KR100484399B1 - 실리콘의 결정화용 마스크 및 결정화 방법 - Google Patents

실리콘의 결정화용 마스크 및 결정화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화하는 방법에 관한 것으로 특히, 측면 성장 결정화에 사용되는 마스크와 이를 이용한 측면 성장 결정화 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마스크는 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 사각 형상의 투과부와, 이를 제외한 차단부로 구성되며, 상기 다수의 투과부는 양측 끝단이 일직선상에 있는 것을 피하여 구성한다.
이와 같이 하면, 마스크를 x 축으로 이동하여 결정화 공정을 반복하는 동안 마스크의 이동에 의해 겹쳐지는 부분이 일 방향으로 형성되지 않고 랜덤(random)하게 구성되도록 할 수 있다.
따라서, 상기 마스크가 겹쳐지는 부분에 대응하여 결정화된 영역이 일 방향으로 형성되지 않기 때문에 이로 인한 라인 결함발생을 억제할 수 있다.

Description

실리콘의 결정화용 마스크 및 결정화 방법 {mask for silicon crystallization and silicon crystallization method}
본 발명은 저온으로 폴리실리콘(poly silicon)을 형성하는 방법에 관한 것으로, 특히 그레인(grain)의 측면성장을 유도하는 결정화 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실리콘은 결정상태에 따라 비정질 실리콘(amorphous silicon)과 결정질 실리콘(crystalline silicon)으로 나눌 수 있다.
비정질 실리콘은 낮은 온도에서 증착하여 박막(thin film)을 형성하는 것이 가능하여, 주로 낮은 용융점을 가지는 유리를 기판으로 사용하는 액정패널(liquid crystal panel)의 스위칭 소자(switching device)에 많이 사용한다.
그런데 최근 들어서는 디스플레이장치가 대면적화가 되고 있다.
대면적으로 갈수록 전기적 특성이 우수해야하는데, 비정질 실리콘의 전기적 특성인 전계이동도는 1cm2/Vs로 상당히 낮은 수치이기 때문에 대면적화시키는 소자에 있어서는 한계가 있게 된다.
그러므로, 비정질 실리콘 박막은 액정패널 구동소자의 전기적 특성과 신뢰성 저하 및 표시소자 대면적화에 어려움이 있다.
이에 대한 대처방안으로, 대면적, 고정세 및 패널 영상구동회로, 일체형 랩탑컴퓨터(laptop computer), 벽걸이 TV용 액정표시소자의 상용화는 높은 전계효과 이동도(~100cm2/Vs)와 고주파 동작특성 및 낮은 누설전류(leakage current))의 화소 구동소자로 제조할 수 있는 고품위 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)의 응용하는 방법이 대두되고 있다.
특히, 다결정 실리콘 박막의 전기적 특성은 결정립(grain)의 크기에 큰 영향을 받는다. 즉, 결정립의 크기가 증가함에 따라 전계효과 이동도(mobility)도 따라 증가한다.
따라서, 이러한 점을 고려하여 실리콘을 단결정화 하는 방법이 큰 이슈로 떠오르고 있으며, 최근 들어 에너지원을 레이저로 하여 실리콘 결정의 측면성장을 유도함으로써, 거대한 단결정 실리콘을 제조하는 SLS(sequential lateral solidification)(연속적인 측면 고상화라함.)기술이 국제특허 "WO 97/45827"과 한국 공개특허"2001-004129"에 제안되었다.
이러한 SLS 기술은 실리콘 그레인이 액상 실리콘과 고상 실리콘의 경계면에서 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다는 것을 이용하여, 레이저 에너지의 크기와 레이저빔(laser beam)의 조사범위를 조절하여 실리콘 그레인을 소정의 길이만큼 측면성장 시킴으로서 비정질 실리콘을 결정화하는 것이다.
이러한 SLS기술을 실현하기 위한 SLS 장비를 이하 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 SLS 장비를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, SLS 장비(32)는 레이저 빔(34)을 발생하는 레이저 발생장치(36)와, 상기 레이저 발생장치를 통해 방출된 레이저 빔을 집속시키는 집속렌즈(40)와, 기판(44)에 레이저 빔을 나누어 조사시키는 마스크(38)와, 상기 마스크(38)의 상, 하부에 위치하여 상기 마스크를 통과한 레이저빔(34)을 일정한 비율로 축소하는 축소렌즈(42)로 구성된다.
이러한 레이저빔 발생장치(36)는 광원에서 가공되지 않은 레이저빔을 방출시키고, 어테뉴에이터(미도시)를 통과시켜 레이저빔의 에너지 크기를 조절하고, 집속렌즈(40)를 통해 레이저 빔(34)을 조사하게 된다.
마스크(38)에 대응되는 위치에는 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(44)이 고정된 X-Y스테이지(46)가 위치한다.
전술한 구성에서, 마스크(38)는 레이저 빔을 통과시키는 투과영역(A)과, 레이저 빔을 차단하는 차단영역(B)으로 구분되고, 상부의 레이저 빔은 두 과정을 통해 기판(44)으로 조사된다.
이때 기판(44)의 모든 영역을 결정화하기 위해서는 X-Y스테이지(46)를 미소하게 이동하여 줌으로써 결정영역을 확대해 나가는 방법을 사용한다.
전술한 바와 같은 SLS 결정화 장비를 이용하여 실리콘을 결정화하는 방법을 알아본다.
일반적으로, 결정질 실리콘은 상기 기판에 절연막인 버퍼층(buffer layer)(미도시)을 형성하고, 상기 버퍼층 상부에 비정질 선행막을 증착 한 후에 이를 이용하여 형성한다. 상기 비정질 선행막은 일반적으로 화학 기상증착법(CVD)등을 사용하여 기판에 증착하게 되며, 이는 박막 내에 수소를 많이 함유하고 있다.
그런데, 이러한 박막 내에 존재하는 수소는 350도 이상에서는 박막을 이탈하는 특성이 있어, 박막의 표면거칠기에 큰 영향을 주게 된다.
그러므로 레이저를 이용한 SLS 결정화를 실시하기 이전에, 열처리를 통하여 탈수소화를 시키는 과정을 거치는 것이 일반적이다.
도 2는 탈수소화 과정을 거치고 비정질 실리콘의 막의 일부가 결정화된 기판(54)으로, 도시한 바와 같이, 레이저 빔을 이용한 결정화는 기판(54)의 전 면적을 동시에 결정화 할 수 없다.
이는 레이저 빔의 빔폭과 마스크(도 1의 38)의 크기가 제한되어 있기 때문인데, 이러한 하나의 마스크(도 1의 38)를 여러번 정렬하고, 마스크의 투과부에 레이저를 조사하여 결정화하는 과정을 반복함으로써 기판의 전면에 결정화를 진행할 수 있다.
이하 도 3은 종래의 폴리실리콘 결정화 공정을 위한 마스크의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 마스크(60)는 투과영역(G)과 차단영역(H)으로 구성되며, 투과영역(G)은 가로방향의 스트라이프 형태로 구성하고, 이러한 다수의 투과영역(G)의 에지부(M)는 일직선상에 놓이도록 구성된다.
이때, 투과영역(G)의 세로길이(즉, 빔 패턴의 너비)(B)는 1회의 레이저 조사에 의해 성장하는 그레인의 최대성장 길이의 두 배 보다 작은 길이를 가지도록 구성하고, 상기 차단영역(H)의 세로길이(빔 패턴의 간격)(A)는 투과영역의 세로길이(B) 보다 작게 구성한다.
이와 같은 구성을 가진 마스크의 상부에 1차 레이저빔을 조사하였을 경우, 레이저 조사에 의해 비정질 실리콘이 용융되는 영역에서는 비정질 실리콘의 양측 계면으로부터 그레인(grain)이 성장하게 되고, 각 측면성장한 그레인(D)의 바운더리(boundary)(도 2의 50)가 충돌하면서 성장이 멈추게 된다.
전술한 바와 같이 빔 패턴의 너비가 한번의 레이저 조사 공정으로 이루어진 그레인의 최대 성장길이의 두 배 또는 그 이하의 길이가 되면, 미소 결정립으로 구성된 핵 생성영역이 존재하지 않게 된다.
전술한 바와 같이 1차 레이저빔 조사에 의하여 결정화가 완료된 후, 마스크를 x축 방향으로 이동하는 단계에서, 마스크(60)의 가로방향의 길이만큼 즉, 렌즈에 의해 축소된 패턴의 가로길이 만큼 수백㎛∼수㎜단위로 이동하며 결정화 공정을 진행한다.
따라서, 마스크 또는 X-Y스테이지의 X 방향으로의 움직임의 범위가 커지게 되므로 결정화를 위한 공정시간을 단축할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 구성된 마스크를 이용한 결정화 방법을 이하 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 도 3의 마스크(60)를 기판(62)상에 위치시키고 1차 레이저빔 조사하여, 투명한 절연기판(62)에 증착된 비정질 실리콘막의 결정화를 진행한다.
결정화된 영역은 상기 마스크의 투과영역(도 4의 G)에 대응하는 부분이며, 마스크의 투과영역이 3개라고 가정한다면, 결정화 영역 또한 가로방향으로 소정의 길이를 가지는 3개의 결정화된 영역(I,J,K)이 형성될 것이다.
이때, 결정화된 영역(I,J,K)내에서의 결정화 상태를 설명하면, 레이저를 통해 완전히 녹아버린 비정질 실리콘의 용액이 녹지 않은 양측의 비정질 실리콘을 씨드(seed)로 하여, 평면적으로는 상부와 하부로부터 그레인(66a, 66b)이 각각 자라는 형상이 되며, 상하에서 각각 성장한 그레인이 만나면서 결정성장이 멈추게 된다.
다음으로, 기판(62)이 놓여진 스테이지(미도시)를 마스크 패턴(빔패턴)의 가로 길이(E)보다 작은 ㎜단위로 이동한 후, 레이저빔을 조사하여 연속적으로 X축 방향으로의 결정화를 진행한다.
이동거리는 마스크에 구성된 투과영역 에지부가 결정영역 내에 겹쳐지도록 하는 거리로 제한되기 때문에, 먼저 레이저빔을 조사하여 결정화된 영역의 일 측 끝에 다음차례의 레이점 빔 패턴이 일부 겹쳐져서 조사된다.
이때, 상기 레이저 빔 패턴과 일부 겹쳐져 재결정화 되는 영역(F)에서는 결정화 불연속대가 발생한다.
이러한 현상은 상기 투과영역(도 3의 G)의 에지부(edge)를 사각으로 할 때, 이를 통과한 레이저 빔의 패턴은 간섭과 산란현상에 의해 원형형상으로 비정질 실리콘막을 녹이게 되어, 원형으로 완전용융(complete melting)이 일어나고 결정화된다.
그러므로, 그레인은 원형 형상의 계면으로부터 수직하게 성장하게 되므로 빔 패턴의 중앙부와 비교하여 불연속적인 상태로 성장한다.
다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이, X축 방향으로의 결정화가 모두 이루어 졌다면, 마스크(60)가 움직일 경우에는 -Y축으로, 상기 X-Y스테이지가 움직일 경우에는 Y축으로 미소하게 이동한다.
다음으로, 1차 결정화 공정이 끝난 부분을 처음으로 하여 다시 레이저빔을 조사하게 되는데, 이와 같이 하면 도 4c에 도시한 바와 같이, 먼저 결정화된 결정질 실리콘의 그레인이 연속하여 더욱 성장하게 된다.
이와 같은 방법은 동일한 면적을 비교할 경우 결정화 시간이 빠르기 때문에 생산수율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
반면, 결정화된 박막층 전체를 보았을 때, 정상적인 결정영역 사이에 불연속적인 결정영역이 일정한 간격을 두고 일방향으로 위치하기 때문에, 폴리실리콘 박막층(68)은 정상적인 상태의 그레인을 가지는 다수의 제 1 영역(K1)과, 제 1 영역(K1)사이에 존재하며 마스크 에지영역을 통하여 결정화된 불연속적인 영역인 제 2 영역(K2)이 일직선상에 존재하게 된다.
전술한 바와 같은 다결정 박막을 이동하여 형성한 어레이 기판의 구성을 이하 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는, 전술한 바와 같이 결정화한 다결정 박막을 액티브층으로 사용한 박막트랜지스터 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도이다.
먼저 게이트 배선(5)과 데이터 배선(17)이 교차하는 다수의 지점에 다수개의 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 이러한 각각의 박막트랜지스터(T)는 각각의 화소영역(18)을 구동한다.
박막트랜지스터는 게이트 전극(8), 소스전극(10), 드레인전극(15), 그리고 액티브층(12)로 이루어져 있는데, 도시한 바와 같이, 정상적으로 결정화된 제 1 영역(K1)과 제 2 영역(K2)이 액티브층(12)으로 사용되고 있다.
그런데, 불연속적인 영역인 제 2 영역(K2)이 일직선상에 위치하게 되기 때문에, 이 영역에서는 전자의 이동도(mobility)가 제 1 영역(K1)을 액티브층으로 하는 박막트랜지스터 보다 현저히 느리고, 결과적으로 이 영역에 라인결함이 일어나게 된다.
라인결함은 제조된 패널의 한 선상에 있는 박막트랜지스터의 특성이 다른 선상의 박막트랜지스터에 비하여 떨어지거나 혹은 단선이 되어 화면에 줄이가는 것으로, 전술한 바와 같이 일직선상에 투과부의 에지 부분이 있는 마스크를 이용하여 결정화를 시도하게 되면, 라인결함으로 인한 제품의 품위저하를 가져올 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 고른 다결정 박막실리콘의 특성을 얻어 그레인 장벽(grain boundary)를 줄이고, 패널 전체에 대하여 고른 박막트랜지스터 특성을 구현할 수 있는 실리콘 결정화를 위한 마스크와 이를 이용한 실리콘 결정화 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 SLS 방법의 실리콘의 결정화는 기판상에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 선행막을 형성하는 단계와; 상기 비정질 선행막의 상부에 레이저빔을 차단하는 영역과, 레이저빔을 투과하는 다수의 영역으로 이루어지고, 상기 투과하는 영역의 각 x 방향 길이는 동일하되, 그 끝단이 일직선상에 배열되지 않은 마스크를 위치시키는 단계와; 상기 마스크의 상부로 레이저빔을 조사하여, 상기 레이저빔을 투과하는 영역에 대응하는 비정질 선행막을 결정화하여 제 1 결정영역을 형성하는 단계와; 상기 제 1 결정영역을 중심으로 y 축 방향으로 상기 마스크의 투과영역의 일부를 겹치도록 위치시키는 단계와; 상기 위치시킨 마스크에 레이저 빔을 조사하여 상기 투과영역에 대응하는 비정질 선행막을 결정화해, 제 1 결정영역의 그레인을 y 축 방향으로 성장시키는 단계를 포함하며, 상기 형성된 제 1 영역의 끝단에 상기 마스크를 위치시키고, 상기 레이저 스캔을 실시하여 제 1 영역의 x 방향의 길이를 늘리는 단계를 포함한다.
또한, 상기 레이저빔의 에너지 밀도는 상기 비정질을 완전히 녹일 수 있는 정도로 비정질 실리콘을 결정화한다.
다음으로, 마스크는 레이저빔이 차단되는 영역과; 상기 기판에 x 방향으로 연장된 다수개의 사각형상이며, x 방향의 연장된 끝단이 일직선상에 있지 않은 레이저빔을 통과시키는 다수개의 통과영역이 있으며, 재질이 석영이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
도 6은 본 실시예에 따른 폴리실리콘 결정화 공정용 마스크의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 마스크(160)는 투과영역(G)과 차단영역(H)으로 구성되며, 투과영역(G)은 가로방향의 스트라이프 형태로 구성하고, 이러한 다수의 투과영역의 에지부(M)가 종래의 마스크와는 달리 일직선상에 있지 않도록 구성된다. 이때, 투과영역(G)의 세로길이(B)는 그레인의 최대 성장길이의 두 배 보다 작거나 같게 구성하는데, 이 마스크는 2shot 방식을 이용하여 그래인의 최대측면성장을 유도하기 위한 것이다.
기판상에 전술한 마스크(160)를 위치시키고 1차 레이저빔을 조사하게 되면, 레이저 조사에 의해 투과영역(도 6의 G)에 대응하는 비정질 실리콘 영역은 용융되고, 이 용융된 비정질 실리콘의 양측 계면으로부터 결정화가 진행되게 된다. 이때, 비정질 실리콘의 양측 계면으로부터 성장하는 그레인은 마스크의 투과영역에 대응하는 비정질 실리콘의 중간지점에서 만나 결정성장이 멈추게 된다.
다음으로, 마스크 또는 X-Y 스테이지가 각 사각형상의 투과영역의 가로 길이만큼 이동하여, 레이저빔의 1차 조사로 인한 결정화된 영역에서 투과영역의 에지부에 대응하여 결정화된 영역을 시작점으로 다시 결정화를 진행한다.
다음으로, 마스크를 결정화된 영역의 일부가 겹치도록 위치시키고 레이저를 2차 조사하여 그레인의 크기를 증가시킨다. 레이저를 2회 조사하여 그레인의 크기를 증가시키면서 대면적을 결정화하는, 전술한바와 같은 공정을 일컬어 2 shot 방식의 SLS 결정화 방법이라 한다.
전술한 바와 같은 형상의 투과영역이 구성된 마스크를 이용하여 2 shot방식의 SLS 결정화하는 과정을 이하, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 설명한다.
도 7a는, 본 실시예에 따른 마스크를 이용하여 레이저를 1회 조사하여 결정화한 다음, 마스크 투과영역의 에지부에 대응하여 결정화된 영역(F)을 시작점으로 투과영역의 가로길이(E)만큼 이동하고 레이저를 다시 조사하는 과정을 반복하여 결정화한 영역을 도시한 도면이다.
마스크의 투과영역에 대응하여 결정화된 영역(I,J,K)은 레이저를 조사시켜 비정질 실리콘이 완전히 용융되고, 이렇게 용융된 비정질 실리콘과 녹지 않은 비정질 실리콘의 계면으로부터 그레인(166a, 166b)이 성장하게 되며, 각각 상부와 하부로부터 성장한 이 그레인(166a, 166b)들이 만나면서 측면 성장이 멈추게 된다.
그런데, 도 6에 도시한 바와 같이, 마스크 투과영역의 에지부(M)가 일직선상에 위치하지 않았기 때문에, 마스크의 에지부에 대응하여 결정화된 영역(F)이 패널(162)의 전면에 분산되어 있다.
다음으로, 7b에 도시한 바와 같이, 상기 x 방향으로의 결정화가 완료되면, y 축 방향으로 마스크(160)를 이동시킨다. 이때, 마스크를 레이저를 1차 조사하여 형성한 그레인(166a, 166b)에 소정면적이 겹치도록 기판상에 위치시킨 후, 레이저를 조사하여 결정화를 진행한다. 연속하여, -x 축으로 마스크를 이동시키면서 결정화하는 공정을 완료하면, 도 7c와 같이 결정화가 된다.
도 7c에 도시한 바와 같이, 결정화가 완료된 결정층의 표면은 정상적으로 그레인이 성장한 영역(K1)사이에 비정상적으로 그레인이 성장한 영역(K2)이 랜덤하게 구성되어 있는 것을 알 수 있다.
즉, 발명에 따른 마스크를 이용하게 되면, 불규칙적인 영역이 분산되어 결정화된 영역의 균일도를 높일 수 있다.
따라서, 상기 비정상적으로 그레인이 성장한 영역(K2)이 종래와 달리 일직선상에 존재하지 않고 기판의 전면을 통해 랜덤하게 퍼져있기 때문에 종래의 구조에서 우려했던 선결함의 발생확률을 억제할 수 있다.
그런데, 본 발명에 따른 마스크 투과영역의 에지부(도 6의 M)가 일직선상에 있지 않기 때문에, 불규칙적인 영역이 분산되어 결정화된 영역의 균일도를 높일 수 있게 된다.
본 발명에서는 다결정 실리콘의 측면결정화 방법에 있어서, 마스크의 모서리부분에 조사되는 레이저로 인하여 형성되는 불균일한 영역을 분산함으로 박막트랜지스터 특성의 불균일도를 개선하여, 수율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 SLS 결정화 장비를 도시한 도면.
도 2는 결정화가 일부 진행된 기판을 도시한 도면.
도 3은 종래의 마스크를 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4c는 종래의 마스크를 이용하여 SLS 결정화 공정을 순서대로 도시한 도면.
도 5는 종래의 마스크를 이용하여 SLS 결정화한 액티브층을 포함한 박막트랜지스터 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 마스크를 도시한 도면.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 마스크를 이용하여 SLS 결정화를 공정순서에 따라 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
160 : 마스크 H : 차단부
G : 투과부 M: 에지부
K1 : 마스크의 투과부중 중간영역에 대응하여 결정화된 영역
K2 : 마스크의 투과부중 에지영역에 대응하여 결정화된 영역

Claims (7)

  1. 기판상에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 선행막을 형성하는 단계와;
    상기 비정질 선행막의 상부에 레이저빔을 차단하는 영역과, 레이저빔을 투과하는 다수의 영역으로 이루어지고, 상기 투과하는 영역의 각 x 방향 길이 끝단이 일직선상에 배열되지 않은 마스크를 위치시키는 단계와;
    상기 마스크의 상부로 레이저빔을 조사하여, 상기 레이저빔을 투과하는 영역에 대응하는 비정질 선행막을 제 1 결정영역으로 형성하는 단계와;
    상기 제 1 결정영역을 중심으로 y 축 방향으로 상기 마스크의 투과영역의 일부를 겹치도록 위치시키는 단계와;
    상기 위치시킨 마스크에 레이저 빔을 조사하여 상기 투과영역에 대응하는 비정질 선행막을 결정화해, 제 1 결정영역의 그레인을 y 축 방향으로 성장시키는 단계
    를 포함하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형성된 제 1 결정영역의 끝단에 상기 마스크를 위치시키고, 상기 레이저 빔을 조사하여 제 1 결정영역의 x 방향의 길이를 늘리는 단계를 포함하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저빔의 에너지 밀도는 상기 비정질을 완전히 녹이는 비정질 실리콘의 결정화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과하는 영역의 각 x 방향 길이는 동일한 비정질 실리콘의 결정화 방법.
  5. 레이저빔이 차단되는 영역과;
    상기 기판에 x 방향으로 연장된 다수개의 사각형상이며, x 방향의 연장된 끝단이 일직선상에 있지 않은 레이저빔을 통과시키는 다수개의 투과영역
    을 가지는 레이저 결정화 마스크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 마스크는 재질이 석영인 새도우 마스크.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 x 방향으로 연장된 다수개의 사각형상의 투과영역은 동일한 길이를 가지는 레이저 결정화 마스크.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7829245B2 (en) 2005-08-04 2010-11-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Mask for sequential lateral solidification and method of manufacturing the same

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100400510B1 (ko) * 2000-12-28 2003-10-08 엘지.필립스 엘시디 주식회사 실리콘 결정화 장치와 실리콘 결정화 방법
KR100720452B1 (ko) * 2003-06-30 2007-05-22 엘지.필립스 엘시디 주식회사 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법
KR100698056B1 (ko) * 2003-12-26 2007-03-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 레이저 빔 패턴 마스크 및 이를 이용한 결정화 방법
KR100663298B1 (ko) * 2003-12-29 2007-01-02 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 다결정실리콘 박막트랜지스터의 다결정 실리콘막 형성방법
KR100631013B1 (ko) * 2003-12-29 2006-10-04 엘지.필립스 엘시디 주식회사 주기성을 가진 패턴이 형성된 레이저 마스크 및 이를이용한 결정화방법
KR102205403B1 (ko) * 2014-10-08 2021-01-21 삼성디스플레이 주식회사 증착용 마스크 포장 용기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000001170A (ko) * 1998-06-09 2000-01-15 구본준, 론 위라하디락사 실리콘 박막을 결정화하는 방법과 이를 이용한 박막트랜지스터제조방법
KR20010039230A (ko) * 1999-10-29 2001-05-15 구본준 액정표시패널의 제조방법
KR20020093194A (ko) * 2001-06-07 2002-12-16 엘지.필립스 엘시디 주식회사 실리콘 결정화방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997045827A1 (en) 1996-05-28 1997-12-04 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Crystallization processing of semiconductor film regions on a substrate, and devices made therewith
JP3642546B2 (ja) * 1997-08-12 2005-04-27 株式会社東芝 多結晶半導体薄膜の製造方法
KR100327087B1 (ko) 1999-06-28 2002-03-13 구본준, 론 위라하디락사 레이저 어닐링 방법
US6573163B2 (en) * 2001-01-29 2003-06-03 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method of optimizing channel characteristics using multiple masks to form laterally crystallized ELA poly-Si films
US6767804B2 (en) * 2001-11-08 2004-07-27 Sharp Laboratories Of America, Inc. 2N mask design and method of sequential lateral solidification
US6660576B2 (en) * 2002-03-11 2003-12-09 Sharp Laboratories Of America, Inc. Substrate and method for producing variable quality substrate material
US6727125B2 (en) * 2002-04-17 2004-04-27 Sharp Laboratories Of America, Inc. Multi-pattern shadow mask system and method for laser annealing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000001170A (ko) * 1998-06-09 2000-01-15 구본준, 론 위라하디락사 실리콘 박막을 결정화하는 방법과 이를 이용한 박막트랜지스터제조방법
KR20010039230A (ko) * 1999-10-29 2001-05-15 구본준 액정표시패널의 제조방법
KR20020093194A (ko) * 2001-06-07 2002-12-16 엘지.필립스 엘시디 주식회사 실리콘 결정화방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7829245B2 (en) 2005-08-04 2010-11-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Mask for sequential lateral solidification and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
US6875547B2 (en) 2005-04-05
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