KR100564217B1 - 레이저 결정화 공정용 마스크 및 상기 마스크를 이용한레이저 결정화 공정 - Google Patents

레이저 결정화 공정용 마스크 및 상기 마스크를 이용한레이저 결정화 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는, 기판과 마스크의 얼라인 특성을 향상시킬 수 있는 패턴 구조를 가지는 레이저 결정화 공정용 마스크 및 상기 마스크를 이용한 레이저 결정화 공정을 제공하기 위하여, 얼라인 키를 가지는 마스크와, 상기 얼라인 키 형성부에 레이저 빔을 조사하여 얼라인 키 이외의 영역에서의 레이저 빔의 반사 정도를 측정하는 얼라인 검사 공정을 포함하여 레이저 결정화 공정을 진행함으로써, 마스크 틸트에 의한 결정화 공정 불량 문제를 해결할 수 있고, 더욱이 멀티패턴 구조 마스크를 이용하여 공정을 진행함에 있어, 마스크의 틸트됨에 따른 영역별 레이저 조사량의 불균일 문제를 해결할 수 있어, 공정 효율을 높이고 생산 수율을 높일 수 있는 장점을 가진다.

Description

레이저 결정화 공정용 마스크 및 상기 마스크를 이용한 레이저 결정화 공정{A Mask for Laser Crystallization Process and Laser Crystallization Process using the mask}
도 1은 일반적인 구동회로부 일체형 액정표시장치의 개략도.
도 2는 종래의 원패턴 구조 레이저 마스크에 대한 도면.
도 3은 기울어지게 배치된 마스크에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 얼라인 키를 가지는 원패턴 구조 마스크에 대한 평면도이고, 도 5a, 5b는 상기 도 4에 따른 마스크를 이용한 얼라인 검사 공정에 대한 도면.
도 6는 얼라인 키 형성부에서의 레이저 빔의 조사 범위를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티패턴 구조 마스크에 대한 평면도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 얼라인 키를 가지는 마스크를 이용한 레이저 결정화 공정에 대한 공정 흐름도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 마스크 116 : 레이저 다이오드
118 : CCD 카메라 120 : 얼라인 검사 장치
121 : 레이저 빔 122b : 제 1 레이저 빔
122d : 제 2 레이저 빔 Vb : 얼라인 키 형성부
본 발명은 실리콘 박막의 결정화 공정에 관한 것이며, 특히 레이저 빔을 이용한 결정화 공정에 관한 것으로, 상기 레이저 결정화 공정용 마스크와, 상기 마스크를 이용한 레이저 결정화 공정에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 그 중 색 재현성 등이 우수한 액정표시장치(liquid crystal display)가 활발하게 개발되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 삽입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직임으로써 액정 분자의 움직임에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
전술한 액정표시장치로는, 화면을 표시하는 최소 단위인 화소별로 전압을 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비되는 액티브 매트릭스형(active matrix type) 액정표시장치가 주류를 이루고 있는데, 최근에는다결정 실리콘(poly-Si)을 이용한 박막트랜지스터를 채용하는 액정표시장치가 널리 연구 및 개발되고 있다. 다결정 실리콘을 이용한 액정표시장치에서는 박막트랜지스터와 구동 회로를 동일 기판 상에 형성할 수 있으며, 박막트랜지스터와 구동 회로를 연결하는 과정이 불필요하므로 공정이 간단해진다. 또한, 다결정 실리콘은 비정질 실리콘에 비해 전계효과 이동도가 100 내지 200 배 정도 더 크므로 응답 속도가 빠르고, 온도와 빛에 대한 안정성도 우수한 장점이 있다.
도 1은 일반적인 구동회로부 일체형 액정표시장치의 개략도이다.
도시한 바와 같이, 동일 기판(2) 상에 구동회로부(3)와 화소부(4)가 구성되어 있다.
상기 화소부(4)는 기판(2)의 중앙부에 위치하고, 이 화소부(4)의 좌측 및 상부에는 각각 게이트 및 데이터 구동회로부(3a, 3b)가 위치하고 있다.
상기 화소부(4)에는 상기 게이트 구동회로부(3a)와 연결된 다수 개의 게이트 배선(6)과 상기 데이터 구동회로부(3b)와 연결된 다수 개의 데이터 배선(8)이 교차하는 영역으로 정의되는 화소 영역 상에 화소 전극(10)이 형성되어 있고, 상기 화소 전극(10)과 연결되어 일종의 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
상기 게이트 및 데이터 구동회로부(3a, 3b)는 각각 게이트 및 데이터 배선(6, 8)을 통해 화소 전극(10)에 주사 신호 및 데이터 신호를 공급하기 위한 장치이다.
그리고, 상기 게이트 및 데이터 구동회로부(3a, 3b)는 외부신호 입력단(12)과 연결되어 있어, 이 외부신호 입력단(12)을 통하여 들어온 외부신호를 조절하여 상기 화소 전극(10)에 출력하는 역할을 한다.
도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 박막트랜지스터는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극으로 이루어지고, 구동회로부 일체형 액정표시장치에서는 전술한 바와 같이 이동도 특성을 고려하여 다결정 실리콘 물질을 이용하여 반도체층을 형성한다.
다결정 실리콘으로의 결정화 공정은 레이저빔 조사를 통한 레이저 열처리 공정이 주류를 이루고 있다. 그러나, 레이저빔이 조사된 실리콘막의 표면 온도는 약 1400 ℃ 정도가 되므로, 실리콘막의 표면은 산화되기가 쉽다. 특히, 이러한 레이저 열처리 결정화 방법에서는 레이저빔의 조사가 다수 회 이루어지기 때문에, 대기 중에서 레이저 열처리를 실시할 경우 레이저빔이 조사된 실리콘막의 표면이 산화되어 SiO2가 생성된다. 따라서, 레이저 열처리는 약 10-7 내지 10-6 torr 정도의 진공에서 실시해야 한다.
이러한 레이저 열처리에 의한 결정화 벙법의 단점을 보완하기 위해, 최근 레이저를 이용하여 순차측면고상법(sequential lateral solidification : 이하 SLS 방법이라고 함)에 의해 결정화하는 방법이 제안되어 널리 연구되고 있다.
SLS 방법은 실리콘의 그레인(grain)이 실리콘 액상영역과 실리콘 고상영역의 경계면에서 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다는 사실을 이용한 것으로, 레이저 에너지의 크기와 레이저빔의 조사 범위를 적절하게 이동하여 그레인을 소정의 길이만큼 측면성장시킴으로써, 실리콘 그레인의 크기를 향상시킬 수 있는 비정질 실리콘 박막의 결정화 방법(Robert S. Sposilli, M. A. Crowder, and James S. Im, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 452, 956∼957, 1997)이다. SLS 방법은 기판 상에 실리콘 그레인의 크기가 획기적으로 큰 SLS 실리콘 박막을 형성함으로써, 단결정 실리콘 채널 영역을 가지는 박막트랜지스터의 제조를 가능하게 한다.
이러한 레이저 결정화 공정에서는, 수 ㎛의 마스크를 배치하고, 기판을 x, y 방향으로 이동해가면서 실리콘 박막의 결정화 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.
이하, 종래의 레이저 결정화 공정용 마스크 패턴 구조에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 원패턴 구조 레이저 마스크에 대한 도면으로서, 2-샷(two-shot) 방식 레이저 결정화 공정용 마스크를 일 예로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 수 ㎛의 폭을 가지는 다수 개의 슬릿(13)이 서로 일정간격 이격되게 배치된 구조로 이루어진 제 1, 2 블럭(IIa, IIb)을 포함하고, 상기 제 1, 2 블럭(IIa, IIb) 간의 슬릿(13)은 서로 엇갈리게 배치된 구조를 이루는 원패턴 구조 마스크(14)가 구성되어 있다.
이때, 상기 슬릿(13)과 대응되게 위치하는 기판 영역을 하나의 결정화 단위 영역으로 정의했을 때, 이러한 마스크 패턴 구조 마스크를 이용하면 하나의 단위 영역은 두 번의 레이저 빔샷에 의해 결정화를 진행할 수 있다.
이와 같이, 마스크를 이용하여 레이저 결정화 공정을 진행하는 경우, 기판과 마스크의 얼라인 작업이 매우 중요하다.
예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저 결정화 공정 진행시 피결정화 기판(20)과 평행선(L1)을 기준으로 마스크(30)가 기울어져 있다면, 마스크 패턴(32)을 통해 맺히는 상도 달라지게 되므로, 피결정화 기판(20) 상에 조사되는 레이저 에너지값도 설계치와 틀려지게 되어 결정화 특성이 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 기판과 마스크의 얼라인 특성을 향상시킬 수 있는 패턴 구조를 가지는 레이저 결정화 공정용 마스크 및 상기 마스크를 이용한 레이저 결정화 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 얼라인 키를 가지는 마스크와, 상기 얼라인 키 형성부에 레이저 빔을 조사하여 얼라인 키 이외의 영역에서의 레이저 빔의 반사 정도를 측정하는 얼라인 검사 공정을 포함하여 레이저 결정화 공정을 진행함으로써, 결정화 특성을 향상시키고자 한다.
또한, 본 발명에서는 멀티패턴 구조 마스크 및 상기 마스크를 이용한 결정화 공정에도 적용할 수 있다.
멀티패턴 구조 마스크는, 구동회로부 일체형 액정표시장치에서와 같이, 화면 구현부 박막트랜지스터와 구동 회로부 박막트랜지스터의 이동도 특성이 다르기 때문에, 이에 따라 마스크 패턴 구조가 다른 여러 장의 마스크가 요구되는 경우, 공정을 단순화하고 제조비용을 줄이기 위한 목적으로 제안된 마스크에 해당된다.
그러나, 상기 멀티패턴 구조 마스크는 공정 특성 상, 하나의 마스크를 슬라이딩(sliding)시키면서 결정화 공정을 진행하기 때문에, 원패턴 구조 마스크를 이용한 결정화 공정보다 레이저 마스크의 레벨링(leveling)이 더욱 요구된다.
전술한 마스크의 슬라이딩은, 한 예로, 기판의 화면 구현부에 배치되는 마스크 패턴과 구동 회로부에 배치되는 마스크 패턴이 다르게 적용됨에 따라, 해당 영역별로 마스크 패턴을 변경하는 작업을 의미하는 것이고, 마스크의 레벨링이란 마스크의 측면 기준으로 기판과 평행하게 마스크의 위치를 정렬하는 작업을 의미한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 소정의 마스크 패턴을 이용하여 실리콘 박막을 결정화시키는 레이저 결정화 공정용 마스크에 있어서, 레이저 결정화 공정에 이용되는 마스크 패턴과; 상기 마스크 패턴의 외곽부에 서로 대칭되는 위치에 형성되는 다수 개의 얼라인 키를 포함하며, 상기 얼라인 키는 빛을 통과시키는 오픈 영역이고, 상기 얼라인 키 주변부는 빛을 반사시키는 영역을 이루는 레이저 결정화 공정용 마스크를 제공한다.
상기 마스크는, 하나의 마스크 패턴을 가지는 원패턴 구조 마스크인 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 마스크는, 서로 일정간격 이격되게 배치된 다수 개의 마스크 패턴을 가지고, 상기 마스크 패턴 들은 서로 다른 패턴 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 마스크 패턴은, 서로 일정간격 이격되게 위치하는 다수 개의 슬릿을 포함하고, 상기 얼라인 키는, 상기 마스크의 모서리부에 각각 위치하며, 상기 마스크 패턴 간 이격 구간에 얼라인 키가 추가로 형성되고, 상기 얼라인 키는, 상기 마스크 패턴 간 이격 구간의 길이 방향 양측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에서는, 상기 제 1 항에 따른 얼라인 키를 가지는 마스크를 구비하는 단계와; 직진성의 빛을 조사할 수 있는 광조사 수단과, 빛을 감지하는 영상처리 수단을 가지는 얼라인 검사 장치를 구비하는 단계와; 상기 얼라인 키 형성부에, 상기 광조사 수단을 통해 빛을 조사하여, 반사되는 정도를 측정하여 기판을 얼라인시키는 단계를 포함하는 레이저 결정화 공정용 마스크의 얼라인 검사 공정을 제공한다.
상기 광조사 수단을 통해 조사되는 빛의 조사 범위는, 상기 얼라인 키 사이즈보다 큰 값을 가지고, 상기 광조사 수단은, 레이저 빔을 조사하는 레이저 다이오드이며, 상기 영상처리 수단은, CCD 카메라(charged-coupled device camera)이고, 상기 기판을 얼라인시키는 단계에서, 피결정화 기판면과 평행하게 배치되는 마스크보다 기울어진 마스크에서의 반사값이 작은 값을 가지며, 상기 반사값은 레이저 에 너지값으로 수치화되거나 또는 이미지 분석을 통해 측정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에서는, 상기 제 2 항에 따른 마스크의 얼라인 검사 공정을 포함하여, 상기 마스크를 레이저 결정화하는 공정을 포함하고, 상기 레이저 결정화 공정은, 완전용융 영역대의 레이저 에너지 밀도를 이용하여 측면고상 결정화시키는 공정인 SLS(sequential lateral solidification) 결정화 공정인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예 들을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 얼라인 키를 가지는 원패턴 구조 마스크에 대한 평면도이고, 도 5a, 5b는 상기 도 4에 따른 마스크를 이용한 얼라인 검사 공정에 대한 도면으로서, 도 5a는 마스크가 평행하게 얼라인되어 있는 경우, 도 5b는 마스크가 기울어진 경우이다.
도 4에 도시된 마스크(110)에는, 결정화 공정에 필요한 마스크 패턴(112)과, 마스크 패턴(112)의 바깥쪽 네모서리부에 얼라인 키(114)가 각각 형성되어 있다.
상기 얼라인 키(114)는, 빛을 통과시킬 수 있는 오픈 패턴 구조를 가지며, 도면에 제시한 십자형 패턴외에도 다양한 패턴형상의 적용도 무방하다.
또한, 상기 얼라인 키(114)는 서로 대칭적으로 위치하는 것이 중요하고, 얼라인 검사를 위한 레이저 빔 사이즈는, 상기 얼라인 키(114)보다 큰 값을 가져야, 얼라인 키(114) 영역으로 손실되는 레이저 빔외에 반사되는 레이저값을 측정할 수 있다. 한 예로, 도면 상의 "IV" 영역 범위로 얼라인 검사를 위한 레이저 빔을 조사할 수 있다.
이하, 도 5a, 5b는 상기 도 4의 마스크의 얼라인 키를 포함한 단면도를 기준으로 본 얼라인 검사 공정에 대한 도면이다.
본 실시예에 따른 얼라인 검사 공정에서는, 마스크(110)의 얼라인 키 형성부(Va, Vb)와 대응된 위치에, 일종의 레이저 빔 조사수단인 레이저 다이오드(116 ; laser diode)와 일종의 영상처리 수단인 CCD 카메라(118 ; charged-coupled device camera)로 이루어진 얼라인 검사 장치(120)를 이용하여, 상기 레이저 다이오드(116)에서 얼라인 키 형성부(Va, Vb)에 레이저 빔(121)을 조사하고, 상기 얼라인 키(상기 도 4의 114)를 통해 손실되는 제 1 레이저 빔(122a, 122b)외에 반사되는 제 2 레이저 빔(122c, 122d)을 CCD 카메라(118)를 통해 감지하는 단계를 거쳐 마스크(110)의 틸트(tilt) 정도를 측정한다.
도 5a의 경우 마스크(110)가 미도시한 피결정화 기판과 평행하게 배치되어 있어서, 제 2 레이저 빔(122c)의 대부분을 CCD 카메라(118)에서 감지할 수 있지만, 도 5b의 경우 마스크(110)가 기울어져 있음에 따라, 제 2 레이저 빔(122d)이 반사되는 방향도 달라지게 되어, 일부 제 2 레이저 빔(122d)은 CCD 카메라(118)로 반사되지 않게 되므로, 그만큼 얼라인 검사 장치(120)에서 감지되는 레이저값도 감소하게 된다.
즉, 마스크(110)의 틸트 정도에 따라 얼라인 검사 장치(120)에서 감지되는 레이저값이 달라지므로, 이를 통해 마스크(110)의 레벨링 작업을 진행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 얼라인 검사 장치(120)는, 레이저 다이오드외에 직진성의 빛을 조사할 수 있는 광조사 수단을 선택할 수 있고, 상기 CCD 카메라외에 영상처리 수단을 채택할 수도 있다.
도 6는 얼라인 키 형성부에서의 레이저 빔의 조사 범위에 대해서 도시한 것으로, 정상 얼라인 상태에서의 얼라인 키와 레이저 빔의 중심부가 일치하는 영역 "VIa"라고 가정한다면, 마스크가 기울어지게 되면 레이저 빔과 얼라인 키 간의 중심부가 불일치하게 되어 영역 "VIa"에서 이동된 영역"VIb"에 조사될 수 있다.
상기 얼라인 키(114) 영역은 레이저 빔이 손실되는 영역이고, 그외 레이저 빔이 조사되는 영역은 얼라인 검사 장치로 레이저 빔을 다시 반사하는 영역에 해당되지만, 영역 "VIa"을 기준으로 벗어난 지점에 위치하는 "VIb" 영역인 "VIc"은 얼라인 검사 장치에서 감지할 수 없는 영역에 포함될 수 있으므로, 이러한 차이에 의해 마스크의 틸트 정도를 판단할 수 있다.
이하, 본 발명의 또 하나의 실시예에서는, 상기 제 1 실시예에 따른 얼라인 키가 적용된 멀티패턴구조 마스크에 대한 실시예이다.
--제 2 실시예 --
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티패턴 구조 마스크에 대한 평면도로서, 상기 제 1 실시예에 따른 마스크에 대한 설명과 중복되는 부분에 대해서는 간략히 한다.
본 실시예에 따른 마스크(210)에는, 서로 일정간격 이격되게 형성된 결정화 공정을 위한 제 1 내지 제 4 마스크 패턴(212a, 212b, 212c, 212d)으로 이루어진 마스크 패턴(212)과, 마스크 패턴(212)의 바깥쪽 네모서리부를 포함하여, 제 1 내지 제 4 마스크 패턴(212a, 212b, 212c, 212d) 간 이격 구간에 얼라인 키(214)가 각각 형성되어 있다.
도면 상의 제 1 내지 제 4 마스크 패턴(212a, 212b, 212c, 212d)은 서로 이웃하는 패턴과 서로 다른 패턴 구조를 가지고 있다.
한 예로, 본 실시예에서는 마스크(210)에는 네 모서리부와, 제 1, 2 마스크 패턴(212a, 212b)과, 제 2, 3 마스크 패턴(212b, 212c), 제 3, 4 마스크 패턴(212c, 212d) 간 길이방향 양측부에 각각 위치하는 6 개의 얼라인 키를 포함하여, 총 10 개의 얼라인 키를 포함하고 있다.
본 실시예에서는, 십자형 패턴 형상의 얼라인 키(214)에 대해서 도시하였으나, 이외에 다양한 패턴구조로의 변경도 무방하다.
본 발명에서는, 마스크 패턴(122) 이외의 더미 영역의 중앙부에 얼라인 키가 추가로 형성되는 경우도 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 멀티패턴구조 마스크에 대한 얼라인 검사 공정 원리는 상기 제 1 실시예에 따른 얼라인 검사 공정을 적용할 수 있으며, 본 실시예에서와 같이 원패턴 구조 마스크보다 많은 얼라인 키를 포함하는 경우에는, 이에 대응하는 얼라인 검사 장치를 구비할 수도 있겠지만, 장치를 이동해가면서, 영역별 마스크의 기울어짐 정도를 측정할 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 멀티패턴 구조 마스크의 경우, 결정화 공정에서 마스크의 회전 및 슬라이딩이 빈번하게 발생되므로, 기판의 레벨링 작업이 매우 중요하기 때문에, 상기 얼라인 검사 공정에 의하면, 멀티패턴 구조 마스크를 이용함에 따른 공정 단순화 및 제조 비용 절감의 장점과 함께 안정적인 결정화 공정의 제공을 통해 생산수율을 높일 수 있다.
-- 제 3 실시예 --
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 얼라인 키를 가지는 마스크를 이용한 레이저 결정화 공정에 대한 공정 흐름도로서, 마스크의 얼라인 검사 공정을 중심으로 설명한다.
ST1은, 레이저 결정화 공정용 마스크에 얼라인 키를 형성하는 단계이다.
상기 마스크에는 레이저 결정화 공정에 이용되는 마스크 패턴을 포함하고 있으며, 상기 마스크 패턴의 바깥쪽 모서리부에 얼라인 키를 각각 형성하는 단계이다.
상기 얼라인 키는 빛을 그대로 통과시킬 수 있는 오픈 패턴에 해당되며, 어라인 검사 공정용 레이저 빔보다 작은 사이즈를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 마스크는, 원패턴 구조 마스크 또는 멀티패턴 구조 마스크에 해당되며, 멀티패턴 구조 마스크의 경우, 마스크 패턴 간 이격구간에도 추가로 얼라인 키를 포함한다.
ST2는, 상기 얼라인 키를 가지는 마스크를 이용하여 레이저 결정화 공정을 진행하기 전에, 상기 마스크의 틸트 정도를 측정하기 위한 얼라인 검사 공정을 진행하는 단계이다.
이 단계에서는, 마스크의 얼라인 키 형성부에 직진성의 빛을 조사할 수 있는 광조사 장치와, 영상처리 장치를 포함하는 얼라인 검사 장치를 이용하여, 상기 얼라인 키 형성부에 빛을 조사한 다음, 얼라인 키로 손실되는 빛을 제외한 나머지 영역에서 반사되는 정도를 영상처리 장치에서 감지하는 원리에 의해, 기판이 기울어진 경우 빛의 반사값이 감소되므로, 이를 통해 기판의 레벨링 작업을 진행할 수 있다.
ST3, 기판면과 평행하게 얼라인이 조정된 마스크를 이용하여 레이저 결정화 공정을 진행하는 단계이다.
이 단계에서, 멀티패턴구조 마스크를 이용하는 경우 결정화 공정 중 마스크를 회전 및 슬라이딩시키는 작업을 포함하므로, 이러한 작업 단계에서 마스크가 틸트되는 것을 방지하기 위해, 상기 ST2 단계가 포함될 수 있다.
본 실시예에 따른 레이저 결정화 공정은, 한 예로 완전용융 영역대의 에너지 밀도를 이용하여 측면고상결정화 방법에 의해 실리콘 박막을 결정화시키는 SLS 결정화 공정에 해당된다.
본 발명은 상기 실시예 들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 얼라인 키를 포함하는 마스크와, 상기 마스크의 얼라인 검사 공정을 포함하는 레이저 결정화 공정에 의하면, 얼라인 검사 장치를 이용하여 얼라인 키 형성부에서의 반사 정도에 대한 레이저값으로 수치화 또는 이미지 분석을 통해 마스크의 레벨링 작업을 손쉽게 진행할 수 있으므로, 마스크 틸트에 의한 결정화 공정 불량 문제를 해결할 수 있고, 더욱이 멀티패턴 구조 마스크를 이용하여 공정을 진행함에 있어, 마스크의 틸트됨에 따른 영역별 레이저 조사량의 불균일 문제를 해결할 수 있어, 공정 효율을 높이고 생산 수율을 높일 수 있는 장점을 가진다.

Claims (16)

  1. 소정의 마스크 패턴을 이용하여 기판 상에 실리콘 박막을 결정화시키는 레이저 결정화 공정용 마스크에 있어서,
    레이저 결정화 공정에 이용되는 마스크 패턴과;
    상기 마스크 패턴의 외곽부에 서로 대칭되는 위치에 형성되는 다수 개의 얼라인 키를 포함하며,
    상기 얼라인 키는 빛을 통과시키는 오픈 영역이고, 상기 얼라인 키 주변부는 빛을 반사시키는 영역을 이루어, 상기 얼라인 키 주변부에서 반사된 빛을 통해 상기 기판면에 대한 상기 레이저 결정화 공정용 마스크의 기울어짐(tilt)을 보정하는
    레이저 결정화 공정용 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크는, 하나의 마스크 패턴을 가지는 원패턴 구조 마스크인 레이저 결정화 공정용 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크는, 서로 일정간격 이격되게 배치된 다수 개의 마스크 패턴을 가지는 멀티패턴 구조 마스크인 레이저 결정화 공정용 마스크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마스크 패턴 들은 서로 다른 패턴 구조를 가지는 레이저 결정화 공정용 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은, 서로 일정간격 이격되게 위치하는 다수 개의 슬릿을 포함하는 레이저 결정화 공정용 마스크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 얼라인 키는, 상기 마스크의 모서리부에 각각 위치하는 레이저 결정화 공정용 마스크.
  7. 제 3 항 또는 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 마스크 패턴 간 이격 구간에 얼라인 키가 추가로 형성되는 레이저 결정화 공정용 마스크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 얼라인 키는, 상기 마스크 패턴 간 이격 구간의 길이 방향 양측에 형성되는 레이저 결정화 공정용 마스크.
  9. 레이저 결정화 공정에 이용되는 마스크 패턴과, 상기 마스크 패턴의 외곽부에 서로 대칭되는 위치에 형성되는 다수 개의 얼라인 키를 포함하며, 상기 얼라인 키는 빛을 통과시키는 오픈 영역이고 상기 얼라인 키 주변부는 빛을 반사시키는 영역을 이루는 레이저 결정화 공정용 마스크를 구비하는 단계와;
    직진성의 빛을 조사할 수 있는 광조사 수단과, 빛을 감지하는 영상처리 수단을 가지는 얼라인 검사 장치를 구비하는 단계와;
    상기 얼라인 키 및 얼라인 키 주변부에, 상기 광조사 수단을 통해 빛을 조사하는 단계와;
    상기 조사된 빛이 상기 얼라인 키 주변부에서 반사되는 반사값를 측정하여, 상기 기판면에 대한 상기 레이저 결정화 공정용 마스크의 기울어짐(tilt)을 보정하는 단계
    를 포함하는 레이저 결정화 공정용 마스크의 얼라인 검사 공정.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광조사 수단을 통해 조사되는 빛은, 상기 얼라인 키 사이즈보다 큰 면적으로 조사되는 레이저 결정화 공정용 마스크의 얼라인 검사 공정.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광조사 수단은, 레이저 빔을 조사하는 레이저 다이오드인 레이저 결정화 공정용 마스크의 얼라인 검사 공정.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 영상처리 수단은, CCD 카메라(charged-coupled device camera)인 레이저 결정화 공정용 마스크의 얼라인 검사 공정.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 얼라인 키 주변부에서 반사되는 반사값은, 상기 레이저 결정화 공정용 마스크가 상기 기판면과 평행하게 배치되는 경우보다 기울어진 경우에 더 작은 값을 가지는 레이저 결정화 공정용 마스크의 얼라인 검사 공정.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 반사값은 레이저 에너지값으로 수치화되거나 또는 이미지 분석을 통해 측정되는 레이저 결정화 공정용 마스크의 얼라인 검사 공정.
  15. 레이저 결정화 공정에 이용되는 마스크 패턴과, 상기 마스크 패턴의 외곽부에 서로 대칭되는 위치에 형성되는 다수 개의 얼라인 키를 포함하며, 상기 얼라인 키는 빛을 통과시키는 오픈 영역이고 상기 얼라인 키 주변부는 빛을 반사시키는 영역을 이루는 레이저 결정화 공정용 마스크를 구비하는 단계와;
    직진성의 빛을 조사할 수 있는 광조사 수단과, 빛을 감지하는 영상처리 수단을 가지는 얼라인 검사 장치를 구비하는 단계와;
    상기 얼라인 키 및 얼라인 키 주변부에, 상기 광조사 수단을 통해 빛을 조사하는 단계와;
    상기 조사된 빛이 상기 얼라인 키 주변부에서 반사되는 반사값을 측정하여, 상기 기판면에 대한 상기 레이저 결정화 공정용 마스크의 기울어짐(tilt)을 보정하는 단계와;
    상기 보정된 레이저 결정화 공정용 마스크를 사용하여 상기 기판 상의 실리콘 박막을 결정화하는 단계를 포함하는
    레이저 결정화 공정용 마스크를 이용한 레이저 결정화 공정.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 레이저 결정화 공정은, 완전용융 영역대의 레이저 에너지 밀도를 이용하여 측면고상 결정화시키는 공정인 SLS(sequential lateral solidification) 결정화 공정인 레이저 결정화 공정용 마스크를 이용한 레이저 결정화 공정.
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