JP2006519492A - シリコン結晶化システム及びシリコン結晶化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従って、本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、複数個の光学ユニットを用いて種々の形状及びエネルギーのレーザービームを非晶質シリコン層に選択的または同時に照射することによって、液晶表示装置の量産性及び特性を同時に向上させることができるシリコン結晶化システム及びシリコン結晶化方法を提供することにある。
前記パネルは、表示領域、ゲート駆動回路領域及びデータ駆動回路領域を備えることができる。
前記画素領域及び前記ゲート駆動回路領域は、前記第1光学ユニットが調節したレーザービームを照射し、前記データ駆動回路領域は、前記第2光学ユニットが調節した前記レーザービームを照射することが好ましい。前記表示領域とゲート駆動回路領域は、2ショットマスクを通じてレーザーを照射し、前記データ駆動回路領域は、マルチショット(3ショット以上)マスクを通じてレーザーを照射することがより好ましい。
前記2ショットマスクは、レーザービームの通過領域を定義し、2列を形成する複数のスリットを有し、前記スリットの2列は互いにオフセットし得る。前記スリットの2列は、スリットの幅と同じ距離でオフセットし得る。
前記マルチショットマスクは、レーザービームの通過領域を定義し、3つまたはそれ以上の列を形成する複数のスリットを備え、前記スリットの列はオフセットし得、隣接した前記列のスリットは、スリットの幅の半分と同じ距離か、それより小さい距離でオフセットし得る。
前記第1及び第2光学ユニットの位置を制御する位置制御機をさらに備えることができる。
前記パネルは、表示領域、ゲート駆動回路領域及びデータ駆動回路領域を備えることができる。
前記画素領域及び前記ゲート駆動回路領域は、前記第1光学ユニットが調節したレーザービームを照射し、前記データ駆動回路領域は、前記第2光学ユニットが調節した前記レーザービームを照射することが好ましい。
前記表示領域とゲート駆動回路領域は、2ショットマスクを通じてレーザーを照射し、前記データ駆動回路領域は、マルチショット(3ショット以上)マスクを通じてレーザーを照射することがより好ましい。
前記2ショットマスクは、レーザービームの通過領域を定義し、2列を形成する複数のスリットを備え、前記スリットの2列はオフセットし得、2列のスリットは互いにその幅と同じ距離でオフセットし得る。
前記マルチショットマスクは、レーザービームの通過領域を定義し、3つまたはそれ以上の列を形成する複数のスリットを備え、前記スリットの列はオフセットし得、前記隣接した列のスリットはスリットの幅の半分と同じ距離であるか、それより小さい距離でオフセットし得る。
前記第1及び第2マスクのスリットは、複数の列を形成し、列内のスリットは互いにオフセットし得、前記第1マスクのスリットは2列をなし、前記第2マスクのスリットは、少なくとも3列をなすことが好ましい。
前記第1及び第2レーザービームは、初期の単一レーザービームから選択的に生成するか、或いは、初期の単一レーザービームを分割し同時に生成できる。
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一な参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
まず、本発明の一実施形態に係るシリコン結晶化システムについて、図1乃至図6を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るシリコン結晶化システムの概略図であり、図2は、本発明の一実施形態に係る液晶パネルの平面図である。
図1に示すように、本実施形態に係るシリコン結晶化システムは、レーザービーム1を生成するレーザー生成装置10、レーザー生成装置10からのレーザービーム1の形状及びエネルギーを制御する複数の光学ユニット20、並びに光学ユニット20の位置を制御する位置制御機40を備える。また、シリコン結晶化システムは、液晶パネル100を搭載し、光学ユニット20から発するレーザービーム1が照射されるステージ30を備える。
位置制御機40は、複数個の副光学ユニットの一つを選択し、レーザー生成装置10とステージ30の間に配置する。
液晶パネル100は、絶縁基板110とその上に蒸着され、レーザー生成装置10から発するレーザービーム1によって多結晶化される非晶質シリコン層150を有する。液晶パネル100は、表示領域101と、ゲート駆動回路領域102及びデータ駆動回路領域103を備える周辺領域に区分される。この中で、データ駆動回路領域103には高性能の薄膜トランジスタが要求されるアナログ−デジタル変換器(A/D converter)(図示せず)及びデジタル−アナログ変換器(D/A converter)(図示せず)が形成される。
図3は、レーザービームを照射し、非晶質シリコンを多結晶シリコンに結晶化させる2ショット順次横方向結晶化工程を示した概略図であり、図4は、2ショット順次横方向結晶化工程によって形成される多結晶シリコンの結晶粒を示す。
図5に示すように、2ショットマスク300は、縦方向に長く、レーザービーム1もマスク300と同様の形態を有するのが良い。従って、図1に示すように、第1光学ユニット21の副光学ユニットの一つをレーザービーム生成装置10とステージ30の間に配置する。
このような工程を繰り返して非晶質シリコン層の全領域が多結晶化される。
マルチショット順次横方向結晶化工程において、非晶質シリコン層150の所定領域をマルチショット、好ましくは3回乃至6回のショットで完全に多結晶化する。しかし、高性能の薄膜トランジスタを得るためには、7回以上のショットを行うこともできる。ここで“マルチショット”とは、3回以上のショットを意味する。
図6に示すように、6ショットマスク600は、複数のスリット状通過領域610を有する。通過領域610は、横方向に長く、6個の列(G、H、I、J、K、L)をなす。各列(G、H、I、J、K、L)は、所定の距離、好ましくはスリット610の幅の2倍に当たる距離で互いに離れているスリット対(611gと612g、611hと612h、611iと612i、611jと612j、611kと612k、611lと612l)を有する。
6ショットマスク600は、横方向に長く、レーザービーム1もマスク600と同様の形状を有するのが良い。そのため、第2光学ユニット22の副光学ユニットがレーザー生成装置10とステージ30の間に配置される。
隣接列のスリット610がその幅の半分ほどでオフセットされている場合には、前のショットで露光されない部分の1/4と、前のショットで露光された部分の半分にレーザービーム1が照射され多結晶化する。詳しくは、スリット611kと対向する非晶質シリコン層150部分は、前のショットでレーザービーム1に露出されない上半分と、前のショットでスリット611lを通じてレーザービーム1が照射された下半分を含む。次のショットによる下半分における結晶粒成長は、前のショットで形成されたその下の結晶粒の境界から始まり上方に進むが、これはその結晶粒の成長方向と同じ方向である。結果的に、前のショットで形成された結晶粒が、上方にスリット610幅の半分ほど大きくなる。
これと同様にして、nショット順次横方向結晶化工程を行うことにより、スリット幅(w)のn/2倍程度の幅を有する結晶粒を得ることができる。
図7は、本発明の他の実施形態に係るシリコン結晶化システムの概略図であり、図8は、本発明の一実施形態に係る図7に示したシリコン結晶化システムのレーザービーム分割器の概略図である。
図7に示すように、本実施形態に係るシリコン結晶化システムは、レーザービーム1を生成するレーザー生成装置10、レーザー発生装置10からのレーザービーム1を同じエネルギーを有する複数の小ビーム2に分割するためのレーザービーム分割器50、レーザービーム分割器50から来る小ビーム2のエネルギー及び形状を調節する複数の光学ユニット20、並びに液晶パネル100を搭載し、光学ユニット20から来る小ビーム2が照射されるステージ30を備える。
第1及び第2光学ユニット21、22から発する小ビーム2は、非晶質シリコン層150に同時に照射される。例えば、第1光学ユニット21から発する小ビーム2は、表示領域101とゲート駆動回路領域102に2ショットマスクを通じて照射され、第2光学ユニット22から発する小ビーム2は、マルチショットマスクを通じてデータ駆動回路領域103に照射される。
10 レーザー生成装置
20 光学ユニット
21 第1光学ユニット
22 第2光学ユニット
30 ステージ
40 位置制御機
50 レーザービーム分割器
100 液晶パネル
110 絶縁基板
150 非晶質シリコン層
300 2ショットマスク
310 スリット
600 6ショットマスク
610 スリット状通過領域
Claims (27)
- レーザービームを生成するレーザー生成装置と、
前記レーザー生成装置からのレーザービームを制御する第1及び第2光学ユニットと、
前記各々の光学ユニットを通過したレーザービームの照射によって多結晶化される非晶質シリコン層を有するパネルを装着可能なステージとを備え、
前記第1光学ユニット及び前記第2光学ユニットは、レーザービームを互いに異なる形状に作ることを特徴とするシリコン結晶化システム。 - 前記第1光学ユニットは、レーザービームを横辺と該横辺より長い縦辺を有するように作り、前記第2光学ユニットは、レーザービームを横辺と該横辺より短い縦辺を有するように作ることを特徴とする請求項1に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記第1及び第2光学ユニットから発するレーザービームは、長方形断面を有することを特徴とする請求項2に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記パネルは、表示領域、ゲート駆動回路領域、及びデータ駆動回路領域を備えることを特徴とする請求項3に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記画素領域及び前記ゲート駆動回路領域には、前記第1光学ユニットが調節したレーザービームが照射され、前記データ駆動回路領域には、前記第2光学ユニットが調節したレーザービームが照射されることを特徴とする請求項4に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記表示領域と前記ゲート駆動回路領域は、2ショットマスクを通じてレーザービームを照射し、前記データ駆動回路領域は、マルチショット(3ショット以上)マスクを通じてレーザービームを照射することを特徴とする請求項5に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記2ショットマスクは、レーザービームの通過領域を定義し、2列をなす複数のスリットを備え、前記2列のスリットがオフセット(offset)していることを特徴とする請求項6に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記二列のスリットが、前記スリットの幅と同じ距離でオフセットしていることを特徴とする請求項7に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記マルチショットマスクは、レーザービームの通過領域を定義し、3つ以上の列をなす複数のスリットを備え、該列のスリットがオフセットしていることを特徴とする請求項6に記載のシリコン結晶化システム。
- 隣接した前記列のスリットが、スリット幅の半分以下の距離でオフセットしていることを特徴とする請求項9に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記第1及び第2光学ユニットの位置を制御する位置制御機をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のシリコン結晶化システム。
- レーザービームを生成するレーザー生成装置と、
前記レーザービームを複数の小ビームに分割するレーザービーム分割器と、
前記レーザービーム分割器から発する小ビームを制御する第1及び第2光学ユニットと、
前記第1及び第2光学ユニットから発する小ビームによって多結晶化される非晶質シリコン層を有するパネルを搭載するためのステージとを備え、
前記第1光学ユニット及び前記第2光学ユニットは、前記小ビームを互いに異なる形状を有するように作ることを特徴とするシリコン結晶化システム。 - 前記第1光学ユニットは、小ビームを横辺と該横辺より長い縦辺を有するように作り、前記第2光学ユニットは、小ビームを横辺と該横辺より短い縦辺を有するように作ることを特徴とする請求項12に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記第1及び第2光学ユニットから発する小ビームは、長方形断面を有することを特徴とする請求項13に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記パネルは、表示領域、ゲート駆動回路領域及びデータ駆動回路領域を備えることを特徴とする請求項14に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記画素領域及び前記ゲート駆動回路領域には、前記第1光学ユニットが調節したレーザービームが照射され、前記データ駆動回路領域には、前記第2光学ユニットが調節したレーザービームが照射されることを特徴とする請求項15に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記表示領域及び前記ゲート駆動回路領域は、2ショットマスクを通じてレーザービームを照射し、前記データ駆動回路領域は、マルチショット(3ショット以上)マスクを通じてレーザービームを照射することを特徴とする請求項16に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記2ショットマスクは、レーザービームの通過領域を定義し、2列をなす複数のスリットを備え、前記2列のスリットがオフセットしていることを特徴とする請求項17に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記2列のスリットが互いにその幅と同じ距離でオフセットしていることを特徴とする請求項18に記載のシリコン結晶化システム。
- 前記マルチショットマスクは、レーザービームの通過領域を定義し、3つ以上の列をなす複数のスリットを備え、前記列のスリットがオフセットしていることを特徴とする請求項19に記載のシリコン結晶化システム。
- 隣接した前記列のスリットが、スリット幅の半分以下の距離でオフセットしていることを特徴とする請求項20に記載のシリコン結晶化システム。
- 表示領域、ゲート駆動回路領域及びデータ駆動回路領域を備える絶縁基板上に非晶質シリコン層を蒸着する段階と、
前記非晶質シリコン層の前記画素領域及び前記ゲート駆動回路領域に第1レーザービームを通過させるための複数のスリットを備える第1マスクを通じて第1レーザービームを照射する段階と、
前記非晶質シリコン層の前記データ駆動回路領域に第2レーザービームを通過させるための複数のスリットを備える第2マスクを通じて第2レーザービームを照射する段階と、
前記非晶質シリコン層を多結晶化する段階とを有し、
前記第1及び第2レーザービームの形状が互いに異なることを特徴とするシリコン結晶化方法。 - 前記第1レーザービームは、横辺と該横辺より長い縦辺を有し、前記第2レーザービームは、横辺と該横辺より短い縦辺を有することを特徴とする請求項22に記載のシリコン結晶化方法。
- 前記第1及び第2マスクのスリットは、複数の列をなし、該列のスリットが互いにオフセットしていることを特徴とする請求項23に記載のシリコン結晶化方法。
- 前記第1マスクのスリットは2列をなし、前記第2マスクのスリットは少なくとも3列をなすことを特徴とする請求項24に記載のシリコン結晶化方法。
- 前記第1及び第2レーザービームは、一つの初期レーザービームから選択的に生成することを特徴とする請求項22に記載のシリコン結晶化方法。
- 前記第1及び第2レーザービームは、一つの初期レーザービームを分割して同時に生成することを特徴とする請求項22に記載のシリコン結晶化方法。
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