KR100546711B1 - 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법 - Google Patents

레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테이지의 회전없이, X, Y 양방향의 결정화를 모두 진행하도록 하는 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법에 관한 것으로, 레이저 조사 장치는 X축 방향으로 투과부가 형성된 제 1 영역과 Y축 방향으로 투과부가 형성된 제 2 영역으로 정의되는 마스크를 포함하여 이루어지며, 상술한 레이저 조사 장치를 이용한 실리콘 결정화 방법은 비정질 실리콘층이 형성된 기판을 스테이지 상에 위치시키는 단계와, 상기 기판 상부에, X축 방향의 투과부가 복수개 형성된 제 1 영역과 Y축 방향의 투과부가 복수개 형성된 제 2 영역으로 이루어져, 레이저 조사시 상기 기판 상에 대응되어 각각 제 1, 제 2 결정화 블록을 갖는 마스크를 정렬시키는 단계와, 상기 제 1 영역을 오픈시키며 상기 스테이지를 X축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 X축 방향의 결정화를 진행하는 단계와, 상기 2 영역을 오픈시켜 상기 스테이지를 Y축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 Y축 방향의 결정화를 진행하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
SLS(Sequential Lateral Solidification), 마스크, 결정화 블록

Description

레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법{Device of Annealing Laser Beam and Method for Sequential Lateral Solidification Silicon Using the same}
도 1은 레이저 에너지 밀도별 비정질 실리콘의 입자의 크기를 나타낸 그래프
도 2는 일반적인 SLS 조사 장치를 나타낸 개략도
도 3은 종래의 레이저 열처리를 개략적으로 나타낸 단면도
도 4는 종래의 다른 형태의 마스크를 나타낸 평면도
도 5a 내지 도 5e는 도 4를 이용한 종래의 실리콘 결정화 방법을 나타낸 평면도
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저 조사 장치의 마스크를 나타낸 평면도
도 7a 내지 도 7e는 도 6의 마스크를 적용하여 이루어지는 본 발명의 제 1 실리콘 결정화 방법을 나타낸 평면도
도 8은 본 발명의 실리콘 결정화 방법을 적용하여 형성한 결정질 실리콘을 나타낸 SEM도
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저 조사 장치의 마스크를 나타낸 평면도
도 10은 도 9의 마스크를 이용하여 2회 조사 후 결정화 영역을 나타낸 평면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 마스크 110 : 기판
M : 일 결정화 블록의 가로 길이 S : 결정화 블록의 세로 길이
X : 제 1 영역 Y : 제 2 영역
D : 제 1 영역의 투과부 E : 제 2 영역의 투과부
F : 제 1 영역의 차단부 G : 제 2 영역의 차단부
l1, l2 : 결정화 블록의 일 결정화부의 길이
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 스테이지의 회전없이, X, Y 양방향의 결정화를 모두 진행하는 실리콘 결정화 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력을 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이 하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같이 액정표시장치가 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 장점과 배치되는 면이 많이 있다.
따라서, 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징으로 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막트랜지스터가 형성된다.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R,G,B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.
이때, 액정 주입 방법은 상기 실재에 의해 합착된 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 용기에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하면 삼투압 현상에 의해 액정이 두 기판 사이에 주입된다. 이와 같이 액정이 주입되면 상기 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하게 된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다. 따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동 영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이러한 박막 트랜지스터의 반도체층으로는 전계 효과 이동도가 높으며, 광 전류가 적어 다결정 실리콘이 주로 이용된다.
상기 다결정 실리콘의 제조 방법은 공정 온도에 따라 저온 공정과 고온 공정으로 나눌 수 있으며, 이 중 고온 공정은 공정 온도가 1000℃ 근처로 절연 기판의 변형 온도 이상의 온도 조건이 요구되어, 유리 기판은 내열성이 떨어지므로 열 저항력이 높은 고가의 석영 기판을 써야 된다는 점과, 이 고온 공정에 의한 다결정 실리콘 박막의 경우 성막시 높은 표면 조도(surface roughness)와 미세 결정립 등의 저품위 결정성으로, 저온 공정에 의한 다결정 실리콘보다 소자 응용 특성이 떨어진다는 단점이 있으므로, 저온 증착이 가능한 비정질 실리콘을 이용하여 이를 결정화시켜 다결정 실리콘으로 형성하는 기술이 연구/개발되고 있다.
상기 저온 공정은 레이저 열처리(laser annealing), 금속 유도 결정화(Metal Induced Crystallization) 등으로 분류할 수 있다.
이 중 레이저 열처리 공정은 펄스(pulse) 형태의 레이저 빔을 기판 상에 조사하는 방법을 이용하는데, 이 펄스 형태의 레이저 빔에 의하면 용융과 응고가 10~102 나노세컨드(nano second) 단위로 반복되어 진행되는 방식으로써, 하부 절연기판에 가해지는 데미지(damage)를 최소화시킬 수 있는 장점을 가져 저온 결정화 공정에서 가장 주목받고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 레이저 열처리 공정에 따른 실리콘의 결정화 방법에 대해서 설명한다.
도 1은 레이저 에너지 밀도별 비정질 실리콘의 입자의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 1과 같이, 비정질 실리콘의 결정화는 레이저 에너지의 세기에 따라 제 1, 제 2, 제 3 영역으로 분류할 수 있다.
제 1 영역은 부분 용융 영역(partial melting region)으로, 비정질 실리콘층의 표면만이 용융될 정도의 세기로 레이저 에너지가 비정질 실리콘층에 조사되는 영역이며, 상기 제 1 영역에서는 이러한 조사 후 비정질 실리콘층의 표면의 부분 용융이 이뤄지고, 고상화(solidification) 과정을 거쳐 상기 비정질 실리콘층 표면에 작은 결정 입자가 형성된다.
제 2 영역은 완전 용융 근접 영역(near-complete melting region)으로, 상기 제 1 영역보다 레이저 에너지 세기를 높여 비정질 실리콘층이 거의 용융될 정도로 레이저 에너지를 조사하는 영역이며, 용융 후 남아있는 작은 핵들을 씨드(seed)로 하여 결정을 성장시켜 제 1 영역에 비해 성장한 결정 입자를 얻을 수 있으나, 균일한 결정 입자를 얻기는 곤란하다. 여기서, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역에 비해 상당히 소폭이다.
제 3 영역은 완전 용융 영역(complete melting region)으로, 상기 제 2 영역보다 레이저 에너지 세기를 높여 비정질 실리콘층을 모두 용융시킬 정도로 레이저를 조사하는 영역이며, 비정질 실리콘층이 모두 용융된 후 고상화가 진행되어 균일한 결정 핵 생성(homogeneous nucleation)이 가능하여 조사 후, 미세한(fine) 균일 결정 입자로 이루어진 결정 실리콘층이 형성된다.
다결정 실리콘을 제조하는 공정에서는 제 2 영역대의 에너지 밀도를 이용하여 균일하게 조대한 결정 입자를 형성하기 위하여, 레이저 빔의 조사 횟수 및 중첩비를 조절한다.
그러나, 다결정 실리콘의 다수 개의 결정 입자 경계부는 전류 흐름의 장애요소로 작용하여 신뢰성 있는 박막 트랜지스터 소자를 제공하기 어렵고, 다수개의 결정 입자 내에서는 전자간의 충돌에 의한 충돌 전류 및 열화에 의해 절연막이 파괴되어 제품 불량을 초래하는 문제점을 갖고 있으므로, 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 실리콘 결정 입자가 액상 실리콘과 고상 실리콘의 경계면에서, 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다는 사실을 이용한 SLS(Sequential Lateral Solidification) 기술에 의해 단결정 실리콘을 형성하는 기술(Robert S. Sposilli, M.A. Crowder, and James S. Im, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol.452, 956~957, 1997)이 제안되었다.
상기 SLS 기술에서는, 레이저 에너지 크기와 레이저 빔의 조사 범위 및 이동 거리(translation distance)를 적절히 조절하여, 실리콘 결정 입자를 소정의 길이만큼 측면 성장시킴으로써, 비정질 실리콘을 단결정 수준으로 결정화시킬 수 있다.
이러한 SLS 공정에 이용되는 조사 장치는 좁은 영역에 빔을 집중시키게 되므로 넓은 면적의 기판에 적층된 비정질 실리콘층을 동시에 다결정질로 변화시킬 수 없다. 따라서, 기판의 조사 위치를 변경시키도록, 비정질 실리콘층이 적층된 기판을 스테이지에 장착한 후, 소정 면적에 조사가 이루어진 후, 기판을 이동시켜 다음 면적을 조사시키는 방식으로 기판의 전 영역에 조사가 이루어지도록 한다.
도 2는 일반적인 SLS 조사 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2와 같이, 상기 SLS 조사 장치는 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생장치(1)와, 상기 레이저 발생장치(1)를 통해 방출된 레이저 빔을 집속시키는 집속렌즈(2)와, 기판(10)에 레이저 빔을 나누어 조사시키는 마스크(3)와, 상기 마스크(3)의 하부에 위치하여 상기 마스크(3)를 통과한 레이저빔을 일정한 비율로 축소하는 축소렌즈(4)로 구성된다.
상기 레이저빔 발생장치(1)는 엑시머 레이저(Excimer Laser)로서 308nm의 XeCl나 248nm의 KrF가 주로 이용된다. 상기 레이저 발생장치(1)는 가공되지 않은 레이저 빔(laser beam)을 방출시키며, 상기 방출된 레이저 빔은 어테뉴에이터(atenuator, 미도시)를 통과하여 에너지 크기를 조절한 후, 상기 집속렌즈(2)를 통해 조사되게 된다.
상기 마스크(3)에 대응되어 비정질 실리콘층이 증착된 기판(10)이 고정된 X-Y스테이지(5)가 위치한다.
이때, 상기 기판(10)의 모든 영역을 결정화하기 위해서는 상기 X-Y스테이지(5)를 미소하게 이동하여 줌으로써 결정 영역을 점진적으로 확대해 나가는 방법을 사용한다.
여기서, 상기 마스크(3)는 상기 레이저 빔을 통과시키는 투과부(A)와, 레이저 빔을 흡수하는 차단부(B)로 구분된다. 상기 투과부의 폭은 1회 노광시 형성되는 그레인의 측면성장 길이를 결정한다.
이하, 도 2의 일반적인 SLS 조사 장치를 이용한 종래의 실리콘을 결정화하는 방법을 알아본다.
도 3은 종래의 레이저 열처리를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3과 같이, 기판(20) 상에 버퍼층(21), 비정질 실리콘층(22)을 차례대로 형성한 후, 이 비정질 실리콘층(22)이 형성된 기판(20) 상에 투과부와 차단부가 순차 교차하는 마스크(미도시)를 배치한 후, 상기 비정질 실리콘층(22)에 레이저 조사 공정을 진행한다.
상기 비정질 실리콘층(22)은 일반적으로 화학 기상 증착법(CVD)등을 사용하여 기판(20)에 증착하게 되는데, 증착 직후 상기 비정질 실리콘층(22) 내에 수소를 많이 함유하고 있다. 수소는 열에 의해 박막을 이탈하는 특징이 있기 때문에, 상기 비정질 실리콘층(22)을 1차로 열처리하여 탈수소화 과정을 진행한다. 이는, 수소를 미리 제거하지 않은 경우에는 결정화 후 실리콘층의 표면이 매우 거칠어져 전기적으로 특성이 좋지 않기 때문이다.
이하, 상술한 일반적인 SLS 조사 장치에 이용되는 마스크를 투과부와 차단부의 폭을 거의 동일하게 형성하여 이루어지는 실리콘 결정화 방법에 대해 기술한다.
도 4는 종래의 다른 형태의 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 4와 같이, 종래의 다른 형태의 마스크는 가로 방향으로 형성된 복수개의 투과부(A)와 차단부(B)가 교차하여 나타난다. 이러한 투과부(A)와 차단부(B)의 폭 크기는 조절 가능하다. 도 4에는 투과부(A)의 폭이 차단부(B)의 폭과 거의 동일한 크기로 도시되어 있는데, 이러한 투과부(A)와 차단부(B)가 거의 동일한 크기를 갖 는 마스크를 이용한 레이저 조사는, 1회 조사에서 결정화가 이루어지지 않은 비정질 부위를 2회 조사에서 대응되도록 하여 이루어진다.
이러한 실리콘 결정화 공정을 기판 상에 X축 방향 또는 Y축 방향으로 일 방향에 대해 진행하여 성장되는 결정의 크기는 0.3 내지 1㎛ 정도로 제한적이다. 따라서, X축 방향에 대해 결정화를 진행한 기판을 다시 Y축 방향으로 진행하여 이동도 특성이 좋은 보다 큰 사이즈의 결정을 형성되는 실리콘 결정화 공정이 제안되었다.
이하, X축, Y축 이방향으로 진행하는 실리콘 결정화 공정에 대해 기술한다.
도 5a 내지 도 5e는 도 4의 마스크를 이용한 종래의 실리콘 결정화 방법을 나타낸 평면도이다.
도 5a 내지 도 5e의 화살표의 방향은 결정화가 진행되는 방향을 가리킨다.
그리고, 이하의 설명에서 기판(30)의 이동은 상기 기판(30)이 위치한 스테이지를 X축 또는 Y축으로 이동시켜 이루어진다.
도 5a와 같이, 레이저 조사시 레이저 1펄스가 마스크(25)가 기판 상에 대응되는 1결정화 블록(H)은 상기 마스크(25)에 형성된 투과부(A)의 개수만큼 조사 부위를 가지며, 각각 가로는 L, 세로는 S의 크기를 갖는다.
일반적인 레이저 빔 조사 장치는 마스크(25) 하부에 축소 렌즈를 배치시켜 구성되는데, 이로 인해 상기 마스크(25)를 투과하여 실제 기판상으로 조사되는 레이저 빔 패턴은, 상기 축소 렌즈가 갖는 소정의 축소비로 축소된 형상이다. 예를 들어, 축소 렌즈의 축소비가 5일 경우, 상기 마스크의 투과부(A)의 길이 및 폭이 각각 l, s 이라면, 상기 투과부(A)에 대응되어 실제 기판 상에 레이저 빔 조사가 이루어지는 일 결정화부의 길이 및 폭은 각각 s/5, l/5가 된다.
여기서는 레이저 1 펄스가 상기 마스크(25)를 투과하여 실제 기판 상에 조사된 1결정화 블록(H)의 가로 및 세로의 길이를 각각 L 및 S로 상정하여 결정화 공정을 진행한다.
도 5a와 같이, 상기 마스크(25)를 기판(30)에 대응되어 정렬시킨 후, 상기 기판(30)을 (+)X축으로 1결정화 블록(H)의 가로 길이(L)만큼 이동(①)시키며 상기 마스크(25)가 갖는 투과부(A) 개수대로 라인상의 결정화를 진행한다.
(+)X축 방향의 결정화를 각 투과부(A)별로 상기 기판(30)의 가로 길이에 대해 완료한 후, 도 5b와 같이, 상기 기판(30)을 (+)Y축으로 1결정화 블록(H)의 일 결정화부 폭(t)만큼 이동(②)시킨다.
이어, 다시 상기 기판(30)을 (-)X축으로 1결정화 블록(H)의 가로 길이(L)만큼 이동(③)시키며 상기 마스크(25)가 갖는 투과부(A) 개수대로 라인상의 결정화를 진행한다.
이와 같이, (-)X축 방향의 결정화를 각 투과부(A)별로 상기 기판(30)의 가로 길이(H)에 대해 완료하게 되면, 상기 마스크(25)의 세로 길이에 대해 대응되는 기판상의 세로 길이(S+t)에 대해 가로 방향의 결정화가 이루어지게 된다.
이어, 상기 기판(30)을 1결정화 블록(H)의 세로 길이(S)만큼 (+)Y축 방향으로 이동시킨 후, 상기 ① 내지 ③의 과정을 차례로 반복하여 기판 전면에 대해 X축 방향의 결정화를 완료한다.
도 5c와 같이, X축 방향의 결정화가 완료된 기판(30)을 90°회전시킨다.
도 5d와 같이, 다시 상기 마스크(25)를 기판(30)에 대응되어 정렬시킨 후, 상기 기판(30)을 (+)X축으로 1결정화 블록(H)의 가로 길이(L)만큼 이동(⑤)시키며 상기 마스크(25)가 갖는 투과부(A) 개수대로 라인상의 결정화를 진행한다.
이 경우, 결정화가 진행되는 기판상의 부위는, 기판이 90°회전된 상태에 있으므로, 도 5a에 도시된 기판 기준으로, 1차로 상기 투과부의 양측으로부터 일 방향으로 성장되었던 그레인들이 다시 씨드로 작용하여 2차로 다시 이에 직교된 방향으로 성장하여 단위 그레인 사이즈가 커지게 된다.
이어, (+)X축 방향의 결정화를 각 투과부(A)별로 상기 기판(30)의 가로 길이(도 5a의 상태의 기판에서 세로 길이)에 대해 완료한 후, 도 5e와 같이, 상기 기판(30)을 (+)Y축으로 1결정화 블록(H)의 일 결정화부 폭(t)만큼 이동(⑥)시킨다.
이어, 다시 상기 기판(30)을 (-)X축으로 1결정화 블록(H)의 가로 길이(L)만큼 이동(⑦)시키며 상기 마스크(25)가 갖는 투과부(A) 개수대로 라인상의 결정화를 진행한다.
이와 같이, (-)X축 방향의 결정화를 90°회전된 상기 기판(30)의 가로 길이(I)에 대해 완료하게 되면, 상기 마스크(25)의 세로 길이에 대해 대응되는 기판상의 세로 길이(S+t)에 대해 가로 방향의 결정화가 이루어지게 된다.
이어, 상기 기판(30)을 1결정화 블록(H)의 세로 길이(S)만큼 (+)Y축 방향으로 이동시킨 후, 상술한 ⑥ 내지 이후의 과정을 반복하여 기판(30) 전면에 대해 1차 결정화 방향과 직교된 방향의 결정화를 완료한다.
이러한 결정화 공정은 일반적으로, 마스크(40)를 고정시킨 상태에서 상기 기판(30)을 이동시켜 결정화를 진행하게 되는데, 이 때 상술한 결정화가 이루어지는 방향(화살표 방향)에 대해 반대 방향으로 기판(30)을 이동시키면 된다.
즉, ①에서는 (+)X축으로 투과부(A)의 빔 길이(L)만큼 이동시키며 각 이동 후 마스크를 통해 대응되는 기판(30)상의 부위에 결정화를 진행하며, ②에서는 상기 기판(30)을 (+)Y축 방향으로 상기 투과부+차단부의 1/2 폭((a+b)/2)으로 이동시킨 후, 다시 ③에서 (-)X축 방향으로 투과부의 빔 길이(L)만큼 이동시키고, 각 이동 후 마스크(40)를 통해 대응되는 기판(30)상의 부위에 결정화를 진행한다.
이와 같이, 상기 ① 내지 ③의 이동을 통해, X축 방향에 대해 상기 마스크(40)의 길이(S)에 대응되는 기판(30)의 부위에 대한 결정화를 완료하면, 상기 마스크(40)의 길이(S)만큼 상기 기판(30)을 (+)Y축 방향으로 이동시킨 후, 다시 ①내지 ③의 이동을 통한 결정화를 진행한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
소자의 특성 향상을 위한 X, Y 양방향 결정화 공정에서, 동일한 형상의 투과부가 형성된 마스크가 구비된 레이저 조사 장치를 이용하여 실리콘 결정화를 진행시에는 X 방향의 결정화를 완료한 후, 기판이 위치한 스테이지를 90°회전시켜야 한다. 그런데, 갈수록 대형화하는 기판의 회전은 장비적 애로 사항을 발생시켰으며, 또한, 이러한 기판의 회전이 가능하다 하더라도, 기판을 회전하는 단계에서 시 간이 오래 걸려 결정화 시간을 늘리는 문제점을 발생시켰다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 스테이지의 회전없이, X, Y 양방향의 결정화를 모두 진행하는 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 조사 장치는 X축 방향으로 투과부가 형성된 제 1 영역과 Y축 방향으로 투과부가 형성된 제 2 영역으로 정의되는 마스크를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 마스크의 제 1 영역 및 제 2 영역 중 선택적으로 일 영역을 마스킹하는 차광 패턴을 더 구비한다.
상기 마스크는 대응되는 기판의 이동 상태에 따라 상기 차광 패턴에 의해 상기 제 1 영역 및 제 2 영역 중 일 영역이 선택적으로 마스킹되며, 나머지 영역이 오픈되어 레이저 빔이 투과된다.
상기 마스크는 기판이 X축 방향으로 이동하며 결정화 진행시 제 1 영역이 오픈되며, Y축 방향으로 이동하며 결정화 진행시 제 2 영역이 오픈된다.
상기 제 1 영역 및 제 2 영역의 각 X축 방향 및 Y축 방향의 투과부는 복수개 형성된다.
상기 제 1, 제 2 영역에 복수개 형성된 투과부는 각 영역에서 동일한 형상의 평행한 패턴으로 형성된다.
상기 제 1, 제 2 영역은 각각 둘 이상의 영역으로 구분되며, 구분된 영역마다 상기 투과부가 다른 위치에 형성된다. 또는 상기 제 1, 제 2 영역은 각각 이분되며, 이분된 영역간의 투과부가 서로 반전된 위치에 배치되어 형성된다.
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또한, 동일한 목적을 달성하기 위해 상술한 레이저 조사 장치를 이용한 실리콘 결정화 방법은 비정질 실리콘층이 형성된 기판을 스테이지 상에 위치시키는 단계와, 상기 기판 상부에, X축 방향의 투과부가 복수개 형성된 제 1 영역과 Y축 방향의 투과부가 복수개 형성된 제 2 영역으로 이루어져, 레이저 조사시 상기 기판 상에 대응되어 각각 제 1, 제 2 결정화 블록을 갖는 마스크를 정렬시키는 단계와, 상기 제 1 영역을 오픈시키며 상기 스테이지를 X축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 X축 방향의 결정화를 진행하는 단계와, 상기 2 영역을 오픈시켜 상기 스테이지를 Y축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 Y축 방향의 결정화를 진행하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 제 1 결정화 블록은 레이저 1 펄스가 상기 마스크의 제 1 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위이며, 상기 제 2 결정화 블록은 상기 레이저 1 펄스가 상기 마스크의 제 2 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위이다.
상기 각 결정화 블록은 상기 마스크의 각 영역을 상기 레이저 조사 장치에 구비된 축소 렌즈의 축소비로 나눈 크기이다.
상기 X축 방향의 결정화는 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부의 길이만큼 X축으로 상기 스테이지를 이동시켜 진행한다.
상기 X축 방향의 결정화는 상기 스테이지의 (+)X축 방향에서 (-)X축 방향으 로 좌우 전환시 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부의 폭 또는 상기 제 1 결정화 블록의 세로 길이만큼 Y축 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 Y축 방향의 결정화는 상기 제 2 결정화 블록의 일 결정화부의 길이만큼 Y축으로 상기 스테이지를 이동시켜 진행한다.
상기 Y축 방향의 결정화는 상기 스테이지의 (+)Y축 방향에서 (-)Y축 방향으로 상하 전환시 상기 제 2 결정화 블록의 일 결정화부의 폭 또는 상기 제 2 결정화 블록의 가로 길이만큼 X축 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 마스크의 제 1, 제 2 영역은 각각 투과부와 차단부가 동일 폭이다. 이 경우, 상기 X축 방향의 결정화는 상기 마스크의 제 1 영역을 오픈시켜 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부 길이만큼 (+)X축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행하는 제 1 단계와, 상기 기판의 가로 길이에 대해 (+)X축 방향의 이동 완료 후, 상기 스테이지를 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부의 폭만큼 (+)Y축 방향으로 이동하는 제 2 단계와, 상기 제 1 영역을 오픈시켜 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부 길이만큼 (-)X축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행하는 제 3 단계와, 상기 기판의 가로 길이에 대해 (-)X축 방향의 이동 완료 후, 상기 제 1 결정화 블록의 세로 길이만큼 (+)Y축 방향으로 이동하는 제 4 단계를 순서대로 반복하여 기판 전면에 이루어진다.
상기 Y축 방향의 결정화는 상기 제 2 영역을 오픈시켜 상기 제 2 결정화 블 록의 일 결정화부 길이만큼 (+)Y축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행하는 제 1 단계와, 상기 기판의 세로 길이에 대한 (+)Y축 방향의 이동 완료 후, 상기 스테이지를 상기 제 2 결정화 블록의 일 결정화부의 폭만큼 (+)X축 방향으로 이동하는 제 2 단계와, 상기 제 2 영역을 오픈시켜 상기 제 2 결정화 블록의 일 결정화부 길이만큼 (-)Y축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행하는 제 3 단계와, 상기 기판의 세로 길이에 대한 (-)Y축 방향의 이동 완료 후, 제 2 결정화 블록의 가로 길이만큼 (+)X축 방향으로 이동하는 제 4 단계를 순서대로 반복하여 기판 전면에 이루어진다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 결정화 방법은 비정질 실리콘층이 형성된 기판을 스테이지 상에 위치시키는 단계와, 상기 기판 상부에, X축 방향의 투과부가 형성된 제 1 영역과 Y축 방향의 투과부가 형성된 제 2 영역으로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2 영역은 각각 이분되어 이분된 영역간의 투과부가 서로 반전된 위치에 배치되어 형성되어, 레이저 조사시 상기 기판 상에 대응되어 각각 제 1, 제 2 결정화 블록을 갖는 마스크를 정렬시키는 단계와, 상기 제 1 영역을 오픈시키며 상기 스테이지를 X축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 X축 방향의 결정화를 진행하는 단계와, 상기 2 영역을 오픈시켜 상기 스테이지를 Y축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 Y축 방향의 결정화를 진행하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 제 1 결정화 블록은 레이저 1 펄스가 상기 마스크의 제 1 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위이며, 상기 제 2 결정화 블록은 상기 레이저 1 펄 스가 상기 마스크의 제 2 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위이다.
상기 각 결정화 블록은 상기 마스크의 각 영역을 상기 레이저 조사 장치에 구비된 축소 렌즈의 축소비로 나눈 크기이다.
상기 X축 방향의 결정화는 상기 제 1 결정화 블록의 1/2 가로 길이만큼 X축으로 상기 스테이지를 이동시켜 진행한다.
상기 X축 방향의 결정화는 상기 스테이지의 (+)X축 방향에서 (-)X축 방향으로 좌우 전환시 상기 제 1 결정화 블록의 세로 길이만큼 Y축 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 Y축 방향의 결정화는 상기 제 2 결정화 블록의 1/2 세로 길이만큼 Y축으로 상기 스테이지를 이동시켜 진행한다.
상기 Y축 방향의 결정화는 상기 스테이지의 (+)Y축 방향에서 (-)Y축 방향으로 상하 전환시 상기 제 2 결정화 블록의 가로 길이만큼 X축 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저 조사 장치의 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 6과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저 조사 장치의 마스크(100)는 X축 방향으로 투과부(D)가 형성된 제 1 영역(X)과 Y축 방향으로 투과부(E)가 형성된 제 2 영역(Y)으로 정의된다.
상기 제 1 영역(X) 및 제 2 영역(Y)의 각 X축 방향 및 Y축 방향의 투과부(D, E)는 복수개 형성되며, 상기 마스크(100)의 제 1, 제 2 영역(X, Y)의 투과부(D, E)를 제외한 영역을 차단부(F, G)로 각각 정의된다. 이 때, 상기 제 1, 제 2 영역(X, Y)에 복수개 형성된 투과부(D, E)는 각 영역에서 동일한 형상의 평행한 패턴으로 형성된다.
이 때, 상기 마스크(100)를 포함한 레이저 장치는 도 2와 같이, 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생장치와, 상기 레이저 발생장치를 통해 방출된 레이저 빔을 집속시키는 집속렌즈와, 기판에 레이저 빔을 나누어 조사시키는 상술한 패턴의 마스크(100)와, 상기 마스크(100)의 하부에 위치하여 상기 마스크(100)를 통과한 레이저빔을 일정한 비율로 축소하는 축소렌즈를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 마스크(100)의 상부 또는 하부에 제 1 영역 및 제 2 영역 중 선택적으로 일 영역을 마스킹하는 차광 패턴(미도시)이 더 구비되어 형성되어 있다.
상기 마스크는 대응되는 기판이 위치하는 스테이지의 이동 상태에 따라 상기 차광 패턴에 의해 상기 제 1 영역 및 제 2 영역 중 일 영역이 선택적으로 마스킹되며, 나머지 영역이 오픈되어 레이저 빔이 투과된다.
따라서, 상기 마스크는 기판이 X축 방향으로 이동하며 결정화 진행시 제 1 영역이 오픈되며, Y축 방향으로 이동하며 결정화 진행시 제 2 영역이 오픈된다.
도 6에서는 상기 마스크의 제 1, 제 2 영역(X, Y)의 투과부(D, E) 및 차단부(F, G)의 폭은 거의 대등한 폭으로 도시되어 있는데, 이러한 마스크를 이용하여서는 동일한 면적에 대해 투과부(D, E)의 폭 정도로 위치이동시켜 2번의 레이 저 조사를 실시하여 일 방향의 결정화를 완료할 수 있다. 상기 투과부(D, E)의 폭 사이즈는 조절 가능하며, 상기 투과부(D, E)의 폭이 차단부의 폭에 비해 작을 경우, 동일한 면적에 대해 마스크의 투과부를 2번 이상 대응시켜 조사하여 일 방향의 결정화를 완료한다.
도 7a 내지 도 7e는 도 6의 마스크를 적용하여 이루어지는 본 발명의 제 1 실리콘 결정화 방법을 나타낸 평면도이다.
도 7a 내지 도 7e에 도시된 화살표 방향은 결정화 방향으로 기판이 위치한 스테이지의 이동은 상기 결정화 방향과 반대 방향으로 이루어진다.
먼저, 비정질 실리콘층이 전면 형성된 기판(110)을 스테이지(미도시) 상에 위치시킨다.
이어, 도 6과 같이, 상기 기판 상부에, X축 방향의 투과부(D)가 형성된 제 1 영역(X)과 Y축 방향의 투과부(E)가 형성된 제 2 영역(Y)으로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2 영역은 각각 이분되어 이분된 영역간의 투과부가 서로 반전된 위치에 배치된 마스크(100)를 정렬시킨다. 이 때, 상기 마스크(100)는 레이저 조사시 상기 기판(110) 상에 대응되어 각각 제 1, 제 2 결정화 블록을 갖는다.
여기서, 상기 제 1 결정화 블록은 레이저 1 펄스가 상기 마스크의 제 1 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위이며, 상기 제 2 결정화 블록은 상기 레이저 1 펄스가 상기 마스크의 제 2 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위이다.
한편, 상기 각 결정화 블록은 상기 마스크의 각 영역을 상기 레이저 조사 장치에 구비된 축소 렌즈의 축소비로 나눈 크기이다.
도 7a와 같이, 상기 마스크(100)의 제 1 영역(X)을 오픈시키며 상기 제 1 결정화 블록(x)의 일 결정화부 길이(l1)만큼 (+)X축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행한다. 이 때, 결정화는 상기 스테이지의 이동 방향과는 반대 방향(화살표 방향)으로 이루어진다. 이는 고정된 위치에 마스크(100)에 대응되어 기판(110)이 (+)X축 방향으로 이동시에 실제 기판(100) 상의 조사 영역은 (-)X축으로 이동되기 때문이다.
도 7b와 같이, 상기 기판(100)의 가로 길이에 대해 (+)X축 방향의 이동 완료 후, 상기 스테이지를 상기 제 1 결정화 블록(x)의 일 결정화부의 폭(t1)만큼 (+)Y축 방향으로 이동한다.
이어, 상기 마스크(100)의 제 1 영역을 오픈시켜 상기 제 1 결정화 블록(x)의 일 결정화부 길이(l1)만큼 (-)X축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행한다. 여기서도 결정화는 상기 스테이지의 이동 방향과 반대 방향으로 이루어진다.
이어, 상기 기판(100)의 가로 길이에 대해 (-)X축 방향의 이동하며 레이저 조사를 하여 결정화 공정을 진행한 후, 상기 제 1 결정화 블록(x)의 세로 길이(S)만큼 (+)Y축 방향으로 이동한다.
이어, 다시 상기 마스크(100)의 제 1 영역(X)을 오픈시키며 상기 제 1 결정화 블록(x)의 일 결정화부 길이(l1)만큼 (+)X축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행하는 등, 상술한 도 7a 내지 도 7b의 공정을 반복하여 기판의 X축 방향 의 결정화 공정을 완료한다.
도 7c와 같이, 상기 마스크(100)의 상기 제 2 영역(Y)을 오픈시켜 상기 제 2 결정화 블록(y)의 일 결정화부 길이(l2)만큼 (+)Y축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행한다. 이 경우, 결정화의 진행 방향(화살표 방향)은 상기 스테이지의 이동 방향에 대해 반대 방향이다.
상기 기판(100)의 세로 길이에 대한 (+)Y축 방향의 이동 완료 후, 상기 스테이지를 상기 제 2 결정화 블록(y)의 일 결정화부의 폭(t2)만큼 (+)X축 방향으로 이동한다.
도 7d와 같이, 상기 제 2 영역(Y)을 오픈시켜 상기 제 2 결정화 블록(y)의 일 결정화부 길이(l2)만큼 (-)Y축으로 상기 기판(100) 위치한 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행한다.
상기 기판(100)의 세로 길이에 대한 (-)Y축 방향의 이동 완료 후, 도 7e와 같이, 제 2 결정화 블록(y)의 가로 길이(M)만큼 (+)X축 방향으로 이동한다.
이어, 상술한 도 7c 내지 도 7e의 공정을 반복하여 기판 전면에 Y축 방향의 결정화 공정을 완료한다.
도 8은 본 발명의 실리콘 결정화 방법을 적용하여 형성한 결정질 실리콘을 나타낸 SEM도이다.
도 7a 내지 도 7e의 공정으로, 각각 X축 방향의 투과부가 형성된 제 1 영역과 Y축 방향의 투과부가 형성된 제 2 영역으로 이루어진 마스크를 이용하여 본 발 명의 실리콘 결정화 방법을 적용하여 실리콘을 결정화하면, 도 8과 같이, 각 그레인들이 X축 및 Y축 성장하게 되어, 어느 방향으로도 이동도 특성이 좋은 결정질 실리콘이 형성되게 된다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저 조사 장치의 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 9와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저 조사 장치의 마스크(120)는 이분되어 X축 방향으로 서로 반전된 위치에 투과부(D1, D2)가 형성된 제 1 영역(X)과 마찬가지로 이분되어 Y축 방향으로 서로 반전된 위치에 투과부(E1, E2)가 형성된 제 2 영역(Y)으로 정의된다.
상기 제 1 영역(X) 및 제 2 영역(Y)의 각 이분된 영역의 투과부(D1, D2, E1, E2)는 복수개 형성되며, 상기 마스크(100)의 제 1, 제 2 영역(X, Y)의 투과부(D1, D2, E1, E2)를 제외한 영역은 차단부(F, G)로 각각 정의된다.
여기서, 상기 제 1 영역(X)의 투과부(D1, D2)의 가로 길이는 L이며, 세로 길이는 S로 정의한다. 이 경우, 각 투과부(D1 또는 D2)의 가로 길이는 L/2에 해당된다.
이 때, 상기 제 1, 제 2 영역(X, Y)에 형성되는 투과부(D1, D2, E1, E 2)는 각각의 영역별로 서로 상하 반전된 위치에 동일한 형상으로 형성된다.
도 9의 마스크(120)를 이용하여 이루어지는 제 2 실시예에 따른 본 발명의 실리콘 결정화 방법은 다음과 같다.
도 10은 도 9의 마스크를 이용하여 2회 조사 후 결정화 영역을 나타낸 평면도이다.
도 10과 같이, 제 1 영역(X)을 오픈시켜 기판 상에 1차 레이저 조사를 진행하면, 상기 제 1 영역(X)의 투과부(D1, D2)의 패턴의 형상으로 결정화 블록(x)을 갖는다. 이 때, 상기 결정화 블록은 상기 마스크(120) 하부에 축소 렌즈가 있음을 감안할 때, 소정의 축소 비를 갖는 크기이다. 따라서, 상기 제 1 영역(X)의 투과부(D1, D2)에 대응되는 기판상의 제 1 결정화 블록(x)은 각각 가로 l 및 세로 s 의 크기를 갖는다.
이어, 상기 마스크(120)의 일 투과부(D1 또는 D2)의 길이(L/2)에 대응되는 기판상의 길이(결정화 블록(x)의 1/2 가로 길이, l/2)만큼 이동시킨 후, 2차 레이저 조사를 진행한다. 이 때, 1차 및 2차 조사로 기판 상에 가로 l/2, 세로 s의 크기를 갖는 레이저 빔 오버랩 영역이 발생하는데, 이 경우, 레이저 빔 오버랩 영역에서는 1차 조사시 결정화가 이루어지지 않은 부위에 2차 조사가 실행된다.
이와 같이, 기판이 위치한 스테이지를 제 1 결정화 블록(x)의 1/2만큼 X축 방향으로 이동시켜, 3차 조사, 4차 조사 등의 조사 공정을 진행하면, 동일 영역에 대해 X축 결정화가 일 방향으로 완료되기 때문에 도 7a 내지 도 7e를 통해 상술한 제 1 실리콘 결정화 방법에 비해 (+)X축, (-)X축 이동 사이에 일 결정화부의 폭(t) 만큼 Y축으로 이동하는 공정을 생략할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실리콘 결정화 방법의 X축 방향의 결정화는, 상기 마스크(120)의 제 1 영역(X)을 오픈시켜 다음의 순서로 이루어진다.
먼저, (+)X축 방향으로 기판이 위치하는 스테이지를 제 1 결정화 블록(x)의 1/2 가로 길이(l/2)만큼 이동시켜 (+)X축 방향의 결정화 공정을 진행함으로써 상기 제 1 결정화 블록(x)의 세로(s) 길이에 대해 완료한다.
이어, 상기 스테이지를 이동시켜 (+)Y축 방향으로 상기 결정화 블록의 세로 길이(s)만큼 이동시킨 후, 다시 (-)X축 방향으로 제 1 결정화 블록(x)의 1/2 가로 길이(l/2)만큼 이동시키며 결정화 공정을 진행한다.
이와 같은, 공정을 반복하여 기판 전면에 대하여 X축 방향의 결정화 공정을 완료한다.
그리고, 이어 진행되는 Y축 방향의 결정화는, 상기 마스크(120)의 제 2 영역(Y)을 오픈시켜 레이저 조사시 제 2 결정화 블록(미도시)을 형성하며, 다음의 순서로 이루어진다.
즉, (+)Y축 방향으로 상기 마스크(120)의 제 2 영역(Y)의 일 투과부(E1 또는 E2)의 길이(S/2)에 대응하여 상기 제 2 결정화 블록의 1/2 세로 길이(s/2)만큼 기판이 위치하는 스테이지를 이동시키며 (+)Y축 방향의 결정화 공정을 진행하여 상기 결정화 블록(x)의 가로(l) 길이에 대해 완료한다.
이어, 상기 스테이지를 이동시켜 (+)X축 방향으로 상기 제 2 결정화 블록의 가로 길이(l)만큼 이동시킨 후, 다시 (-)Y축 방향으로 제 2 결정화 블록의 1/2 세로 길이(s/2)만큼 이동시키며 결정화 공정을 진행한다.
이와 같은, 공정을 반복하여 기판 전면에 대하여 Y축 방향의 결정화 공정을 완료한다.
한편, 레이저 조사 장치에 구비되는 마스크는 도 6 또는 도 9에 도시된 형태의 패턴 외에 제 1, 제 2 영역으로 구분된 각 영역내 3개 이상의 이형 투과부를 가진 형태로 형성될 수도 있다.
이와 같이 하나의 마스크를 2개의 영역으로 구분하여 각각 이형의 투과 패턴을 형성하여 선택적으로 하나의 영역만을 오픈하고, 나머지 영역을 마스킹하여 조사 공정을 진행하면, 감속과 장비적 애로사항이 문제되는 스테이지의 회전없이 가로, 세로의 방향으로 모두 성장한 큰 사이즈의 그레인을 갖는 실리콘의 결정화가 가능하다.
상기와 같은 본 발명의 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 그레인 폭을 성장시키기 위한 X, Y 양방향 결정화 공정에서, 레이저 조사 장치에 구비되는 마스크를 영역 구분하여 형성하여, X축 및 Y축 결정화 공정에 각각 일 영역을 마스킹하고, 나머지 영역을 오픈하는 방식으로 실리콘 결정화 공정을 진행함으로써, 기판이 위치한 스테이지의 회전(rotation) 스텝을 생략할 수 있다.
둘째, 점점 기판이 대형화되는 추세에 맞추어 기판이 위치한 스테이지의 회전 스텝 생략으로 장비적 애로 사항을 덜 수 있다.
셋째, 양방향 결정화 공정에서 회전 스텝을 생략함으로써, 결정화 시간을 감소시킬 수 있으며, 따라서, 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (25)

  1. X축 방향으로 투과부가 형성된 제 1 영역과 Y축 방향으로 투과부가 형성된 제 2 영역으로 정의되는 마스크; 및
    상기 마스크에 대응되는 기판의 이동 상태에 따라 상기 제 1 영역 및 제 2 영역 중 일 영역을 선택적으로 마스킹하며, 나머지 영역을 오픈시켜 레이저 빔을 오픈된 영역의 투과부를 통해 투과시키는 차광 패턴을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 마스크는 기판이 X축 방향으로 이동하며 결정화 진행시 제 1 영역이 오픈되며, Y축 방향으로 이동하며 결정화 진행시 제 2 영역이 오픈됨을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 영역 및 제 2 영역의 각 X축 방향 및 Y축 방향의 투과부는 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 영역에 복수개 형성된 투과부는 각 영역에서 동일한 형상의 평행한 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 영역은 각각 둘 이상의 영역으로 구분되며, 구분된 영역마다 상기 투과부가 다른 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 영역은 각각 이분되며, 각 영역내의 이분된 영역간의 투과부가 서로 반전된 위치에 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  9. 비정질 실리콘층이 형성된 기판을 스테이지 상에 위치시키는 단계;
    상기 기판 상부에, X축 방향의 투과부가 복수개 형성된 제 1 영역과 Y축 방향의 투과부가 복수개 형성된 제 2 영역으로 이루어져, 레이저 조사시 상기 기판 상에 대응되어 각각 제 1, 제 2 결정화 블록을 갖는 마스크를 정렬시키는 단계;
    상기 제 2 영역을 차광하고, 상기 제 1 영역을 오픈시켜 상기 스테이지를 X축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 X축 방향의 결정화를 진행하는 단계;
    상기 제 1 영역을 차광하고, 상기 제 2 영역을 오픈시켜 상기 스테이지를 Y축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 Y축 방향의 결정화를 진행하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 결정화 블록은 레이저 1 펄스가 상기 마스크의 제 1 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위이며,
    상기 제 2 결정화 블록은 상기 레이저 1 펄스가 상기 마스크의 제 2 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위인 것을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 각 결정화 블록은 상기 마스크의 각 영역을, 상기 마스크의 하부이며 상기 스테이지 상부에 구비된 축소 렌즈의 축소비로 나눈 크기인 것을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 X축 방향의 결정화는 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부의 길이만큼 X축으로 상기 스테이지를 이동시켜 진행함을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 X축 방향의 결정화는
    상기 스테이지의 (+)X축 방향에서 (-)X축 방향으로 좌우 전환시 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부의 폭 또는 상기 제 1 결정화 블록의 세로 길이만큼 Y축 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 Y축 방향의 결정화는 상기 제 2 결정화 블록의 일 결정화부의 길이만큼 Y축으로 상기 스테이지를 이동시켜 진행함을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 Y축 방향의 결정화는
    상기 스테이지의 (+)Y축 방향에서 (-)Y축 방향으로 상하 전환시 상기 제 2 결정화 블록의 일 결정화부의 폭 또는 상기 제 2 결정화 블록의 가로 길이만큼 X축 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 마스크의 제 1, 제 2 영역은 각각 투과부와 차단부가 동일 폭인 것을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 X축 방향의 결정화는
    상기 마스크의 제 1 영역을 오픈시켜 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부 길이만큼 (+)X축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행하는 제 1 단계;
    상기 기판의 가로 길이에 대해 (+)X축 방향의 이동 완료 후, 상기 스테이지를 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부의 폭만큼 (+)Y축 방향으로 이동하는 제 2 단계;
    상기 제 1 영역을 오픈시켜 상기 제 1 결정화 블록의 일 결정화부 길이만큼 (-)X축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행하는 제 3 단계;
    상기 기판의 가로 길이에 대해 (-)X축 방향의 이동 완료 후, 상기 제 1 결정화 블록의 세로 길이만큼 (+)Y축 방향으로 이동하는 제 4 단계를 순서대로 반복하여 기판 전면에 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 Y축 방향의 결정화는
    상기 제 2 영역을 오픈시켜 상기 제 2 결정화 블록의 일 결정화부 길이만큼 (+)Y축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행하는 제 1 단계;
    상기 기판의 세로 길이에 대한 (+)Y축 방향의 이동 완료 후, 상기 스테이지를 상기 제 2 결정화 블록의 일 결정화부의 폭만큼 (+)X축 방향으로 이동하는 제 2 단계;
    상기 제 2 영역을 오픈시켜 상기 제 2 결정화 블록의 일 결정화부 길이만큼 (-)Y축으로 상기 스테이지를 이동시키며 결정화를 진행하는 제 3 단계;
    상기 기판의 세로 길이에 대한 (-)Y축 방향의 이동 완료 후, 제 2 결정화 블록의 가로 길이만큼 (+)X축 방향으로 이동하는 제 4 단계를 순서대로 반복하여 기판 전면에 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  19. 비정질 실리콘층이 형성된 기판을 스테이지 상에 위치시키는 단계;
    상기 기판 상부에, X축 방향의 투과부가 형성된 제 1 영역과 Y축 방향의 투과부가 형성된 제 2 영역으로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2 영역은 각각 이분되어 이분된 영역간의 투과부가 서로 반전된 위치에 배치되어 형성되어, 레이저 조사시 상기 기판 상에 대응되어 각각 제 1, 제 2 결정화 블록을 갖는 마스크를 정렬시키는 단계;
    상기 제 2 영역을 차광하고, 상기 제 1 영역을 오픈시켜 상기 스테이지를 X축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 X축 방향의 결정화를 진행하는 단계;
    상기 제 1 영역을 차광하고, 상기 제 2 영역을 오픈시켜 상기 스테이지를 Y축 방향으로 이동시키며 상기 기판 전면에 대해 Y축 방향의 결정화를 진행하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 결정화 블록은 레이저 1 펄스가 상기 마스크의 제 1 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위이며,
    상기 제 2 결정화 블록은 상기 레이저 1 펄스가 상기 마스크의 제 2 영역을 투과하여 상기 기판에 조사되는 부위인 것을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 각 결정화 블록은 상기 마스크의 각 영역을, 상기 마스크의 하부이며 상기 스테이지 상부에 구비된 축소 렌즈의 축소비로 나눈 크기인 것을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 X축 방향의 결정화는 상기 제 1 결정화 블록의 1/2 가로 길이만큼 X축으로 상기 스테이지를 이동시켜 진행함을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 X축 방향의 결정화는
    상기 스테이지의 (+)X축 방향에서 (-)X축 방향으로 좌우 전환시 상기 제 1 결정화 블록의 세로 길이만큼 Y축 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  24. 제 19항에 있어서,
    상기 Y축 방향의 결정화는 상기 제 2 결정화 블록의 1/2 세로 길이만큼 Y축으로 상기 스테이지를 이동시켜 진행함을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 Y축 방향의 결정화는
    상기 스테이지의 (+)Y축 방향에서 (-)Y축 방향으로 상하 전환시 상기 제 2 결정화 블록의 가로 길이만큼 X축 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 결정화 방법.
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