KR100709036B1 - 챔버 윈도우 오염 검출장치를 구비하는 레이저 열처리 장치 - Google Patents

챔버 윈도우 오염 검출장치를 구비하는 레이저 열처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 벽의 일부에 투명한 챔버 윈도우(30)가 설치되는 챔버(10)와, 챔버(10)의 외부에서 챔버 윈도우(30)를 통하여 챔버(10) 내로 레이저를 조사하는 레이저 장치와, 챔버 윈도우(30)의 오염상태를 검출하는 챔버 윈도우 오염 검출장치를 구비하는 레이저 열처리 장치에 관한 것으로서, 상기 챔버 윈도우 오염 검출장치가, 챔버(10)의 외부에 위치하여 챔버 윈도우(30)로 빛을 조사하는 발광장치(70)와, 챔버(10)의 외부에 위치하여 챔버 윈도우(30)에서 반사되어 나오는 발광장치(70)의 빛을 수광하는 수광장치(80)와, 챔버(10)의 외부에 위치하여 수광장치(90)에서 수광되는 빛의 양과 소정의 기준값과의 차이를 통하여 챔버 윈도우(30)의 오염상태를 판단하는 마이콤(90)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 챔버 커버의 오픈없이 실시간으로 챔버 윈도우(30)의 오염상태를 모니터링할 수 있게 된다. 또한 이러한 자료들을 데이터 베이스화함으로써 최적의 PM 주기를 설정할 수 있게 된다.
챔버 윈도우, 흄, 비정질 실리콘, 오염, 레이저 열처리

Description

챔버 윈도우 오염 검출장치를 구비하는 레이저 열처리 장치{Laser annealing apparatus having detector for detecting contamination of chamber window}
도1은 종래의 레이저 열처리 장치를 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명에 따른 레이저 열처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명>
10: 챔버 20: 기판
30: 챔버 윈도우 40: 오염물
40a: 흄 50: 미러
60: 가이드 70: 발광장치
80: 수광장치 90: 마이콤
본 발명은 레이저 열처리 장치에 관한 것으로서, 특히 챔버 윈도우 오염 검 출장치를 구비하는 레이저 열처리 장치에 관한 것이다.
유리를 기판으로 사용하는 액정 패널의 스위칭 소자로서 비정질 실리콘을 사용할 경우에는 액정패널 구동소자의 전기적 특성과 신뢰성 저하 및 표시소자의 대면적화에 어려움이 생긴다. 따라서 표시소자의 대면적화, 높은 해상도, 밝기 등을 향상시키기 위해서 비정질 실리콘 대신에 우수한 전기적 특성(예: 전계효과 이동도)과 고주파 동작 특성 및 낮은 누설전류를 갖는 다결정 실리콘을 스위칭 소자로 사용한다.
액정패널의 스위칭 소자로 사용되는 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘층을 증착한 후에 이를 결정화시켜 만드는데, 상기 결정화 방법으로는 ELA(Eximer Laser Annealing)와 SLS(sequential lateral solidification) 등이 있다.
SLS 방법은 측면 성장을 유도하여 단결정에 가까운 결정을 얻는 방법으로서 이렇게 해서 얻어진 결정은 큰 전계효과 이동도를 갖는다. 그러나 조사되는 레이저 빔의 에너지 의존도가 높아 공정 마진이 크지 않고, 기판이 올려 놓여지는 스테이지의 정밀도가 공정에 크게 영향을 미치기 때문에 기판 전체에 대해 균일한 결과를 얻기가 어렵다.
ELA 방법은 버티칼 성장을 유도하는 방법으로서 SLS 방법에 비하여 결정화 특성은 떨어지나 기판 전체에 대한 균일도는 더 좋으므로 양산화에 가장 적극적으로 검토되고 있다. 이 방법은 보편적으로 투과율이 상당히 높은 쿼츠(quartz) 재질의 챔버 윈도우를 통하여 레이저를 챔버 안에 조사한다. 상기 챔버 윈도우는 투 과율이 상당히 높기 때문에 조그마한 오염에 의해서도 레이저의 투과율이 많이 달라지게 되고, 이는 레이저 열처리 및 결정화 공정에 큰 영향을 미친다.
도 1은 종래의 레이저 열처리 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 챔버(10)의 윗면에는 챔버 개방을 위하여 커버(미도시)가 설치되며, 상기 커버에는 투명한 챔버 윈도우(30)가 설치된다. 기판(20)은 챔버(10)의 내부 저면에 놓여진다. 레이저는 가이드(60)에 의해 경로가 안내되며 가이드(60) 내에는 미러(50)가 설치된다. 레이저는 미러(50)에서 반사되어 챔버 윈도우(30)를 통과하여 챔버(10)의 내부로 조사된다.
기판(20)의 표면에는 비정질 실리콘층이 형성되어 있는데, 상기 레이저의 조사로 인해 상기 비정질 실리콘층이 결정화되어 다결정 실리콘층으로 변한다. 이러한 상변태는 비교적 높은 온도에서 일어나므로 상변태 과정에서 흄(fume, 40a)이 원하지 않게 발생하고 이러한 흄에 의해 챔버 윈도우(30)의 안쪽면에 오염물(40)이 묻게 된다. 이렇게 오염물(40)이 챔버 윈도우(30)에 묻게 되면 레이저의 투과율이 감소되어 비정질 실리콘의 결정화를 방해하는 요인으로 작용한다.
종래에는 이를 방지하기 위하여 챔버 윈도우(30)의 오염 상태를 육안으로 검사하였는데, 이때 미러(50)와 챔버 윈도우(30)의 간격이 약 100mm 정도로 협소하기 때문에, 설비 가동을 멈추고 챔버(10)의 커버를 들어내서 챔버 윈도우(30)의 표면 상태를 육안으로 확인하였다. 이러한 종래의 방법에 의하면, 상기 커버의 오픈으로 인하여 외부 공기가 챔버(10) 내부로 유입되어 챔버(10) 내부의 산소농도가 변하고 오염이 발생하게 된다. 또한 육안 검사는 정확한 기준을 설정하기가 어려우므로 검 사의 신뢰성이 떨어진다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수치 데이터를 기반으로 챔버 윈도우의 오염상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 챔버 윈도우 오염 검출장치를 구비하는 레이저 열처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 열처리 장치는, 벽의 일부에 투명한 챔버 윈도우가 설치되는 챔버와, 상기 챔버의 외부에서 상기 챔버 윈도우를 통하여 상기 챔버 내로 레이저를 조사하는 레이저 장치와, 상기 챔버 윈도우의 오염상태를 검출하는 챔버 윈도우 오염 검출장치를 구비하는 레이저 열처리 장치로서,
상기 챔버 윈도우 오염 검출장치가, 상기 챔버의 외부에 위치하여 상기 챔버 윈도우로 빛을 조사하는 발광장치와, 상기 챔버의 외부에 위치하여 상기 챔버 윈도우에서 반사되어 나오는 상기 발광장치의 빛을 수광하는 수광장치와, 상기 챔버의 외부에 위치하여 상기 수광장치에 수광되는 빛의 양과 소정의 기준값과의 차이를 통하여 상기 챔버 윈도우의 오염상태를 판단하는 마이콤을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 발광장치는 상기 챔버 윈도우에 빛을 비스듬히 조사하도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 마이콤은 상기 수광장치에 수광되는 빛의 양이 많을수록 오염상태가 심한 것으로 판단하도록 설계되는 것이 바람직하다.
상기 마이콤은 상기 챔버 윈도우의 오염상태에 따라 상기 레이저 장치의 출력 에너지를 조절하는 제어수단을 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에 있어서, 도1과 동일한 참조번호는 동일기능을 수행하는 구성요소를 나타내며 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 열처리 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 종래와 달리 별도의 챔버 윈도우 오염 검출장치가 설치된다. 상기 챔버 윈도우 오염 검출장치는 챔버(10)의 외부에 위치하여 챔버 윈도우(30)로 빛을 조사하는 발광장치(70)와, 챔버(10)의 외부에 위치하여 챔버 윈도우(30)에서 반사되어 나오는 발광장치(70)의 빛을 수광하는 수광장치(80)와, 챔버(10)의 외부에 위치하여 수광장치(80)에 수광되는 빛의 양과 소정의 기준값과의 차이를 통하여 챔버 윈도우(30)의 오염상태를 판단하는 마이콤(90)을 포함하여 이루어진다.
마이콤(90)은 챔버 윈도우(30)의 오염상태에 따라 레이저의 출력 에너지를 조절하는 제어수단을 포함하는 것이 바람직하다. 수광장치(80)의 설치위치를 고려하여 발광장치(70)는 챔버 윈도우(30)에 빛을 비스듬히 조사하도록 설치되는 것이 바람직하다. 발광장치(70)와 수광장치(80)는 오염되지 않도록 챔버(10)의 외부에 설치하는 것이 바람직하다.
챔버 윈도우(30)에 오염물(40)이 많이 묻을수록 반사도가 높아져 수광장치(80)에서 수광되는 광량이 커진다. 따라서 마이콤(90)은 수광장치(80)에 수광되는 빛의 양이 많을수록 오염상태가 심한 것으로 판단하게 설계되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 챔버 커버의 오픈없이 실시간으로 챔버 윈도우(30)의 오염상태를 모니터링할 수 있게 된다. 또한 이러한 자료들을 데이터 베이스화함으로써 최적의 PM 주기를 설정할 수 있게 된다. 또한 챔버 윈도우(30)의 오염상태에 따라 레이저의 출력에너지를 변화시키면 챔버 윈도우(30)가 오염된 상태에서도 균일한 공정을 진행할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 벽의 일부에 투명한 챔버 윈도우가 설치되는 챔버와, 상기 챔버의 외부에서 상기 챔버 윈도우를 통하여 상기 챔버 내로 레이저를 조사하는 레이저 장치와, 상기 챔버 윈도우의 오염상태를 검출하는 챔버 윈도우 오염 검출장치를 구비하는 레이저 열처리 장치에 있어서,
    상기 챔버 윈도우 오염 검출장치가, 상기 챔버의 외부에 위치하여 상기 챔버 윈도우로 빛을 조사하는 발광장치와, 상기 챔버의 외부에 위치하여 상기 챔버 윈도우에서 반사되어 나오는 상기 발광장치의 빛을 수광하는 수광장치와, 상기 챔버의 외부에 위치하여 상기 수광장치에 수광되는 빛의 양과 소정의 기준값과의 차이를 통하여 상기 챔버 윈도우의 오염상태를 판단하는 마이콤과, 상기 마이콤에서 판단되어지는 상기 챔버 윈도우의 오염상태에 따라 상기 레이저 장치의 출력 에너지를 조절하는 제어수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광장치는 상기 챔버 윈도우에 빛을 비스듬히 조사하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마이콤은 상기 수광장치에 수광되는 빛의 양이 많을수록 오염상태가 심한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리 장치.
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