KR100683662B1

KR100683662B1 - Laser processing apparatus

Info

Publication number: KR100683662B1
Application number: KR1020030085772A
Authority: KR
Inventors: 이홍로
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2007-02-20
Also published as: KR20050052604A

Abstract

본 발명은, 챔버 내 기판 상 박막의 비정질 물질 또는 입경이 작은 다결정 물질을 입경이 큰 다결정 물질로 변환시키기 위한 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 기판의 박막에 조사되는 레이저 광선을 생성하기 위한 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기로부터 생성된 레이저 광선을 분할하여 분할된 레이저 광선을 상기 기판 상의 박막에 조사시키기 위한 광 분할 수단과, 상기 광 분할 수단과 일정 이격되어 상기 광 분할 수단을 투과한 레이저 광선의 경로를 변화시켜 상기 기판 상의 박막에 조사되도록 하기 위한 광 반사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치를 제공한다.The present invention relates to a laser processing apparatus for converting an amorphous material or a polycrystalline material having a small particle size into a polycrystalline material having a large particle size on a substrate in a chamber, comprising: a laser oscillator for generating a laser beam irradiated onto the thin film of the substrate; Light dividing means for dividing the laser beam generated from the laser oscillator to irradiate the thin film on the substrate with the thin film on the substrate, and a path of the laser beam passing through the light dividing means at a predetermined distance from the light dividing means. It provides a laser processing apparatus comprising a light reflecting means for changing and irradiating a thin film on the substrate.

Description

Laser processing apparatus

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 가공 장치의 대략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the prior art,

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치의 대략적인 구성도,Figure 2a is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2b는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 레이저 가공 장치의 대략적인 구성도,Figure 2b is a schematic diagram of a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

201...레이저 발진기 202...슬릿201 ... laser oscillator 202 ... slit

203...제어기 205, 205...광 반사 수단203 ... controller 205, 205 ... light reflecting means

207...기판 207...박막207 ... substrate 207 ... thin film

209...지지대 215...챔버209 Support 215 Chamber

216, 216...광 분할 수단 220...지지대 이송 구동 수단216, 216 ... light splitting means 220 ... support feed drive means

본 발명은 레이저 광선을 기판에 조사하는 레이저 가공 장치, 상세하게는 레이저 광선을 통하여 입경이 큰 다결정질 박막을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus for irradiating a laser beam to a substrate, and more particularly, to a laser processing apparatus capable of forming a polycrystalline thin film having a large particle size through a laser beam.

화상을 표시하는데 있어, 수많은 종류의 디스플레이 장치가 사용되는데, 근래에는 종래의 브라운관, 즉 CRT(cathode ray tube, 음극선관)를 대체하는 다양한 평판 디스플레이 장치가 사용된다. 이러한 평판 디스플레이 장치는 발광 형태에 따라 자발광형(emissive)과 비자발광형(non-emissive)으로 분류할 수 있는데, 대표적인 자발광형 디스플레이 장치로는 플라즈마 디스플레이 장치(plasma display panel device)와 유기 전계 발광 디스플레이 장치(organic electroluminescent display device) 등이 있고, 대표적인 비자발광형 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이 장치(liquid crystal display device)가 있다.In displaying an image, many kinds of display apparatuses are used. In recent years, various flat panel display apparatuses are used to replace conventional cathode ray tubes, that is, cathode ray tubes (CRTs). Such flat panel display devices can be classified into self-emissive and non-emissive types according to the light emission type. Representative self-emissive display devices include plasma display panel devices and organic electric fields. An organic electroluminescent display device and the like, and a typical non-luminescent display device is a liquid crystal display device (liquid crystal display device).

액정 디스플레이 장치와 유기 전계 발광 디스플레이 장치의 경우, 구동 소자, 즉 박막 트랜지스터(TFT, thin film transistor)가 화소에 걸리는 전압 또는 전류를 조절하는 능동 구동 액정 디스플레이 장치(AMLCD)와 능동 구동 유기 전계 발광 디스플레이(AMOLED) 등이 대두되고 있다. 구동 소자로서의 박막 트랜지스터에는 비정질 실리콘과 다결정질 실리콘이 사용되는데, 다결정질 실리콘, 그 중에서도 입경이 큰 다결정질 실리콘이 비정질 실리콘 또는 입경이 작은 다결정질 실리콘보다 전계 효과 이동도가 뛰어나기 때문에, 박막 트랜지스터를 구성하는 소자로서 다결정질 실리콘이 주로 사용된다. In the case of a liquid crystal display and an organic electroluminescent display, an active driving liquid crystal display (AMLCD) and an active driving organic electroluminescent display in which a driving element, that is, a thin film transistor (TFT), adjusts a voltage or a current applied to a pixel (AMOLED) and the like are emerging. Amorphous silicon and polycrystalline silicon are used for the thin film transistor as a driving element, and since the polycrystalline silicon, especially polycrystalline silicon having a large particle diameter, has better field effect mobility than amorphous silicon or polycrystalline silicon having a small particle diameter, Polycrystalline silicon is mainly used as an element forming the.

다결정질 물질, 예를 들어 다결정질 실리콘의 제조 방법으로는 제조 온도에 따라 저온 공정과 고온 공정으로 분류된다. 고온 공정의 경우 성막시 높은 표면 조도로 인하여 박막 두께가 불균일해진다는 문제점을 수반한다. 저온 공정의 경우, 통상적으로 레이저 가공, 즉 레이저 광선을 박막 기판 상에 조사하는 레이저 어닐링이 사용되는데, 레이저 광선에 의한 비정질 실리콘의 결정화는 나노 세컨드(nano second) 단위로 이루어지기 때문에 박막 아래의 기판에 가해지는 손상을 최소화시킬 수 있다는 장점을 구비한다.Methods for producing polycrystalline materials, for example polycrystalline silicon, are classified into low temperature processes and high temperature processes depending on the production temperature. In the case of a high temperature process, there is a problem that the film thickness becomes uneven due to high surface roughness during film formation. In the case of low temperature processes, laser processing, or laser annealing, which irradiates a laser beam onto a thin film substrate, is typically used. Since the crystallization of amorphous silicon by the laser beam is performed in nanosecond units, the substrate under the thin film is used. It has the advantage of minimizing the damage to it.

레이저 어닐링에 사용되는 레이저는 발진되는 레이저 광선의 파형에 따라 펄스 레이저(pulse laser)와 연속 발진 레이저(continuous wave laser)로 분류할 수 있다. 펄스 레이저는 수십 나노 세컨드의 짧은 조사 시간을 갖는 레이저 광선을 주기적으로 발진시키는 방식으로, 야그 레이저, 엑시머 레이저 등이 이에 해당된다. 연속 발진 레이저는 발진 주기에 관계없이 연속적으로 조사되는 레이저 광선으로, 이에는 아르곤 레이저, 반도체 레이저 등이 있다. Lasers used for laser annealing can be classified into pulse lasers and continuous wave lasers according to the waveform of the laser beam being oscillated. The pulse laser is a method of periodically oscillating a laser beam having a short irradiation time of several tens of nanoseconds, such as a yag laser, an excimer laser, and the like. Continuous oscillation laser is a laser beam irradiated continuously irrespective of the oscillation cycle, such as an argon laser, a semiconductor laser.

종래 기술에 따른 레이저 광선의 단일 조사에 따라 다결정 실리콘을 제조하는 경우 상기한 레이저 광선 소스에 따라 발진 파장의 상이함으로 인하여 조사되는 광선의 에너지 차이가 발생하기도 하지만, 광선의 폭, 및 단위 면적당 조사 정도(펄스 레이저의 경우 단위 면적당 레이저 샷 수 또는 연속 발진 레이저의 경우 단위 면적당 조사 시간) 등은 다결정 실리콘 박막의 결정 입자의 크기 및 방향성을 변화시켜 전기적 특성의 차이를 일으키는데 큰 역할을 담당한다.When polycrystalline silicon is manufactured by a single irradiation of a laser beam according to the prior art, the difference in the oscillation wavelength may occur due to the difference in the oscillation wavelength depending on the laser beam source, but the beam width and the degree of irradiation per unit area (The number of laser shots per unit area in the case of a pulse laser or the irradiation time per unit area in the case of a continuous oscillation laser) plays a big role in causing the difference in electrical properties by changing the size and orientation of crystal grains of the polycrystalline silicon thin film.

따라서, 이러한 다결정 실리콘 박막의 결정 입자의 상이함으로 인한 문제점을 해소하기 위하여 다양한 방법의 다결정 실리콘 결정화 방법이 시도되고 있는데, 이 중 대표적인 방안으로는 레이저 광선을 기판 표면, 엄밀하게는 기판 표면 상의 박막에 재차 2회 또는 수회 반복 조사하는 이중 또는 다중 레이저 광선 조사 방식이 사용된다. 이러한 이중 또는 다중 레이저 광선 조사 방식은 1차 조사시 비정질 박막을 결정화시키고 2차 조사시 1차보다 약한 에너지로 다결정 박막을 리커버리 또는 경화시켜 결정성을 증대시키는 방법과, 1차 조사시 약한 레이저 광선으로 비정질 박막을 미세 결정 박막화하고 2차 조사시 완전 결정화시키는 방법과, 그리고 이들을 조합하는 방법으로 분류될 수 있는데, 도 1에는 이러한 종래 기술에 따른 레이저 가공 장치가 도시되어 있다. 기판(7)은, 챔버(15) 내에 배치되며 지지대 이송 수단(10, 11, 20)에 의하여 이송 가능한 지지대(9) 상의 스테이지(8) 상에 안착되는데, 기판(7)의 일면 상에는 비정질 물질, 예를 들어 비정질 실리콘의 박막(7)이 형성되어 있다. 레이저 발진기(1)에 의해 생성된 레이저 광선은 슬릿(2)을 통하여 일부는 제어기(3)로 전달되어 레이저 광선의 상태를 피드백하고 그리고 다른 일부는 광학 시스템(4)으로 전달되어 레이저 광선의 에너지 분포 및 크기가 조정된다. 광학 시스템(4)을 거친 레이저 광선은 고정된 반사 거울(5)을 거쳐 챔버(15) 상단에 배치된 수정 윈도우(16)를 통해 기판에 수직 조사된다.Therefore, various methods of polycrystalline silicon crystallization have been attempted to solve the problem caused by the difference of crystal grains of the polycrystalline silicon thin film. Among them, a laser beam is applied to a substrate surface, strictly a thin film on the substrate surface. A double or multiple laser beam irradiation method that uses two or several repeated irradiations is used again. The dual or multiple laser beam irradiation method crystallizes an amorphous thin film during the first irradiation and recovers or hardens the polycrystalline thin film with energy weaker than the first during the second irradiation to increase crystallinity, and weak laser beam during the first irradiation. In this regard, the amorphous thin film may be classified into a method of microcrystalline thinning and complete crystallization during secondary irradiation, and a combination thereof. In FIG. 1, a laser processing apparatus according to the related art is illustrated. The substrate 7 is placed on the stage 8 on the support 9 arranged in the chamber 15 and transportable by the support transfer means 10, 11, 20, on one side of the substrate 7 an amorphous material. For example, the thin film 7 of amorphous silicon is formed. The laser beam generated by the laser oscillator 1 is transmitted through the slit 2 to the controller 3, partly to feed back the state of the laser beam, and the other part to the optical system 4 to transmit the energy of the laser beam. Distribution and size are adjusted. The laser beam passing through the optical system 4 is irradiated perpendicularly to the substrate via a fixed reflecting mirror 5 and a modification window 16 disposed on top of the chamber 15.

또한, 미국 특허 공보 제 5,834,071호에는 마이크로 다결정질 실리콘으로 구성된 제 1 층과 상기 제 1 층 상부에 수소화 비정질 실리콘(hydrogenated amorphous silicon)으로 구성된 제 2 층을 형성하고 레이저 어닐링을 실시하는 방안이 개시되어 있다.In addition, US Patent Publication No. 5,834,071 discloses a method of forming a first layer composed of micro polycrystalline silicon and a second layer composed of hydrogenated amorphous silicon on the first layer and performing laser annealing. have.

그리고, 특허 공개 제 2000-53428호에는 레이저 광선의 에너지 단면 형상을 조절하여 실시되는 레이저 어닐링 방안이 개시되어 있다.And, Patent Publication No. 2000-53428 discloses a laser annealing scheme that is performed by adjusting the energy cross-sectional shape of the laser beam.

하지만, 이러한 종래 기술에 있어서, 재차 또는 수 회 반복시 박막이 형성된 기판을 원위치로 이송시키는 과정 중에 발생 가능한 진동으로 인하여 목표 레이저 조사 영역과 실제 조사되는 박막 영역 사이에 오차가 발생할 가능성이 증대될 뿐만 아니라 기판이 배치된 스테이지를 원위치시키는 반복된 과정으로 인하여 전체 공정 시간이 증대되는 문제점을 야기한다. 또한, 층을 이중 또는 복수의 층으로 형성하는 경우 공정 회수의 증대로 인해 공정 생산성이 현저히 저감된다는 문제점을 도출할 수도 있으며, 그리고 레이저 광선의 에너지 단면 형상을 제어하는 경우 복잡한 별도의 설비 및 정밀한 단면 형상 제어의 공정이 요구될 뿐만 아니라, 이에 사용 가능한 레이저 소스에도 제한이 가해진다는 문제점을 수반한다. However, in this prior art, the possibility of an error between the target laser irradiation region and the actually irradiated thin film region is increased due to the vibrations that may occur during the process of transferring the substrate on which the thin film is formed to the original position again or several times. However, the repeated process of repositioning the stage on which the substrate is placed causes a problem that the overall process time is increased. In addition, when the layers are formed in double or plural layers, the process productivity may be significantly reduced due to the increase in the number of processes, and when controlling the energy cross-sectional shape of the laser beam, separate and complicated equipments may be used. Not only is the process of shape control required, but it also entails the limitation that the laser source usable therewith is limited.

본 발명은, 레이저 발진기로부터 단일 조사된 레이저 광선을 기판 상의 박막에 분할 조사하여 입경이 큰 다결정 물질 박막을 형성할 수 있는, 단순한 구조의 레이저 가공 장치를 제공함을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus having a simple structure capable of forming a polycrystalline material thin film having a large particle size by splitting a single laser beam irradiated from a laser oscillator onto a thin film on a substrate.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따르면, 챔버 내 기판 상 박막의 비정질 물질 또는 입경이 작은 다결정 물질을 입경이 큰 다결정 물질로 변환시키기 위한 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 기판의 박막에 조사되는 레이저 광선을 생성하기 위한 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기로부터 생성된 레이저 광선을 분할하여 분할된 레이저 광선을 상기 기판 상의 박막에 조사시키기 위한 하나 이상의 광 분할 수단과, 상기 광 분할 수단과 일정 이격되어 상기 광 분할 수단을 투과한 레이저 광선의 경로를 변화시켜 상기 기판 상의 박막에 조사되도록 하기 위한 광 반사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the laser processing apparatus for converting an amorphous material or a polycrystalline material having a small particle size of the thin film on the substrate in the chamber into a polycrystalline material having a large particle size, the thin film of the substrate A laser oscillator for generating an irradiated laser beam, one or more light dividing means for irradiating a thin film on the substrate by dividing a laser beam generated from the laser oscillator, and a predetermined distance from the light dividing means And a light reflecting means for changing the path of the laser beam passing through the light splitting means to irradiate the thin film on the substrate.

본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기 광 분할 수단 및 상기 광 반사 수단은 상기 챔버 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치를 제공한다.According to another aspect of the invention, the light dividing means and the light reflecting means is provided in the laser processing apparatus, characterized in that disposed in the chamber.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 광 분할 수단 및 상기 광 반사 수단은 상기 챔버 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the light dividing means and the light reflecting means is provided with a laser processing apparatus, characterized in that disposed outside the chamber.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 광 분할 수단의 광 투과율은 약 10% 내지 약 90% 인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치를 제공한다.According to yet another aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus, wherein the light transmittance of the light splitting means is about 10% to about 90%.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 광 분할 수단을 두 개 이상 배치하여 상기 레이저 광선이 다중 분할된 상태로 기판에 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치를 제공한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus, characterized in that two or more light splitting means are disposed so that the laser beam is irradiated onto the substrate in a multi-divided state.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다결정 물질로 변환시키기 위한 레이저 가공 장치를 설명한다.Hereinafter, a laser processing apparatus for converting a polycrystalline material according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2a에는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치, 즉 레이저 어닐링 장치가 도시되어 있다. 레이저 가공 장치(200)는 레이저 광선을 생성하는 레이저 발진기(201)와, 레이저 발진기(201)로부터 생성된 레이저 광선을 챔버(215)로 입사시키기 위한 레이저 조정 장치(200-1)와, 챔버(215) 외부로 상기 레이저 광선 광 경로 상에 배치되는 광 분할 수단(216) 및 광 반사 수단(205)과, 레이저 광선이 기판(207), 엄밀하게는 기판(207) 상의 비정질 박막(207) 상에 조사되는 동안 기판(207)이 안착된 스테이지(208)를 지지하는 지지대(209)를 이동시키는 지지대 이송 수단(220, 210, 211) 등으로 구성된다. 2A shows a laser processing apparatus, that is, a laser annealing apparatus, according to an embodiment of the present invention. The laser processing apparatus 200 includes a laser oscillator 201 for generating a laser beam, a laser adjusting device 200-1 for injecting a laser beam generated from the laser oscillator 201 into the chamber 215, and a chamber ( 215 Light splitting means 216 and light reflecting means 205 disposed on the laser beam light path outwardly, and the laser beam is on the substrate 207, strictly on the amorphous thin film 207 on the substrate 207 And the support conveying means 220, 210, 211 or the like for moving the support 209 for supporting the stage 208 on which the substrate 207 is seated while being irradiated to the substrate.

도 2a를 참조하면, 기판 상의 박막 레이저 가공, 즉 레이저 어닐링을 위한 챔버(215)의 일측에는 비정질 물질 또는 입경이 작은 다결정 물질의 박막(207)이 형성된 기판(207)을 챔버(215) 내로 유입시키기 위한 기판 윈도우(213)가 형성되고, 챔버(215)의 일측 상단에는 N2, O2, He, Ar 등의 기체를 유입시키기 위한 기체 이송 시스템(214)이, 그리고 챔버(215)의 일측 하단에는 챔버(215) 내의 분위기를 바꾸기 위한 펌프 시스템(212)이 배치된다. 챔버(215)의 내측에는 지지대(209)가 배치되고, 지지대(209)의 상부에는 기판(207)을 안착시키기 위한 스테이지(208)가 배치된다. 지지대(209)는 지지대 이송 수단(210, 211, 220)에 의하여 기판(207)의 박막(207)에 레이저 광선이 조사되는 동안 이동 가능하다. 지지대 이송 수단(210, 211, 220)은 지지대(209)가 장착된 이송 바아(210) 및 이송 바아(210)를 챔버(215) 내에 지지하기 위한 고정 바아(211), 그리고 구동 수단(220)으로 구성되는데, 도면에서 구동 수단(220)은 지지대(209) 내에 내장된 것으로 도시되었으나, 구동 수단(220)은 고정 바아(211)와 연계되는 등 지지대 이송 수단은 이에 한정되지 않고 다양한 구성을 취할 수도 있다. Referring to FIG. 2A, a substrate 207 having a thin film 207 of an amorphous material or a polycrystalline material having a small particle size formed therein is introduced into the chamber 215 on one side of the chamber 215 for thin film laser processing on a substrate, that is, laser annealing. The substrate window 213 is formed, and a gas transfer system 214 for introducing a gas such as N2, O2, He, Ar, etc. is provided at one upper end of the chamber 215, and a lower end of one side of the chamber 215. A pump system 212 is disposed for changing the atmosphere in the chamber 215. A support 209 is disposed inside the chamber 215, and a stage 208 for seating the substrate 207 is disposed above the support 209. The support 209 is movable while the laser beam is irradiated onto the thin film 207 of the substrate 207 by the support transport means 210, 211, 220. The support conveying means 210, 211, 220 are provided with a transfer bar 210 on which the support 209 is mounted, a fixed bar 211 for supporting the conveying bar 210 in the chamber 215, and a driving means 220. Although the driving means 220 is shown as being embedded in the support 209 in the drawing, the driving means 220 is associated with the fixing bar 211, the support means for transporting is not limited to this, but take various configurations. It may be.

한편, 레이저 발진기(201)로부터 생성된 레이저 광선은 슬릿(202), 제어기(203) 및 광학 시스템(204) 등으로 구성된 레이저 조정 장치(200-1)로 유입된다. 즉, 레이저 발진기(201)로부터의 레이저 광선은 슬릿(202)을 거쳐 일정한 비율로 이분되어, 일부는 슬릿(202)으로부터 반사되고, 다른 일부는 슬릿(202)을 투과한다. 반사된 일부 레이저 광선은 제어부(203)로 전달되는데, 제어부(203)는 반사 전달된 일부의 레이저 광선을 통하여 레이저 광선의 에너지를 모니터링하여 모니터링된 레이저 광선의 에너지 수치와 목표 설정된 에너지 수치와의 차이로부터 제어 신호를 생성하고 이를 다시 레이저 발진기(201)에 출력하는 피드백 폐루프 제어를 실시함으로써 레이저 발진기(201)가 일정하면서도 균일한 레이저 광선을 생성하도록 제어한다. 슬릿(202)을 투과한 다른 일부의 레이저 광선은 광학 시스템(204)으로 유입된다. 광학 시스템(204)에서는 레이저 광선의 크기 및 에너지 분포가 조절될 수 있다. 도면에서 자세하게 도시되지는 않았으나, 광학 시스템(204)은 레이저 광선의 에너지 분포를 균일하게 만드는 호모지나이저(homogenizer) 또는 레이저 광선의 단면 형상을 변화시킬 수 있는 기계적 셔터 또는 광학적 라이트 밸브(optical light valve) 등으로 구성될 수도 있는데, 광학 시스템은 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형태 및 구성을 취할 수도 있다. 광학 시스템(204)을 통과한 레이저 광선은, 예를 들어 슬릿과 같은 광 분할 수단(216)에 입사된다. 광 분할 수단(216)에 입사된 레이저 광선은 사전 설정된 일정한 비율로 분할된다. 일부 레이저 광선은 광 분할 수단(216)을 통하여 분할되어 챔버(215) 상단에 배치된 수정 윈도우(206)를 통과하여 기판(207) 상의 박막(207)에 조사되고, 분할되고 남은 다른 일부 레이저 광선은 광 분할 수단(216)을 투과하여 광 분할 수단(216)으로 입사되는 방향을 따라 계속 투사된다. 광 분할 수단(216)을 통과한 다른 일부의 레이저 광선은, 광 분할 수단(216)과 일정한 간격을 두고 이격 배치된, 예를 들어 반사 거울과 같은 광 반사 수단(205)에 입사 및 반사된다. 반사된 다른 일부의 레이저 광선은 챔버(215) 상단에 배치된 수정 윈도우(206)를 통하여 스테이지(208) 상단의 기판(207) 상 박막(207)에 조사되는데, 광 반사수단(205)을 통하여 반사 및 입사된 다른 일부의 레이저 광선의 기판(207) 상 조사 지점과 광 분할 수단(216)을 통한 일부 레이저 광선의 조사 지점 모두는 일정한 간격을 두고 지지대(209)의 이동 방향의 연장선 상에 배치되어야 한다. 즉, 지지대 이송 장치(210, 211, 220)에 의해 기판(207)이 배치된 스테이지(208)를 지지하는 지지대(209)가 이송되는 경우, 광 분할 수단(216)에 의한 일부 레이저 광선과 광 반사 수단(205)에 의한 다른 일부 레이저 광선은 순차적으로 또는 그 역순으로 기판(207) 상의 박막(207)의 동일한 지점을 조사하여야 한다.On the other hand, the laser beam generated from the laser oscillator 201 flows into the laser adjusting device 200-1 composed of the slit 202, the controller 203, the optical system 204, and the like. In other words, the laser beam from the laser oscillator 201 is split into the slit 202 at a constant rate, partly reflected from the slit 202, and the other part passes through the slit 202. The reflected laser beam is transmitted to the control unit 203. The control unit 203 monitors the energy of the laser beam through the partially transmitted laser beam so that the difference between the energy value of the monitored laser beam and the target energy level is set. The laser oscillator 201 is controlled to generate a constant and uniform laser beam by performing a feedback closed loop control of generating a control signal from the laser signal and outputting the control signal back to the laser oscillator 201. Some other laser beam that has passed through the slit 202 enters the optical system 204. In the optical system 204, the size and energy distribution of the laser beam can be adjusted. Although not shown in detail in the drawings, optical system 204 may be a mechanical shutter or optical light valve capable of varying the cross-sectional shape of a homogenizer or laser beam that makes the energy distribution of the laser beam uniform. Etc.), but the optical system is not limited thereto and may take various forms and configurations. The laser beam passing through the optical system 204 is incident on light splitting means 216 such as, for example, a slit. The laser beam incident on the light splitting means 216 is split at a predetermined constant ratio. Some laser beams are split through the light splitting means 216 and pass through a crystal window 206 disposed on the top of the chamber 215 to irradiate the thin film 207 on the substrate 207 and some other remaining laser beams. Is continuously projected along the direction of incidence through the light dividing means 216 and into the light dividing means 216. The other part of the laser beam passing through the light splitting means 216 is incident and reflected on the light reflecting means 205, for example, a reflecting mirror, which is spaced apart from the light splitting means 216 at regular intervals. The other reflected laser beam is irradiated onto the thin film 207 on the substrate 207 on the stage 208 through the crystal window 206 disposed on the chamber 215, through the light reflecting means 205. Both the irradiation point on the substrate 207 of the reflected and incident other laser beams and the irradiation point of some laser beams through the light splitting means 216 are arranged on an extension line in the moving direction of the support 209 at regular intervals. Should be. That is, when the support 209 which supports the stage 208 in which the board | substrate 207 is arrange | positioned by the support | carrier conveying apparatus 210, 211, 220 is conveyed, some laser beam and light by the light division means 216 are carried out. Some other laser beam by the reflecting means 205 must irradiate the same point of the thin film 207 on the substrate 207 sequentially or vice versa.

한편, 도 2b에는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 레이저 가공 장치가 도시되어 있다. 도 2a에 도시된 레이저 가공 장치와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 사용한다. 전체적인 구성은 도 2a의 레이저 가공 장치와 유사하나, 광 분할 수단(216) 및 광 반사 수단(205)의 배치 위치가 도 2a의 레이저 가공 장치와 상이하다. 즉, 도 2b에서, 레이저 조정 장치(200-1)로부터 출사된 레이저 광선은, 챔버(215)의 상부에 배치되어 레이저 광선의 경로를 변경시키기 위한 반사 거울(217)에 입사 및 반사된다. 반사된 레이저 광선은 챔버(215) 상단에 배치된 수정 윈도우(206)를 통하여 챔버(215) 내로 입사된다. 챔버(215) 내로 입사된 레이저 광선(216)은 광 분할 수단(216)에 의하여 사전 설정된 일정한 비율로 분할된다. 분할된 일부 레이저 광선은 광 분할 수단(216)으로의 입사 방향과는 다른 방향으로 경로 변환되어, 광 분할 수단(216)에 인접 배치된 광 반사 수단(205)에 입사된다. 광 반사 수단(205)은 이에 입사된 레이저 광선의 광 경로를 변경시켜 기판(207) 상의 박막(207)에 직접 조사한다. 광 분할 수단(216)을 투과한 다른 일부 레이저 광선은, 별도의 수단을 거치지 않고 직접 기판(207) 상의 박막(207)에 바로 조사된다.On the other hand, Figure 2b shows a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention. The same components as the laser processing apparatus shown in FIG. 2A use the same reference numerals. The overall configuration is similar to that of the laser processing apparatus of FIG. 2A, but the arrangement positions of the light dividing means 216 and the light reflecting means 205 are different from the laser processing apparatus of FIG. 2A. That is, in FIG. 2B, the laser beam emitted from the laser adjusting device 200-1 is disposed on the upper part of the chamber 215 and is incident and reflected on the reflection mirror 217 for changing the path of the laser beam. The reflected laser beam is incident into the chamber 215 through a modification window 206 disposed on top of the chamber 215. The laser beam 216 incident into the chamber 215 is split at a predetermined rate preset by the light splitting means 216. Some divided laser beams are path-converted in a direction different from the direction of incidence to the light splitting means 216 and are incident on the light reflecting means 205 disposed adjacent to the light splitting means 216. The light reflecting means 205 changes the light path of the laser beam incident thereto and directly irradiates the thin film 207 on the substrate 207. Some other laser beams passing through the light dividing means 216 are directly irradiated onto the thin film 207 on the substrate 207 without any other means.

한편, 광 분할 수단(216, 216)을 통한 레이저 광선의 분할 비율, 즉 광 투과율은 다양한 값으로 선정될 수 있는데, 광 분할 수단(216, 216)을 거쳐 기판(207) 상 박막(207)에 조사되는 레이저 광선과, 광 반사 수단(205, 205)을 거쳐 기판(207) 상 박막(207)에 조사되는 레이저 광선의 비율을 적절히 조절함으로써, 기판(207)의 이송 방향에 대한 선후에 따라 다양한 형태의 조사 방식을 이룰 수 있다. 예를 들어, 레이저 조사 과정 중 기판(207)의 이송 방향에 광 분할 수단(216, 216)을 투과하지 못한 레이저 광선이 먼저 기판(207) 상 박막(207)의 일지점에 조사되는 경우, 광 분할 수단(216, 216)의 광 투과율을 낮게 설정한다면 박막(207)으로 큰 비율의 레이저 광선이 조사되어 박막(207)을 구성하는 비정질 물질, 예를 들어 비정질 실리콘이 다결정질 실리콘으로 결정화된다. 그런 후 동일한 박막(207) 지점에 대하여 광 반사 수단(205, 205)을 통한 작은 비율의 레이저 광선이 조사되어 결정화된 다결정질 박막(207)을 회복(recovery)시키거나 또는 경화시켜 박막(207)의 결정성을 한층 증대시킬 수 있다. 반면, 광 분할 수단(216, 216)의 광 투과율을 크게 설정한다면, 먼저 광 분할 수단(216, 216)을 통한 레이저 광선에 의하여 비정질 박막(207)은 마이크로 비정질화되고, 광 반사 수단(205, 205)을 통한 보다 큰 에너지를 갖는 레이저 광선에 의하여 완전 다결정질화될 수도 있다. 광 분할 수단(216, 216)의 다양한 광 투과율 선정이 가능하나 너무 큰 또는 너무 작은 광 투과율을 선정할 경우 분할되거나 투과되는 레이저 광선의 에너지 중 어느 한 쪽이 비정질 박막의 효과적이 결정화를 이루기 어렵기 때문에, 광 분할 수단(216, 216)의 광 투과율은 약 10% 내지 약 90%로 설정하는 것이 바람직하다.On the other hand, the splitting ratio of the laser beam through the light splitting means 216, 216, that is, the light transmittance, may be selected to various values, and the thin film 207 on the substrate 207 via the light splitting means 216, 216. By appropriately adjusting the ratio of the laser beam to be irradiated and the laser beam irradiated onto the thin film 207 on the substrate 207 via the light reflecting means 205 and 205, it is varied depending on the propagation direction of the transfer direction of the substrate 207. Forms of investigation can be achieved. For example, when a laser beam that does not transmit the light splitters 216 and 216 in the transfer direction of the substrate 207 is first irradiated to one point of the thin film 207 on the substrate 207 during the laser irradiation process, the light If the light transmittances of the dividing means 216 and 216 are set low, a large ratio of laser beams are irradiated to the thin film 207 so that the amorphous material constituting the thin film 207, for example, amorphous silicon, is crystallized into polycrystalline silicon. A small proportion of the laser beam through the light reflecting means 205, 205 is then irradiated to the same thin film 207 point to recover or cure the crystallized polycrystalline thin film 207, or the thin film 207. The crystallinity of can be further increased. On the other hand, if the light transmittance of the light dividing means 216, 216 is set large, first, the amorphous thin film 207 is micro-amorphized by the laser beam through the light dividing means 216, 216, and the light reflecting means 205, Fully polycrystalline by laser beam with greater energy through 205. Although it is possible to select various light transmittances of the light splitting means 216, 216, when selecting a light transmittance that is too large or too small, it is difficult for either of the energy of the split or transmitted laser beams to effectively crystallize the amorphous thin film. Therefore, the light transmittance of the light splitting means 216, 216 is preferably set to about 10% to about 90%.

상기한 광 분할 수단을 통한 레이저 광선의 이분화는 일실시예로서 기술된 것으로, 두 개 이상의 광 분할 수단을 다중 장착하여, 레이저 광선을 다중 분활시켜 기판에 조사함으로써 박막의 결정성 향상을 더욱 증진시킬 수도 있다. The dividing of the laser beam through the light dividing means is described as an embodiment, and is further equipped with two or more light dividing means, and further enhances the crystallinity of the thin film by irradiating the substrate by multiplexing the laser beam. You can also

상기한 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. The present invention having the above-described configuration can obtain the following effects.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치는 기판, 엄밀하게는 박막 상에 조사되는 레이저 광선을 광 분할 수단을 통하여 분할 조사시킴으로써, 다결정 박막을 형성하기 위해 기판을 원위치부터 재차 이송시키면서 레이저 광선을 반복적으로 조사하여야 하는 불편을 제거함과 동시에 공정 시간을 현저히 단축시킴으로써, 레이저 가공된 박막 형성 기판의 생산성을 증대시킬 수 있다. The laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention divides and irradiates a laser beam irradiated onto a substrate, strictly a thin film, through a light splitting means, thereby transferring the laser beam again from its original position to form a polycrystalline thin film. The productivity of the laser processed thin film formed substrate can be increased by remarkably shortening a process time while eliminating the inconvenience which should be repeatedly irradiated.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치의 광 분할 수단 및 광 반사 수단을 챔버 외부에 배치시킴으로써 광 분할 수단 및 광 반사 수단의 유지 관리를 용이하도록 할 수도 있다. 광 분할 수단 및 광 반사 수단을 챔버 내부에 배치시키는 경우 광 분할 수단과 기판 간의 광로를 줄임으로써 수차(aberration error)를 상당히 경감시킬 수도 있다. In addition, the light dividing means and the light reflecting means of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention may be disposed outside the chamber to facilitate maintenance of the light dividing means and the light reflecting means. When arranging the light dividing means and the light reflecting means inside the chamber, the aberration error may be considerably reduced by reducing the optical path between the light dividing means and the substrate.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치의 광 분할 수단의 광 투과율을 변화시킴으로써, 다양한 모드의 다결정질 박막 형성이 가능할 수도 있다. And, by changing the light transmittance of the light splitting means of the laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, it is possible to form a polycrystalline thin film of various modes.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 기술되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하 첨부되는 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해질 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. . Accordingly, the protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims

A laser processing apparatus for converting an amorphous material or a polycrystalline material having a small particle size of a thin film on a substrate in a chamber into a polycrystalline material having a large particle size,

A laser oscillator for generating a laser beam irradiated onto the thin film of the substrate;

One or more light splitting means for dividing the laser beam generated from the laser oscillator to irradiate the split laser beam onto the thin film on the substrate;

Light reflecting means for changing the path of the laser beam passing through the light splitting means at a predetermined distance from the light splitting means to irradiate the thin film on the substrate;

And said light splitting means is different in light transmittance and light reflectance.

The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the light dividing means and the light reflecting means are disposed in the chamber.

The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the light dividing means and the light reflecting means are disposed outside the chamber.

The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the light transmittance of the light splitting means is about 10% to about 90%.

The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein two or more light splitting means are disposed so that the laser beam is irradiated onto the substrate in the state of being multi-divided.