距離(即ち、X−ステップ距離Dx)、及びY軸方向のステッピングのための移動距離(即ち、Y−ステップ距離Dy)の基準となり得る。即ち、前記各ブロック680´〜680´´´を示す四角形の2つの辺中、X軸方向の辺の長さは、X−ステッピングのためのX−ステップ距離Dxに該当し、Y軸方向の辺の長さは、Y−ステッピングのためのY−ステップ距離Dyに該当する。
このとき、前記X−ステッピングのためのX−ステップ距離Dxは、X軸方向への3−ショットのためのマスクまたはステージの移動距離を意味し、前記Y−ステッピングのためのY−ステップ距離Dyは、X軸方向へのレーザービームの照射を完了した後、基板のY軸方向への結晶化を進行させるためのY軸方向へのマスクまたはステージの移動距離を意味する。
且つ、前記Y−ステップ距離Dyは、前記X軸方向への結晶化の間に、3−ショットのレーザービームの照射を受けていないシリコン薄膜の下方領域を、完全な3−ショット条件で結晶化するための、Y軸方向へのマスクまたはステージの移動距離を意味する。
また、前記X−ステッピングのためのX−ステップ距離Dx、及びY−ステッピングのためのY−ステップ距離Dyは、それぞれX−オーバーラップ及びY−オーバーラップをなくすために、前記ブロック680´〜680´´´が有する周期性を考慮して設定される。
以下、前述の特徴を有するようにパターンが構成されたマスクについて説明する。
図10Bは、図10Aに示すレーザーマスク構成方法により製作したレーザーマスクを示す例示図で、前述したように、前記第1実施形態によるマスク構成方法により構成したレーザーマスク670は、A位置のマスクパターン675A、C位置のマスクパターン675C、及びB位置のマスクパターン675Bが順に形成された3つのブロックからなっている。
このとき、前記3つのブロックから構成されるレーザーマスク670は、一定の周期性を有して形成されたマスクパターン575A〜575Cの透過領域を除いた遮断領域に入射する全てのレーザービームを遮断する役割をし、このとき、前記レーザーマスク670の材質としては、クロム系金属、光を遮断できる全ての金属、またはレーザービームの遮断効果及び反射率のよいアルミニウム系金属を使用することができる。
一方、図においては、3−ブロックから構成されたレーザーマスク670の各ブロックに12個の円形状の透過領域が形成され、周期性を有するパターン675A〜675Cが構成されているが、本発明は、これに限定されず、レーザー装置や光学システムの条件によって、12個以上の多数個の透過領域が形成されたパターン675A〜675Cに構成することもできる。
以下、前述のレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を、図を参照して説明する。図11A〜図11Hは、図10Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。
このとき、図においては、説明の便宜のために、実線で3つのブロックを示し、左側から、A位置のマスクパターンが位置した第1のブロック680´、C位置のマスクパターンが位置した第2のブロック680´´、及びB位置のマスクパターンが位置した第3のブロック680´´´の順に配列されていることを示している。
まず、図11Aに示すように、非晶質シリコンが蒸着されている基板上に、前述の図10Bに示すレーザーマスクを適用して、1次結晶化を進行させる。
このとき、照射されるレーザーは、前述した完全溶融領域のエネルギー密度を有するレーザーで、前記レーザービームの照射を受けた前記非晶質シリコン薄膜は、円周の境界面に位置した非晶質シリコン薄膜を核として円の中心に結晶が成長し、その結果、放射状のグレインを有する1次結晶である多結晶シリコン薄膜612´が1次照射領域P1上に形成される。
一方、前記1次照射領域P1の全てのシリコン薄膜が多結晶シリコン薄膜612´に結晶化するものではなく、マスク670に形成されたパターンの形状によって円形状の1次結晶612´が複数個形成される。
即ち、前記1次結晶化により結晶化される領域は、前記マスク670の透過領域に対応する部分であり、マスク670の透過領域が3−ブロック680´〜680´´´を全て含んで36個と仮定すると、結晶化領域も、所定の半径を有する36個の多結晶シリコン薄膜612´が形成されることとなる。
前記1次結晶化が完了すると、前記基板が載置されたステージ(図示せず)またはマスク670を、前記マスク670に形成されたブロック680´〜680´´´のX軸方向の辺の長さ、即ち、X−ステップ距離DxだけX軸方向に移動した後、2次レーザービームを照射する。
即ち、前記ステージを−X軸方向にX−ステップ距離Dxだけ移動して、例えば、1次結晶化による第2のブロックであるC位置の結晶化したシリコン薄膜612´が、第3のブロックであるB位置のマスクパターンに重なるようにした後、基板の表面に2次レーザービームを照射すると、図11Bに示すように、1次結晶化により結晶化したシリコン薄膜612´パターンと同一の2次結晶化パターン612´´が、X−ステップ距離Dxだけ移動して前記1次結晶612´の一部と重なって形成される。
このとき、前記1次レーザーショットと2次レーザーショットとが重なる、即ち、1次照射領域P1と2次照射領域P2とが重なる中央の二つの領域は、2−ショットのレーザービームの照射を受けるようになり、前記1次結晶化により結晶化したシリコン薄膜612´パターンの円周を開始点として、2次ショットのマスク670パターンの中心側に結晶が成長して、2次結晶である多結晶シリコン薄膜612´´が形成される。
即ち、前記2次結晶612´´の周囲には、3つの1次結晶化により結晶化した1次結晶612´が位置するが、2次ショットによるマスクパターンと前記3つの1次結晶612´との重なる領域620´から2次結晶化が開始し、その結果、前記マスクパターンの中心側に成長した2次結晶612´´が形成される(図9B参照)。
一方、図11Bにおいて、前記マスク670の第1のブロックに対応して結晶化されるシリコン薄膜612´は、2次レーザーショットにより2次結晶が形成されるのでなく、新しい1次結晶612´が形成されるようになる。
次いで、前記基板が載置されたステージまたはマスク670を、再びX軸方向にX−ステップ距離Dxだけ移動して、3次レーザービームを照射することにより、連続的にX軸方向への結晶化を進行させることができる。
例えば、1次レーザーショットにより1次結晶化が進行した後、2次レーザーショットにより2次結晶化が進行した、即ち、1次結晶化による第1のブロックであるA位置の結晶化したシリコン薄膜612´が、第3のブロックであるB位置のマスクパターンに重なるようにした後、基板の表面に3次レーザービームを照射すると、図11Cに示すように、1次結晶化により結晶化したシリコン薄膜612´パターンと同一の3次結晶化パターン612´´´が、X−ステップ距離Dxだけ移動して、前記1次結晶612´及び2次結晶612´´の一部と重なって形成される。
このとき、前記1次レーザーショットと2次レーザーショットと3次レーザーショットとが重なる、即ち、1次照射領域P1と2次照射領域P2と3次照射領域P3とが重なる中央領域(即ち、3次レーザーの照射のためのマスク670の第3のブロックに対応する領域)は、3−ショットのレーザービームの照射を受けるようになり、前記2次結晶化により結晶化したシリコン薄膜612´´パターンの円周を開始点として、3次ショットのマスク670パターンの中心側に結晶が成長して、3次結晶である多結晶シリコン薄膜612´´´が形成される。
即ち、前記3次結晶612´´´の周囲には、3つの2次結晶化により結晶化した2次結晶612´´が位置するが、3次ショットによるマスクパターンと前記3つの2次結晶612´´との重なる領域620´´から3次結晶化が開始し、その結果、前記マスクパターンの中心側に成長した3次結晶612´´´が形成される(図9C参照)。
このように、周期性を有する3−ブロックからなるマスクを適用して3−ショット結晶化を進行させた結果、図に示すように、3−ショット領域がX−オーバーラップなしに、即ち、ショットマークなしに結晶化する。
即ち、1次結晶612´、2次結晶612´´及び3次結晶612´´´が全て形成されている領域が、ショットマークなしに結晶化した3−ショット結晶領域に該当する。
一方、図11Cにおいて、前記マスク670の第2のブロックに対応して結晶化されるシリコン薄膜612´´は、3次レーザーショットにより3次結晶が形成されるのでなく、前記2次レーザーショットによる1次結晶化の後に新しい3次レーザーショットの照射で2次結晶612´´が形成され、前記マスク670の第1のブロックに対応して結晶化されるシリコン薄膜612´は、3次レーザーショットにより3次結晶が形成されるのでなく、新しい1次結晶612´が形成されるようになる。
次いで、図11Dに示すように、続けてX軸方向にマスク670をX−ステップ距離Dxだけ移動して4次レーザービームを照射すると、3−ショットにより、X−オーバーラップ及びY−オーバーラップのない均一な結晶化特性を有する3−ショット結晶領域Pが中央に形成される。
前記3−ショット結晶領域Pは、前述したように、3次結晶612´´´領域が形成されており、全ての領域がX−オーバーラップなしに、即ち、ショットマークなしに結晶化した領域に該当する。
一方、このような結晶化過程をX軸方向に繰り返して進行させると、図11E及び図11Fに示すように、ショットマークのない3−ショット結晶領域Pが、X軸方向に増加しながら形成される。
前記3−ショット結晶領域Pは、ショットマークのない均一な結晶化領域であり、レーザービームがオーバーラップする部分をそれぞれのブロックが周期性のあるパターンを有する3つのブロックからなるレーザーマスクを利用して除去することによって得られる。
一方、前記結晶化したシリコン薄膜612´〜612´´´の下方領域は、他の領域に対し2−ショットまたは3−ショットのレーザービームの照射を完全には受けることができないが、その理由は、前記下方領域が前記領域に対応する3種のマスクパターンを完全に構成できないためであり、前述したようなX軸方向へのステッピングによるレーザー照射だけでは、前記マスクパターンを通して完全な3−ショットの照射を受けることができなくなる。
次いで、前述の方法をX軸方向に繰り返して進行させて、前記X軸方向へのレーザーショットが全て行われると、図11Gに示すように、前記マスク670またはステージをY軸方向に(ステージを移動する場合は−Y軸方向に)所定の距離(即ち、Y−ステップ距離Dy)だけ移動した後、1回目の前記X軸方向の結晶化工程が終わった部分から開始して、−X軸方向への結晶化工程を進行させる。
このとき、前記X軸方向への結晶化と同一のマスク670のブロックを適用して結晶化するが、前記マスク670の上部パターン(即ち、ブロック領域よりも上方に形成されたパターン)は、前述した1回目のX軸方向への結晶化の結果、完全なレーザーの照射を受けることができていない下方領域に対応して位置することになる。従って、この下方領域は、−X軸方向への結晶化工程により、Y−オーバーラップなしに、完全な(即ち、前記下方領域よりも上方の領域と同一の)レーザーショットの照射を受けるようになる。
このように、X軸方向にレーザーマスク670の周期性を有するパターンを考慮して、X−ステップ距離DxだけX軸方向に移動させて、3−ショットで結晶化を進行させた後、マスク670の反復パターンを考慮してマスク670またはステージをY軸方向に移動させて、再び−X軸方向にスキャニングを進行させると、1次スキャニングした結晶化表面とY−オーバーラップなしに結晶化できるようになる。
その後、前述の方法を繰り返してX軸及びY軸方向への結晶化を進行させると、図11Hに示すように、任意の領域全体に対し結晶化を完了することができる。
特に、前記3−ショット結晶領域Pは、本実施形態による3−ショットのレーザーの照射により、X−オーバーラップ及びY−オーバーラップなしに結晶化された領域であり、レーザービームのオーバーラップによるショットマークが除去されると共に、前述したように、放射状のグレインを有する結晶の形成により均一な結晶化特性を示すようになる。
前記実施形態では、3−ブロックのマスクを用いて3−ショットで結晶化を進行させて、X−オーバーラップ及びY−オーバーラップのない結晶化したシリコン薄膜が得られる。このとき、前記各ブロックには、円形状のマスクパターンが一定の周期性を有して形成されている。しかしながら、本発明は、前述したパターンの形状に限定されるものでなく、正三角形、正四角形、正六角形、正八角形などのような正多角形状に構成してもよい。
また、本実施形態では、各ブロックに12個の円形状の透過領域が形成されたパターンを利用して結晶化したが、本発明は、これに限定されず、前記個数に関係なく本発明を適用することができる。
また、前記実施形態では、前記円形状のマスクパターンを、その半径が前記各マスクパターンの中心間距離の1/2になるように構成したが、本発明は、これに限定されず、前述の数式(1)を満足するように構成すればよい。
一方、本実施形態では、前記マスクの3つのブロックに、A位置のマスクパターン、C位置のマスクパターン及びB位置のマスクパターンを順に位置させて前記マスクを構成したが、本発明は、これに限定されない。例えば、前記3つのマスクパターンの順序を同様に維持しながら、最初にA位置でないCまたはB位置のマスクパターンを位置させて構成してもよい。
また、前記3つのブロックに、A位置のマスクパターン、B位置のマスクパターン及びC位置のマスクパターンが順に位置するように構成することができ、これを次の実施形態を通して詳細に説明する。
図12は、本発明の第2実施形態によるレーザーマスクに周期性を有するパターンを構成する方法を示す例示図である。
図に示すように、本発明によるレーザーマスクは、ショットマークを除去するために、前記レーザーマスクに円形状のビーム通過領域A、B、Cを構成する場合において、レーザーマスクを大きく3つに分け、第1のブロックには、A位置を有するレーザービーム通過領域(即ち、円形状のマスクパターン)775Aを形成し、第2のブロックには、B位置を有するビーム通過領域775Bを形成する。また、第3のブロックには、残りのC位置を有するビーム通過領域775Cを形成する。
即ち、前述したように、円形状のマスクパターン775A〜775Cを、レーザー結晶化マスクに大きく3つのブロックに分けて繰り返して形成する。
一方、前記正六角形の中心に、B位置のマスクパターン775Bが位置しているが、本発明は、これに限定されない。このように位置した基準点775Bを中心に周囲には、前記基準点のビーム通過領域775Bを除いたA位置のビーム通過領域775A及びC位置のビーム通過領域775Cを構成する。
即ち、前記正六角形パターンの中心は、第3のブロックに形成される、即ち、B位置のマスクパターン775Bが中心に位置し、その周囲に、前記パターンと異なるパターン(即ち、A位置のマスクパターン775A及びC位置のマスクパターン775C)が位置する。
一方、本発明において、ショットマークなしに3−ショットにより全ての領域を結晶化するために、前記ビーム通過領域であるマスクパターン775A〜775Cは、前記マスクパターン775A〜775Cのサイズと、各マスクパターン775A〜775C間の間隔間に、前述の数式1を満足すべきである。
以下、前述のマスクパターンを構成する方法を利用して設計したレーザーマスク及びこれを利用した結晶化工程について説明する。
図13Aは、本発明の第2実施形態によるレーザーマスクを構成する方法を示す例示図で、前述したように、第2のブロックにB位置のマスクパターンを位置させ、第3のブロックにC位置のマスクパターンを位置させる場合を示している。
このとき、前記第2実施形態は、第2のブロック及び第3のブロックにBまたはC位置のマスクパターンを位置させる順序を除いては、図10Aに示す第1実施形態のレーザーマスクと同様に構成されている。
図に示すように、四角形の実線で示す第1のブロック780´には、A位置のマスクパターン775Aを位置させ、第2のブロック780´´には、B位置のマスクパターン775Bを位置させ、第3のブロック780´´´には、C位置のマスクパターン775Cを位置させる。
このとき、前記マスクパターン775A〜775Cは、図12に示すパターン構成方法によって、マスクにブロック780´〜780´´´別に設定されるが、第1のブロック780´には、12個の円形状のマスクパターン775AがA位置に形成されている。
一方、B位置のマスクパターン775Bは、第1のブロック780´において四角形の図形が位置するB位置に形成され、前述したA位置のマスクパターン775Aと同様に、第2のブロック780´´に12個が形成される。
また、C位置のマスクパターン775Cは、第1のブロック780´において三角形の図形が位置するC位置に形成され、第3のブロック780´´´に12個が形成される。
このように、前記各マスクパターン775A〜775Cが形成される位置は、前述の本発明のパターン構成方法によるが、即ち、第2のブロック780´´に位置したB位置のマスクパターン775Bのうち、1行×1列に位置したパターン775B(即ち、点線で示す小さい正三角形の頂点に位置したパターン775B)を基準にみると、前記1行×1列に位置したB位置のマスクパターン775B(以下、基準パターンという)に対応する第1のブロック780´の1行×1列に位置したA位置のマスクパターン775Aは、基準パターンに対し同一ブロックに構成した場合、前記正三角形の左側下辺の頂点に位置しており、第3のブロック780´´´の1行×1列に位置したC位置のマスクパターン775Cは、基準パターンに対し前記正三角形の右側下辺の頂点に位置している。
このように、第1のブロック780´のマスクパターン775A、及び第3のブロック780´´´のマスクパターン775Cは、同一ブロックに構成した場合、第2のブロック780´´の基準パターンを中心にそれぞれ左右側下方に所定の距離(即ち、左右側には、それぞれ正三角形の一辺の長さの1/2、下方には、前記正三角形の高さ)だけ移動して位置することを除いては、前記3つのブロック780´〜780´´´にそれぞれ形成される前記3つのマスクパターン775A〜775Cは、全て同一形状に配列される。
このとき、本実施形態によるレーザーマスクの構成方法は、第1実施形態によるレーザーマスクの構成方法に比べて、前述したような第2のブロックに位置させるマスクパターンの種類、即ち、B位置のマスクパターンであるか、C位置のマスクパターンであるかによって、異なるマスク設計デザインを有するようになる。
以下、前述の特徴を有するようにパターンが構成されたマスクについて説明する。
図13Bは、図13Aに示すレーザーマスク構成方法により製作したレーザーマスクを示す例示図で、前述したように、前記第2実施形態によるマスク構成方法により構成したレーザーマスク770は、A位置のマスクパターン775A、B位置のマスクパターン775B、及びC位置のマスクパターン775Cが順に形成された3つのブロックからなっている。
一方、図においては、3−ブロックから構成されたレーザーマスク770の各ブロックに12個の円形状の透過領域が形成され、周期性を有するパターン775A〜775Cが構成されているが、本発明は、これに限定されず、レーザー装置や光学システムの条件によって、12個以上の多数個の透過領域が形成されたパターン775A〜775Cに構成することもできる。
以下、前述のレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を、図を参照して説明する。図14A〜図14Hは、図13Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。
このとき、図においては、説明の便宜のために、実線で3つのブロックを示し、左側から、A位置のマスクパターンが位置した第1のブロック780´、B位置のマスクパターンが位置した第2のブロック780´´、及びC位置のマスクパターンが位置した第3のブロック780´´´の順に配列されていることを示している。
まず、図14Aに示すように、非晶質シリコンが蒸着されている基板上に、前述の図13Bに示すレーザーマスクを適用して、1次結晶化を進行させる。
このとき、照射されるレーザーは、前述した完全溶融領域のエネルギー密度を有するレーザーで、前記レーザービームの照射を受けた前記非晶質シリコン薄膜は、円周の境界面に位置した非晶質シリコン薄膜を核として円の中心に結晶が成長し、その結果、放射状のグレインを有する1次結晶である多結晶シリコン薄膜712´が1次照射領域P1上に形成される。
前記1次結晶化が完了すると、前記基板が載置されたステージ(図示せず)またはマスク770を、前記マスク770に形成されたブロック780´〜780´´´のX軸方向の辺の長さDxだけX軸方向に移動した後、2次レーザービームを照射する。
即ち、前記ステージを−X軸方向にX−ステップ距離Dxだけ移動して、例えば、1次結晶化による第2のブロックであるB位置の結晶化したシリコン薄膜712´が、第3のブロックであるC位置のマスクパターンに重なるようにした後、基板の表面に2次レーザービームを照射すると、図14Bに示すように、1次結晶化により結晶化したシリコン薄膜712´パターンと同一の2次結晶化パターン712´´が、X−ステップ距離Dxだけ移動して前記1次結晶712´の一部と重なって形成される。
このとき、前記1次レーザーショットと2次レーザーショットとが重なる、即ち、1次照射領域P1と2次照射領域P2とが重なる中央の二つの領域は、2−ショットのレーザービームの照射を受けるようになり、前記1次結晶化により結晶化したシリコン薄膜712´パターンの円周(詳しくは、2次ショットによるマスクパターンと前記1次結晶712´とが重なる領域720´)を開始点として、2次ショットのマスク770パターンの中心側に結晶が成長して、2次結晶である多結晶シリコン薄膜712´´が形成される(図9B参照)。
一方、図13Bにおいて、前記マスク770の第1のブロックに対応して結晶化されるシリコン薄膜712´は、2次レーザーショットにより2次結晶が形成されるのでなく、新しい1次結晶712´が形成されるようになる。
次いで、前記基板が載置されたステージまたはマスク770を、再びX軸方向にX−ステップ距離Dxだけ移動して、3次レーザービームを照射することにより、連続的にX軸方向への結晶化を進行させることができる。
例えば、1次レーザーショットにより1次結晶化が進行した後、2次レーザーショットにより2次結晶化が進行した、即ち、1次結晶化による第1のブロックであるA位置の結晶化したシリコン薄膜712´が、第3のブロックであるC位置のマスクパターンに重なるようにした後、基板の表面に3次レーザービームを照射すると、図14Cに示すように、1次結晶化により結晶化したシリコン薄膜712´パターンと同一の3次結晶化パターン712´´´が、X−ステップ距離Dxだけ移動して、前記1次結晶712´及び2次結晶712´´の一部と重なって形成される。
このとき、前記1次レーザーショットと2次レーザーショットと3次レーザーショットとが重なる、即ち、1次照射領域P1と2次照射領域P2と3次照射領域P3とが重なる中央領域(即ち、3次レーザーの照射のためのマスク770の第3のブロックに対応する領域)は、3−ショットのレーザービームの照射を受けるようになり、前記2次結晶化により結晶化したシリコン薄膜712´´パターンの円周(詳しくは、3次ショットによるマスクパターンと前記2次結晶712´´とが重なる領域720´´)を開始点として、3次ショットのマスク770パターンの中心側に結晶が成長して、3次結晶である多結晶シリコン薄膜712´´´が形成される(図9C参照)。
このように、周期性を有する3−ブロックからなるマスクを適用して3−ショット結晶化を進行させた結果、図に示すように、全ての領域がX−オーバーラップなしに、即ち、ショットマークなしに結晶化した領域が得られる。
一方、図14Cにおいて、前記マスク770の第2のブロックに対応して結晶化されるシリコン薄膜712´´は、3次レーザーショットにより3次結晶が形成されるのでなく、前記2次レーザーショットによる1次結晶化の後に新しい3次レーザーショットの照射で2次結晶712´´が形成され、前記マスク770の第1のブロックに対応して結晶化されるシリコン薄膜712´は、3次レーザーショットにより3次結晶が形成されるのでなく、新しい1次結晶712´が形成されるようになる。
次いで、図14Dに示すように、続けてX軸方向にマスク770をX−ステップ距離Dxだけ移動して4次レーザービームを照射すると、3−ショットにより、X−オーバーラップ及びY−オーバーラップのない均一な結晶化特性を有する3−ショット結晶領域Pが中央に形成される。
前記3−ショット結晶領域Pは、前述したように、3次結晶712´´´領域が形成されており、全ての領域がX−オーバーラップなしに、即ち、ショットマークなしに結晶化した領域に該当する。
一方、このような結晶化過程をX軸方向に繰り返して進行させると、図14E及び図14Fに示すように、ショットマークのない3−ショット結晶領域Pが、X軸方向に増加しながら形成される。
前記3−ショット結晶領域Pは、ショットマークのない均一な結晶化領域であり、レーザービームがオーバーラップする部分をそれぞれのブロックが周期性のあるパターンを有する3つのブロックからなるレーザーマスクを利用して除去することによって得られる。
次いで、前述の方法をX軸方向に繰り返して進行させて、前記X軸方向へのレーザーショットが全てなされると、前記マスク770またはステージをY軸方向に(ステージを移動する場合は−Y軸方向に)所定の距離(即ち、Y−ステップ距離Dy)だけ移動した後、1回目の前記X軸方向の結晶化工程が終わった部分から開始して、−X軸方向への結晶化工程を進行させる。
このとき、前記X軸方向への結晶化と同一のマスク770のブロックを適用して結晶化するが、前記マスク770の上部パターン(即ち、ブロック領域よりも上方に形成されたパターン)は、前述した1回目のX軸方向への結晶化の結果、完全なレーザーの照射を受けることができていない下方領域に対応して位置することになる。従って、この下方領域は、−X軸方向への結晶化工程により、Y−オーバーラップなしに、完全な(即ち、前記下方領域よりも上方の領域と同一の)レーザーショットの照射を受けるようになる。
このように、X軸方向にレーザーマスク770の周期性を有するパターンを考慮して、X−ステップ距離DxだけX軸方向に移動させて、3−ショットで結晶化を進行させた後、マスク770の反復パターンを考慮してマスク770またはステージをY軸方向に移動させて、再び−X軸方向にスキャニングを進行させると、1次スキャニングした結晶化表面とY−オーバーラップなしに結晶化できるようになる。
その後、前述の方法を繰り返してX軸及びY軸方向への結晶化を進行させると、図14Gに示すように、任意の領域全体に対し結晶化を完成することができる。
このとき、前記第2実施形態では、前記マスクの3つのブロックに、A位置のマスクパターン、B位置のマスクパターン及びC位置のマスクパターンを順に位置させて前記マスクを構成したが、本発明は、これに限定されない。例えば、前記3つのマスクパターンの順序を同様に維持しながら、最初にA位置でないBまたはC位置のマスクパターンを位置させて構成してもよい。
一方、前記第1及び第2実施形態で説明したように、マスクの3つのブロックに形成されたパターン、即ち、A位置のマスクパターン、B位置のマスクパターン及びC位置のマスクパターンを介してレーザービームを照射して、結果的に、3−ショットレーザーの照射により、順に、1次ショット(ここでは、前記ショットに特定の順序があるのでなく、選択された何れか1つのショットを意味する)による1次結晶の形成、2次ショット(ここで、2次ショットは、1次ショットにより1次結晶化した領域に照射されるショットを意味する)による前記1次結晶を経た後の2次結晶の形成、及び3次ショット(ここで、3次ショットは、前記2次ショットにより2次結晶化した領域に照射されるショットを意味する)による前記2次結晶を経た後の3次結晶の形成により、3−ショットの照射を受けた全面積が結晶化するようになる。
ここで、前記1次結晶の形成、2次結晶の形成及び3次結晶の形成は、順序にその意味があるのでなく、1次結晶の形成による2次結晶の形成及び3次結晶の形成が順次行われることを意味する。
また、前記1次結晶は、1次レーザーの照射による円形状のパターンの周囲、即ち、円周の境界面に位置した非晶質シリコン薄膜を核として、円の中心側に結晶が成長して形成され、前記2次結晶及び3次結晶は、それぞれ前記1次結晶化及び2次結晶化により結晶化したシリコン薄膜パターンの円周を開始点として、2次ショット及び3次ショットのマスクパターンの中心側に結晶が成長して形成される。
以下、本発明により結晶化特性が向上したシリコン薄膜を利用して液晶表示素子を製作する方法を説明する。
まず、図15は、一般的な液晶表示パネルの構造を概略的に示す平面図で、アレイ基板に駆動回路部を集積させた駆動回路一体型液晶表示パネルを示している。
図に示すように、駆動回路一体型液晶表示パネルは、大きく、アレイ基板820と、カラーフィルタ基板830と、前記アレイ基板820とカラーフィルタ基板830との間に形成された液晶層(図示せず)とからなっている。
前記アレイ基板820は、複数の単位画素がマトリックス状に配列された画像表示領域の画素部825と、前記画素部825の外郭に位置したゲート駆動回路部824及びデータ駆動回路部823により構成された駆動回路部とからなっている。
このとき、図には示していないが、前記アレイ基板820の画素部825は、基板820上に縦横に配列されて複数個の画素領域を定義する複数個のゲートライン及びデータラインと、前記ゲートラインとデータラインとの交差領域に形成されたスイッチング素子の薄膜トランジスタと、前記画素領域に形成された画素電極とから構成される。
前記薄膜トランジスタは、画素電極に信号電圧を印加及び遮断するスイッチング素子であり、電界によって電流の流れを調節する一種の電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor;FET)である。
一方、アレイ基板820の駆動回路部823、824は、カラーフィルタ基板830に比べて突出した、前記アレイ基板820の長辺の一側にデータ駆動回路部823が位置し、前記アレイ基板820の短辺の一側にゲート駆動回路部824が位置する。
このとき、前記ゲート駆動回路部824及びデータ駆動回路部823は、入力される信号を適宜出力させるために、インバータであるCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)構造の薄膜トランジスタを用いる。
参考として、前記CMOSは、高速信号処理が要求される駆動回路部の薄膜トランジスタに用いられるMOS構造からなる集積回路の一種で、Pチャネル及びNチャネルのトランジスタを必要とし、速度及び密度の特性は、NMOSとPMOSとの中間形態を示す。
前記ゲート駆動回路部824及びデータ駆動回路部823は、それぞれゲートライン及びデータラインを介して画素電極に走査信号及びデータ信号を供給するための装置であって、外部信号入力端(図示せず)に連結されており、前記外部信号入力端を通して入力される外部信号を調節して前記画素電極に出力する役割をする。
一方、図には示していないが、前記カラーフィルタ基板830の画像表示領域825には、カラーを実現するカラーフィルタと、前記アレイ基板820に形成された画素電極の対向電極である共通電極が形成されている。
このように構成された前記アレイ基板820とカラーフィルタ基板830とは、スペーサにより所定間隔離隔するようにセルギャップが設けられ、画像表示領域の外郭に形成されたシールパターンにより貼り合わされて、単位液晶表示パネルをなす。このとき、前記両基板の貼り合わせは、アレイ基板またはカラーフィルタ基板に形成された貼り合わせキーを通して行われる。
一方、このように、多結晶シリコン薄膜を利用した駆動回路一体型液晶表示パネルは、素子特性に優れており、画像品質が優秀で高精細化が可能で電力の消費が少ないという利点を有する。
以下、このように構成された駆動回路一体型液晶表示パネルに使用される、本発明により製作された結晶化したシリコン薄膜を利用したCMOS液晶表示素子について、その製造工程を通して詳細に説明する。
図16は、本発明の結晶化方法により結晶化したシリコン薄膜を利用して製作したCMOS液晶表示素子を示す例示図である。
このとき、画素部に形成される薄膜トランジスタは、NタイプとPタイプの両方とも可能であり、駆動回路部は、前記画素部と同一のNタイプ薄膜トランジスタまたはPタイプ薄膜トランジスタの何れか1つのタイプも可能で、前記Nタイプ薄膜トランジスタとPタイプ薄膜トランジスタの両方とも形成されたCMOS構造も可能であるが、図においては、便宜上、CMOS液晶表示素子が製作されている場合を示している。
以下、このように構成されるCMOS液晶表示素子の製造方法を説明する。
まず、ガラスのような透明な絶縁物質からなる基板820上に、シリコン酸化膜(SiO)により構成されるバッファ層821を形成する。
次いで、前記バッファ層821が形成された基板820上に、多結晶シリコンからなるアクティブ層824N、824Pを形成する。
前記アクティブ層824N、824Pは、基板820の全面に非晶質シリコン薄膜を蒸着した後、本発明の周期性を有するパターンが形成された3−ブロックレーザーマスクを利用して、前記周期性を利用して3−ショットで横方向結晶化することにより、ショットマークなしに均一な結晶化特性を有する多結晶シリコン薄膜を形成し、その後、フォトリソグラフィ工程を通して前記結晶化した多結晶シリコン薄膜をパターニングすることにより、それぞれNMOS及びPMOS領域に形成される。
その後、アクティブ層824N、824Pが形成された基板820の全面にゲート絶縁膜825Aを蒸着する。
次いで、前記ゲート絶縁膜825Aが蒸着された基板820の所定領域(即ち、アクティブ層824N、824Pのチャネル形成領域)上に、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)またはアルミニウム合金などから構成されるゲート電極850N、850Pを形成する。
前記ゲート電極850N、850Pは、ゲート絶縁膜825Aが形成された基板820の全面にゲートメタルを蒸着した後、フォトリソグラフィ工程を通して形成される。
次いで、Nドーピング工程及びPドーピング工程を順次施して、それぞれNタイプの薄膜トランジスタ(即ち、アクティブ層824Nの所定領域にN+イオンが注入されてソース/ドレイン領域822N、823Nが形成された薄膜トランジスタ)及びPタイプの薄膜トランジスタを形成する。
このとき、Nタイプの薄膜トランジスタのソース領域822N及びドレイン領域823Nは、電子を供与できる燐(P)などの5族元素を注入して形成される。
また、Pタイプの薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域822P、823Pは、正孔を供与できるホウ素(B)などの3族元素を注入して形成する。
次いで、前記基板820の全面に層間絶縁膜825Bを蒸着した後、フォトリソグラフィ工程を通して、ソース/ドレイン領域822N、822P、823N、823Pの一部を露出させるコンタクトホール(図示せず)を形成する。
最後に、前記コンタクトホールを介してソース/ドレイン領域822N、822P、823N、823Pと電気的に接続するソース/ドレイン電極851N、851P、852N、852Pを形成すると、図に示すようにCMOS液晶表示素子が完成する。
一方、前記実施形態では、本発明により結晶化したシリコン薄膜を利用して、液晶表示素子及び液晶表示パネルを製作する方法について説明しているが、本発明は、これに限定されず、有機ELなどの素子にも適用可能である。
順次的横方向結晶化に使用されるレーザーマスクの一例を示す例示図である。 図1Aに示すマスクを使用して結晶化したシリコン薄膜を概略的に示す平面図である。 図1Bに示す結晶化したシリコン薄膜のエッジ部Eを拡大して示す平面図である。 図1Aに示すマスクを使用してシリコン薄膜を結晶化する工程を順次示す平面図である。 図1Aに示すマスクを使用してシリコン薄膜を結晶化する工程を順次示す平面図である。 図1Aに示すマスクを使用してシリコン薄膜を結晶化する工程を順次示す平面図である。 順次的横方向結晶化に使用されるレーザーマスクの他の例を示す例示図である。 本発明によるレーザーマスクに周期性を有するパターンを構成する方法を示す例示図である。 図5において、本発明によるレーザーマスクのビーム通過領域の大きさを示す例示図である。 図5における本発明によるレーザーマスクを用いて3−ブロックに区分されるマスクパターンを構成する方法を示す例示図である。 図7に示すパターン構成方法により製作した3−ブロックレーザーマスクの一部を各ブロック別に示す例示図である。 図7に示すパターン構成方法により製作した3−ブロックレーザーマスクの一部を各ブロック別に示す例示図である。 図7に示すパターン構成方法により製作した3−ブロックレーザーマスクの一部を各ブロック別に示す例示図である。 図8A〜Cに示すレーザーマスクを順に適用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図8A〜Cに示すレーザーマスクを順に適用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図8A〜Cに示すレーザーマスクを順に適用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 本発明の第1実施形態によるレーザーマスクを構成する方法を示す例示図である。 図10Aに示すレーザーマスク構成方法により製作したレーザーマスクを示す例示図である。 図10Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図10Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図10Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図10Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図10Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図10Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図10Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図10Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 本発明の第2実施形態によるレーザーマスクに周期性を有するパターンを構成する方法を示す例示図である。 本発明の第2実施形態によるレーザーマスクを構成する方法を示す例示図である。 図13Aに示すレーザーマスク構成方法により製作したレーザーマスクを示す例示図である。 図13Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図13Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図13Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図13Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図13Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図13Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 図13Bに示すレーザーマスクを利用してシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す例示図である。 液晶表示パネルの構造を概略的に示す平面図である。 本発明による結晶化方法により結晶化したシリコン薄膜を利用して製作した液晶表示素子を示す例示図である。 照射されるレーザーエネルギー密度に対する結晶化したシリコン薄膜のグレインサイズを示すグラフである。 図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図である。 図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図である。 図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図である。 図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図である。 図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図である。 図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図である。 図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図である。 図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図である。 図17に示したレーザーエネルギー密度によるシリコン結晶化メカニズムを示す断面図である。 一般的な横方向結晶化による結晶化過程を順次示す断面図である。 一般的な横方向結晶化による結晶化過程を順次示す断面図である。 一般的な横方向結晶化による結晶化過程を順次示す断面図である。
符号の説明
475A、475B、475C 通過領域、510 基板、512 非結晶シリコン薄膜、512´、512´´、512´´´ 多結晶シリコン薄膜、573A、753B、753C 透過領域、574A、754B、754C 遮断領域、575A、575B、575C マスクパターン、580´ 第1のブロック、580´´ 第2のブロック、580´´´ 第3のブロック、612´、612´´、612´´´ 多結晶シリコン薄膜、670 マスク、675A、675B、675C マスクパターン、680´ 第1のブロック、680´´ 第2のブロック、680´´´ 第3のブロック、712´、712´´、712´´´ 多結晶シリコン薄膜、770 マスク、775A、775B、775C マスクパターン。

Claims (42)

  1. 複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成され、これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、これらの位置は互いに異なることを特徴とするレーザーマスク。
  2. 前記3種の周期性パターンを1つのブロックに適用する場合に、前記複数の透過領域のうちの隣接する3つの透過領域は、1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンをなすことを特徴とする請求項1に記載のレーザーマスク。
  3. 前記複数の透過領域は、円形状を有することを特徴とする請求項1に記載のレーザーマスク。
  4. 前記複数の透過領域の中心間の距離(L)と円形状の透過領域の半径(R)とは、L/3≦R<L/2の関係式を有することを特徴とする請求項3に記載のレーザーマスク。
  5. 前記複数の透過領域は、正三角形、正四角形、正六角形、正八角形などのような正多角形状を有することを特徴とする請求項1に記載のレーザーマスク。
  6. 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内でN行×M列(N、Mは整数)のマトリックス状に配列されることを特徴とする請求項1に記載のレーザーマスク。
  7. 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内で奇数列と偶数列とが互いにずれるように配列されることを特徴とする請求項6に記載のレーザーマスク。
  8. 前記レーザーマスクは、クロムまたはアルミニウムのような金属物質により構成されることを特徴とする請求項1に記載のレーザーマスク。
  9. 半導体膜が形成されている基板を提供する段階と、
    複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成され、これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、これらの位置は互いに異なることを特徴とするマスクを前記基板上に位置させる段階と、
    前記マスクを介してレーザービームを照射して前記半導体膜を結晶化させる段階と
    を含むことを特徴とするレーザー結晶化方法。
  10. 前記3種の周期性パターンを1つのブロックに適用する場合に、前記複数の透過領域のうちの隣接する3つの透過領域は、1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンをなすようにマスクを形成することを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
  11. 前記複数の透過領域は、円形状に形成されることを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
  12. 前記複数の透過領域の中心間の距離(L)と円形状の透過領域の半径(R)とが、L/3≦R<L/2の関係式を有するようにマスクを形成することを特徴とする請求項11に記載のレーザー結晶化方法。
  13. 前記複数の透過領域は、正三角形、正四角形、正六角形、正八角形などのような正多角形状に形成されることを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
  14. 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内でN行×M列のマトリックス状に配列されることを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
  15. 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内で奇数列と偶数列とが互いにずれるように配列されることを特徴とする請求項14に記載のレーザー結晶化方法。
  16. 前記マスクは、クロムまたはアルミニウムのような金属物質により形成することを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
  17. 前記半導体膜を結晶化する段階は、
    前記マスクを介して1次レーザービームを照射して、所定の幅を有する1次結晶化領域を形成する段階と、
    前記基板を前記所定の幅以下の距離だけ移動させる段階と、
    前記マスクを介して2次レーザービームを照射して、2次結晶化領域を形成する段階と、
    前記基板を前記所定の幅以下の距離だけ移動させる段階と、
    前記マスクを介して3次レーザービームを照射して、3次結晶化領域を形成する段階と
    を含むことを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
  18. 前記基板を前記所定の幅の1/3の距離だけ移動させることを特徴とする請求項17に記載のレーザー結晶化方法。
  19. 前記半導体膜を結晶化する段階は、
    前記マスクを介して1次レーザービームを照射して、1次結晶化領域を形成する段階と、
    前記マスクを前記1つのブロックの距離だけ移動させる段階と、
    前記マスクを介して2次レーザービームを照射して、2次結晶化領域を形成する段階と、
    前記マスクを前記1つのブロックの距離だけ移動させる段階と、
    前記マスクを介して3次レーザービームを照射して、3次結晶化領域を形成する段階と
    を含むことを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
  20. 前記半導体膜は、完全溶融領域のエネルギー密度を有するレーザービームを照射して結晶化することを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
  21. 前記半導体膜は、順次的横方向結晶化方法により結晶化することを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
  22. 交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、
    前記ゲートラインとデータラインとの交差領域に形成され、隣接する3つの結晶が1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンを形成する複数の円形状の結晶からなる多結晶シリコン層により構成される薄膜トランジスタと
    を含むことを特徴とする表示素子。
  23. 交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、
    前記ゲートラインとデータラインとの交差領域に形成され、隣接する3つの結晶が1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンを形成する複数の正多角形状の結晶からなる多結晶シリコン層により構成される薄膜トランジスタと
    を含むことを特徴とする表示素子。
  24. 前記透過領域は、正三角形、正四角形、正六角形、正八角形などのような正多角形状に形成されることを特徴とする請求項23に記載の表示素子。
  25. 基板上に、交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインを形成する段階と、
    前記基板上に、半導体膜を形成する段階、前記基板上に、複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成され、これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、これらの位置は互いに異なることを特徴とするマスクを前記基板上に位置させる段階、並びに前記マスクを介してレーザービームを照射して前記半導体膜を結晶化させる段階からなる前記ゲートラインとデータラインとの交差領域に薄膜トランジスタを形成する段階と
    を含むことを特徴とする表示素子の製造方法。
  26. 前記3種の周期性パターンを1つのブロックに適用する場合に、前記隣接する3つの透過領域は、1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンをなすようにマスクを形成することを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  27. 前記複数の透過領域は、円形状に形成されることを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  28. 前記複数の透過領域の中心間の距離(L)と円形状の透過領域の半径(R)とが、L/3≦R<L/2の関係式を有するようにマスクを形成することを特徴とする請求項27に記載の表示素子の製造方法。
  29. 前記透過領域は、正三角形、正四角形、正六角形、正八角形などのような正多角形状に形成されることを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  30. 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内でN行×M列(N、Mは整数)のマトリックス状に配列されることを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  31. 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内で奇数列と偶数列とが互いにずれるように配列されることを特徴とする請求項30に記載の表示素子の製造方法。
  32. 前記マスクは、クロムまたはアルミニウムのような金属物質により形成されることを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  33. 前記半導体膜を結晶化する段階は、
    前記マスクを介して1次レーザービームを照射して、所定の幅を有する1次結晶化領域を形成する段階と、
    前記基板を前記所定の幅以下の距離だけ移動させる段階と、
    前記マスクを介して2次レーザービームを照射して、2次結晶化領域を形成する段階と、
    前記基板を前記所定の幅以下の距離だけ移動させる段階と、
    前記マスクを介して3次レーザービームを照射して、3次結晶化領域を形成する段階と
    を含むことを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  34. 前記基板を前記所定の幅の1/3の距離だけ移動させることを特徴とする請求項33に記載の表示素子の製造方法。
  35. 前記半導体膜を結晶化する段階は、
    前記マスクを介して1次レーザービームを照射して、1次結晶化領域を形成する段階と、
    前記マスクを前記1つのブロックの距離だけ移動させる段階と、
    前記マスクを介して2次レーザービームを照射して、2次結晶化領域を形成する段階と、
    前記マスクを前記1つのブロックの距離だけ移動させる段階と、
    前記マスクを介して3次レーザービームを照射して、3次結晶化領域を形成する段階と
    を含むことを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  36. 前記半導体膜は、完全溶融領域のエネルギー密度を有するレーザービームを照射して結晶化することを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  37. 前記半導体膜は、順次的横方向結晶化方法により結晶化することを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  38. 前記表示素子は、液晶表示素子または有機EL素子であることを特徴とする請求項22に記載の表示素子。
  39. 前記表示素子は、液晶表示素子または有機EL素子であることを特徴とする請求項23に記載の表示素子。
  40. 前記表示素子は、液晶表示素子または有機EL素子であることを特徴とする請求項25に記載の表示素子の製造方法。
  41. 前記円形状の結晶は、それぞれ放射状に成長した複数のグレインにより構成されることを特徴とする請求項22に記載の表示素子。
  42. 前記結晶は、それぞれ放射状に成長した複数のグレインにより形成されることを特徴とする請求項23に記載の表示素子。
JP2004366569A 2003-12-29 2004-12-17 レーザーマスク、レーザー結晶化方法、及び表示素子の製造方法 Expired - Fee Related JP4405902B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030099387A KR100631013B1 (ko) 2003-12-29 2003-12-29 주기성을 가진 패턴이 형성된 레이저 마스크 및 이를이용한 결정화방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005197679A true JP2005197679A (ja) 2005-07-21
JP4405902B2 JP4405902B2 (ja) 2010-01-27

Family

ID=33536478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004366569A Expired - Fee Related JP4405902B2 (ja) 2003-12-29 2004-12-17 レーザーマスク、レーザー結晶化方法、及び表示素子の製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (4) US7316871B2 (ja)
JP (1) JP4405902B2 (ja)
KR (1) KR100631013B1 (ja)
CN (1) CN1637483B (ja)
DE (1) DE102004059971B4 (ja)
GB (1) GB2409765B (ja)
TW (1) TWI307441B (ja)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6792029B2 (en) * 2002-03-27 2004-09-14 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method of suppressing energy spikes of a partially-coherent beam
KR100606450B1 (ko) * 2003-12-29 2006-08-11 엘지.필립스 엘시디 주식회사 주기성을 가진 패턴이 형성된 레이저 마스크 및 이를이용한 결정화방법
KR100631013B1 (ko) * 2003-12-29 2006-10-04 엘지.필립스 엘시디 주식회사 주기성을 가진 패턴이 형성된 레이저 마스크 및 이를이용한 결정화방법
TWI304897B (en) * 2004-11-15 2009-01-01 Au Optronics Corp Method of manufacturing a polysilicon layer and a mask used thereof
TWI299431B (en) * 2005-08-23 2008-08-01 Au Optronics Corp A mask for sequential lateral solidification (sls) process and a method thereof
JP5133548B2 (ja) * 2006-09-29 2013-01-30 富士フイルム株式会社 レーザアニール方法およびそれを用いたレーザアニール装置
CN102077318B (zh) * 2008-06-26 2013-03-27 株式会社Ihi 激光退火方法及装置
JP5540476B2 (ja) * 2008-06-30 2014-07-02 株式会社Ihi レーザアニール装置
US20100129617A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Corrigan Thomas R Laser ablation tooling via sparse patterned masks
US20110070398A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 3M Innovative Properties Company Laser ablation tooling via distributed patterned masks
JP5534402B2 (ja) * 2009-11-05 2014-07-02 株式会社ブイ・テクノロジー 低温ポリシリコン膜の形成装置及び方法
CN102379041A (zh) * 2010-06-21 2012-03-14 松下电器产业株式会社 薄膜晶体管阵列器件、有机el显示装置以及薄膜晶体管阵列器件的制造方法
JP5884147B2 (ja) * 2010-12-09 2016-03-15 株式会社ブイ・テクノロジー レーザアニール装置及びレーザアニール方法
TWI465862B (zh) 2012-02-10 2014-12-21 Macronix Int Co Ltd 光罩及其圖案配置方法與曝光方法
CN103246158B (zh) * 2012-02-14 2015-03-25 旺宏电子股份有限公司 掩模及其图案配置方法与曝光方法
US9003338B2 (en) * 2013-03-15 2015-04-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Common template for electronic article
EP2792345B1 (de) 2013-04-15 2019-10-09 Ivoclar Vivadent AG Lithiumsilikat-Glaskeramik und -Glas mit Gehalt an Cäsiumoxid
CN103537794B (zh) * 2013-10-22 2015-09-30 中山大学 样品做一维精密平动实现二维激光sls晶化的方法
US9846309B2 (en) * 2015-04-17 2017-12-19 Dongseo University Technology Headquarters Depth-priority integral imaging display method using nonuniform dynamic mask array
KR102463885B1 (ko) * 2015-10-21 2022-11-07 삼성디스플레이 주식회사 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3645380B2 (ja) * 1996-01-19 2005-05-11 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法、情報端末、ヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、携帯電話、ビデオカメラ、投射型表示装置
US6555449B1 (en) 1996-05-28 2003-04-29 Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods for producing uniform large-grained and grain boundary location manipulated polycrystalline thin film semiconductors using sequential lateral solidfication
KR100324871B1 (ko) * 1999-06-25 2002-02-28 구본준, 론 위라하디락사 박막트랜지스터 제조방법
US6574510B2 (en) * 2000-11-30 2003-06-03 Cardiac Pacemakers, Inc. Telemetry apparatus and method for an implantable medical device
TW521310B (en) 2001-02-08 2003-02-21 Toshiba Corp Laser processing method and apparatus
US6624549B2 (en) * 2001-03-02 2003-09-23 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive device and method of fabricating the same
KR100405080B1 (ko) 2001-05-11 2003-11-10 엘지.필립스 엘시디 주식회사 실리콘 결정화방법.
KR100379361B1 (ko) * 2001-05-30 2003-04-07 엘지.필립스 엘시디 주식회사 실리콘막의 결정화 방법
KR100558678B1 (ko) 2001-06-01 2006-03-10 엘지.필립스 엘시디 주식회사 폴리실리콘 결정화방법
KR100424593B1 (ko) 2001-06-07 2004-03-27 엘지.필립스 엘시디 주식회사 실리콘 결정화방법
JP4109026B2 (ja) 2001-07-27 2008-06-25 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 アレイ基板を製造する方法およびフォトマスク
US6767804B2 (en) 2001-11-08 2004-07-27 Sharp Laboratories Of America, Inc. 2N mask design and method of sequential lateral solidification
US6733931B2 (en) 2002-03-13 2004-05-11 Sharp Laboratories Of America, Inc. Symmetrical mask system and method for laser irradiation
US7192479B2 (en) 2002-04-17 2007-03-20 Sharp Laboratories Of America, Inc. Laser annealing mask and method for smoothing an annealed surface
KR100484399B1 (ko) * 2002-05-23 2005-04-20 엘지.필립스 엘시디 주식회사 실리콘의 결정화용 마스크 및 결정화 방법
WO2004017382A2 (en) 2002-08-19 2004-02-26 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to provide substantial uniformity within areas in such regions and edge areas thereof, and a structure of such film regions
KR100646160B1 (ko) 2002-12-31 2006-11-14 엘지.필립스 엘시디 주식회사 순차측면결정화를 위한 마스크 및 이를 이용한 실리콘결정화 방법
KR100631013B1 (ko) * 2003-12-29 2006-10-04 엘지.필립스 엘시디 주식회사 주기성을 가진 패턴이 형성된 레이저 마스크 및 이를이용한 결정화방법
KR100663298B1 (ko) 2003-12-29 2007-01-02 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 다결정실리콘 박막트랜지스터의 다결정 실리콘막 형성방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004059971B4 (de) 2015-02-26
GB2409765B (en) 2006-08-23
US20100173481A1 (en) 2010-07-08
US7316871B2 (en) 2008-01-08
TWI307441B (en) 2009-03-11
TW200521594A (en) 2005-07-01
KR20050068223A (ko) 2005-07-05
US20110104908A1 (en) 2011-05-05
CN1637483B (zh) 2010-04-28
KR100631013B1 (ko) 2006-10-04
JP4405902B2 (ja) 2010-01-27
US7714331B2 (en) 2010-05-11
CN1637483A (zh) 2005-07-13
US7892955B2 (en) 2011-02-22
GB0425056D0 (en) 2004-12-15
DE102004059971A1 (de) 2005-07-28
US8470696B2 (en) 2013-06-25
US20080106686A1 (en) 2008-05-08
US20050139788A1 (en) 2005-06-30
GB2409765A (en) 2005-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7714331B2 (en) Display device
US8207050B2 (en) Laser mask and crystallization method using the same
US7759051B2 (en) Laser mask and method of crystallization using the same
US7816196B2 (en) Laser mask and crystallization method using the same
US7790341B2 (en) Laser mask and method of crystallization using the same
US20040224487A1 (en) Amorphous silicon crystallization method
US7553715B2 (en) Crystallization method and apparatus thereof
JP2007281465A (ja) 多結晶膜の形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080729

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081029

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090623

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090924

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091027

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091105

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121113

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4405902

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121113

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131113

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees