KR100589574B1

KR100589574B1 - 레이저 광 조사 장치

Info

Publication number: KR100589574B1
Application number: KR1019990020901A
Authority: KR
Inventors: 구와하라다까시
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2006-06-14
Also published as: KR20000005966A; TW436639B

Abstract

피처리 기판에 조사하는 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이를 신축시켜, 여러 가지 사이즈의 기판을 복수개 설치한 마더 유리 기판에 균일하게 선형 레이저 광을 조사할 수 있는 레이저 광 조사 장치를 제공한다.

1쌍의 원통형 렌즈(3, 5) 중 원통형 렌즈(3)를 위치 가변으로 하여, 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이를 마더 유리 기판 상의 TFT 기판의 사이즈에 따라 조정한다.

레이저 광 조사 장치, 마더 유리 기판, 원통형 렌즈, 슬릿, 반사 미러

Description

레이저 광 조사 장치{APPARATUS FOR IRRADIATING LASER LIGHT}

도 1은 본 발명의 실시예의 레이저 광 조사 장치의 개념도.

도 2는 본 발명의 실시예의 레이저 광 조사 장치의 광학계의 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예의 레이저 광 조사도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 레이저 광 조사 장치의 광학계의 구성도.

도 5는 종래의 레이저 광 조사 장치의 개념도.

도 6은 종래의 레이저 광 조사 장치의 광학계의 구성도.

도 7은 종래의 레이저 광 조사 장치의 광학계의 구성도.

도 8은 종래의 레이저 광 조사도.

도 9는 종래의 레이저 광 조사도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 레이저 광 발진원

2, 7 : 반사 미러

3, 4, 5, 6 : 원통형 렌즈

7, 8, 9, 12, 13 : 집광 렌즈

14 : 스테이지

20 : 피처리 기판

30 : 슬릿

40 : 오목 렌즈

본 발명은 레이저 광의 조사 장치에 관한 것으로서, 특히 렌즈 광학계의 구성에 따라 선형의 레이저 광을 장축 방향으로 신축할 수 있게 한 레이저 광 조사 장치에 관한 것이다.

최근, 반도체층으로서 다용되어 온 비정질 실리콘(이하, 「a-Si」라고 칭함.)을 대신해서, 다결정 실리콘(이하, 「p-Si」라고 칭함.)을 이용한 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, 이하 「LCD」라고 칭함.)가 개발되고 있다. 또한, 그 p-Si의 결정립의 형성 또는 성장을 위해 레이저 광을 이용한 아닐이 채용되고 있다.

도 5는 레이저 아닐을 수행하기 위한 레이저 광 조사 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.

상기 도면에서, 참조 번호(1)는 레이저 발진원, 참조 번호(2, 11)는 반사 미러, 참조 번호(3, 4, 5, 6)는 원통형 렌즈, 참조 번호(7, 8, 9, 12, 13)는 집광 렌즈, 참조 번호(10)는 선폭 방향의 슬릿, 참조 번호(14)는 표면에 a-Si가 형성된 피처리 기판(20)을 지지하는 스테이지를 나타낸다.

레이저 발진원(1)으로부터 발진된 레이저 광은 원통형 렌즈(3, 5 및 4, 6)에 의해 각각 상하 좌우 방향에 대해 분할된다. 이 빛은 도 6에 도시된 바와 같이 렌즈(8, 9, 12, 13)에 의해 한 방향으로 수속(converging)됨과 동시에, 도 7에 도시된 바와 같이 렌즈(7)에 의해 다른 한 방향으로 연장되어 선형이 된다. 그렇게 함으로써 선형의 레이저 광이 피처리 기판(20)에 조사된다. 피처리 기판(20)을 적재한 스테이지(14)는 선형 레이저 광의 선폭 방향으로 주사되고, 대면적 처리에 따른 높은 작업 처리량으로 레이저 아닐을 구현할 수 있다.

선형 레이저 광에서, 선 길이 방향은 레이저 광의 장축 방향이고, 선폭 방향은 레이저 광의 단축 방향이다.

도 8에서, 대형의 유리 기판(30) 상의 LCD 패널 중 p-Si를 능동층으로서 구비한 TFT를 배치한 TFT 기판(31)을 다수개 형성하는 소위 다면 가공을 많이 하기 위한 마더 유리 기판(30)에의 레이저 광 조사 모습을 나타낸다.

마더 유리 기판(30) 위에 a-Si를 퇴적하고, 선형 레이저 광(32, 33)을 스캔 방향으로 주사하여 조사한다. 그렇게 함으로써, a-Si를 다결정화하여 p-Si로 한다.

그런데, 종래의 레이저 광 조사 장치는 조사하는 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이는 고정이므로 다음과 같은 문제가 있었다.

다수 형성하는 각 TFT 기판(31)의 크기는 2.5인치, 3인치 등과 같이 원하는 크기로 정해져 있다. 따라서, 피처리 기판(20)인 마더 유리 기판의 치수나 마더 유리 기판 상에 형성하는 TFT 기판의 사이즈가 바뀌면, 레이저 광 조사 장치는 이 용할 수 없게 되고 비용면에서 합리적이지 않다는 결점이 있었다.

또한, 그에 따라 이들 TFT 기판을 배열하면, 도 8과 마찬가지로 배치된 마더 유리 기판에 레이저 광을 조사하는 경우, 1회째의 조사 레이저 광(32)은 도면 내의 상측으로부터 4단째의 TFT 기판(31a)을 완전히 덮어 조사할 수 없으므로, 4단째의 TFT 기판(31a)은 2회째의 레이저 광 조사(33)를 1회째의 조사 영역에 중첩시켜 조사하게 된다. 즉, 1회째 및 2회째의 조사에 의해 두번 조사되는 영역(34)이 생기게 된다. 따라서, 상기 TFT 기판의 다결정 반도체막의 입경이 TFT 기판 내에서 불균일하게 됨과 동시에, 마더 유리 기판(30) 내의 각 TFT 기판(31)의 특성에도 변동이 생겨 버린다는 결점이 있었다.

또한, 각 회의 조사시 레이저 광을 TFT 기판 상에서 중첩시키지 않으므로, 도 9에 도시된 바와 같이 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이에 맞춰 TFT 기판의 블럭 마다 스페이스(35)를 설치하는 것도 생각할 수 있으나, 이 경우 마더 유리 기판 사이즈를 크게 해야하고 또한 TFT 기판 사이즈를 작게 해야 하는 등의 각 기판에 대한 제한이 발생한다는 결점도 있었다.

그래서 본 발명은 상술된 종래의 결점에 감안하여 이루어진 것으로, 여러 가지 사이즈의 TFT 기판에 대응하고, 또한 전면 균일하게 레이저 광 조사 가능한 레이저 광 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 레이저 광 조사 장치는 레이저 광의 발진원, 한쌍의 원통형 렌즈, 및 레이저 광을 선형으로 하는 오목 또는 볼록 렌즈를 구비하고, 한쌍의 원통형 렌즈 중 한쪽의 원통형 렌즈가 위치 가변이다.

또한, 선형의 레이저 광의 선 길이 방향의 단부를 차단하는 슬릿은 오목 또는 볼록 렌즈와 레이저 광 피조사체 사이에 설치되어 있다.

또한, 슬릿의 개구부의 크기가 가변이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 광 조사 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 상기 도면에서, 참고 번호(1)는 레이저 광 발진원, 참조 번호(2 및 11)는 반사 미러, 참조 번호(3, 4, 5, 6)는 원통형 렌즈, 참조 번호(7, 8, 9, 12, 13)는 집광 렌즈, 참조 번호(10)는 선형 레이저 광의 단축 방향의 슬릿, 참조 번호(14)는 피처리 기판(20)을 지지하는 스테이지를 나타낸다. 또한, 스테이지(14)에 근접된 위치에는 선형 레이저 광의 장축 방향의 슬릿(30)이 설치되어 있다. 이 때, 원통형 렌즈(3)는 상기 도면에서 좌우 방향으로 슬라이드시킬 수 있다.

레이저 광 발진원(1)으로부터 조사된 레이저 광은 각각 1쌍의 원통형 렌즈(3, 5 및 4, 6)에 의해 각각 상하좌우 방향에 대해 분할된다. 이 빛은 한 방향에 대해 종래와 같이 도 6에 도시된 바와 같이 렌즈(8, 9, 12, 13)에 수속되어 선형이 된다. 또한, 이것에 직교하는 다른 한 방향에 대해서는 도 7에 도시된 바와 같이 렌즈(7)에 의해 한방향으로 연장되어 피처리 기판(20)으로 조사된다.

이와 같이, 한 방향에 대해서는 수속되고 다른 한 방향에 대해서는 연장되어, 선형이 된 선형 레이저 광이 피처리 기판(20)에 조사된다. 그리고, 이와 동시에 피처리 기판(20)을 적재한 스테이지(14)는 조사 라인 빔의 선형 레이저 광의 단 축 방향, 즉 스캔 방향으로 이동한다. 이러한 선형 레이저 광의 주사에 의해, 대면적 처리가 가능해지고, 높은 작업 처리량으로 레이저 아닐을 실현할 수 있다.

여기서, 1쌍의 원통형 렌즈(3 및 5)는 선형 레이저 광의 장축 방향의 출력을 제어하는 것이다. 이 1쌍의 원통형 렌즈 중 한쪽 위치 가변의 원통형 렌즈(3)를 도 1에서 우측 또는 좌측으로 이동시킴에 따라 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이를 신축시킬 수 있다. 예를 들면, 장축 방향의 길이가 150㎜인 레이저 광을 90㎜ 내지 170㎜로 신축할 수 있다.

이와 같이, 피처리 기판(20), 예를 들면 마더 유리 기판에 배치한 TFT 기판의 크기에 따라 조사하는 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이를 조정할 수 있으므로, 어떤 TFT 기판에 여러번 레이저 광을 조사하는 일이 없어진다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 TFT 기판(31)에 대해 여러번의 조사로 인해 중첩하여 조사되는 영역이 생기지 않고, 각 회의 레이저 광 조사를 동일하게 할 수 있으므로, 각 TFT 기판(31)의 다결정화에 변동이 없어져 균일한 특성을 갖는 TFT 기판을 얻을 수 있다. 즉, 피처리 기판(20)인 마더 유리 기판의 사이즈나 마더 유리 기판 상에 형성하는 TFT 기판의 사이즈가 바뀌더라도, 각각의 경우에 따라 장축 방향의 길이를 변화시켜서 각 사이즈에 대응할 수 있다.

마찬가지로, 레이저 광 조사가 가능한 것으로부터 피처리 기판(20)인 마더 유리 기판 상에 형성된 p-Si 막이, 모든 영역에서 균일하고 충분히 높은 이동도를 갖고 형성되므로, p-Si로 이루어지는 TFT는 화소부에 있어서는 충분한 ON 전류를 얻을 수 있으며, 정밀도가 높고 화면이 큰 디스플레이에서, 화소수가 증가하여 화 소에의 기록 시간이 짧아져도 충분한 전하 공급이 가능하다. 또한, 구동 회로부에서도 응답이 높아 고속 동작을 행할 수 있으므로, 큰 화면과 정밀도가 높은 것에 대응한 펄스폭이 짧은 구동도 가능해진다.

또, 상술된 바와 같이 위치 가변의 원통형 렌즈(3)와 원통형 렌즈(5)와의 거리를 조정함으로써 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이를 조정할 수 있지만, 도 1에 도시된 바와 같이 집광 렌즈와 피처리 기판(20) 사이에 배치한 슬릿(30)에 의해서도 조정이 가능하다.

이 슬릿(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈(7)에 의해 레이저 광이 연장된 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이를 원하는 길이로 하기 때문에 장축 방향의 양끝을 차단하는 것이다. 그렇게 함으로써, 원통형 렌즈(3, 5)로 길이를 충분히 제어할 수 없을 정도로 짧은 길이로도 조정할 수가 있다.

또한, 슬릿(30)은 피처리 기판(20)에 충분히 근접된 위치에 설치되어 있다. 그것은 슬릿(30)이 피처리 기판(20)으로부터 멀어짐에 따라 레이저 광의 슬릿에 의한 회절이 현저해지고, 이 회절 광성분에 의해 선형 레이저 광의 장축 방향의 단부에서 저강도 광성분이 생기는 것을 방지하기 위해서다. 본 실시 형태에서, 슬릿(30)은 피처리 기판(20)으로부터 30㎝ 정도의 거리에 배치하고 있다.

또한, 슬릿(30)은 그 개구부의 크기를 가변으로 한 슬릿을 이용함으로써, 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이를 가능하게 조정할 수 있다. 이 경우에도, 마더 유리 기판의 치수나 마더 유리 기판 상의 TFT 기판 사이즈에 따라 길이를 조정할 수 있다.

이상과 같이, 피처리 기판(20)에 조사되는 선형 레이저 광은 TFT 기판의 사이즈에 따라 기판(20) 상에 형성된 a-Si에 조사할 수 있으므로, 각 TFT 기판에서 균일한 아닐이 가능해지고, 균일한 이동도가 높은 p-Si에 형성됨과 동시에 하나의 레이저 광 조사 장치에서, 여러 가지 사이즈의 TFT 기판 제조에 이용할 수 있으므로, 비싼 레이저 광 조사 장치를 효율적으로 사용할 수 있어 비용의 저감을 실현할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는 레이저 광을 라인 길이 방향으로 연장하는 집광 렌즈로서 볼록 렌즈를 이용했지만, 도 4에 도시된 바와 같이 오목 렌즈(40)로 치환해도 선형 레이저 광의 장축 방향의 길이를 제어하는 것이 가능하다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면 하나의 레이저 광 조사 장치에 의해, 여러 가지 사이즈의 기판에 따라 레이저 광 조사를 균일하게 행할 수 있음과 동시에, 그에 따라 균일한 특성의 다결정 반도체막을 얻을 수 있다.

Claims

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기판 상의 비정질 실리콘막에 장축 방향 및 단축 방향을 갖는 선형 레이저 광을 조사하여 다결정 실리콘막을 형성하는 다결정 실리콘막의 제조 방법으로서,

상기 비정질 실리콘막을 형성하는 제1 공정과,

레이저 광의 발진원과, 한 쌍의 원통형 렌즈와, 상기 레이저 광을 선형으로 하는 오목 또는 볼록 렌즈를 구비하고, 상기 한 쌍의 원통형 렌즈 중 적어도 하나의 원통형 렌즈의 위치를 바꾸는 것에 의해, 상기 레이저 광의 장축 방향의 상기 레이저의 길이를 조정하는 제2 공정과,

상기 길이를 조정한 레이저 광을 상기 레이저의 단축 방향으로 주사하여 상기 비정질 실리콘막에 조사하는 것에 의해 상기 비정질 실리콘막을 다결정 실리콘막으로 하는 제3 공정

을 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘막의 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 제2 공정에 있어서, 상기 레이저 광의 길이의 조정을, 상기 기판과 상기 레이저 광의 발진원과의 사이에 설치된 슬릿을 이용함으로써, 상기 레이저 광의 단부가 상기 기판에 조사하지 않는 것에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘막의 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 제2 공정에 있어서, 상기 레이저 광의 길이의 조정은, 복수회 상기 단축 방향으로 주사하는 레이저 광의 단부 중, 인접하는 레이저 광의 단부끼리 중첩되지 않도록 조정하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘막의 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 기판과 상기 레이저 광의 발진원과의 사이에 설치된 슬릿은, 상기 기판으로부터 30 cm정도 떨어진 위치에 설치하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘막의 제조 방법.