KR100865479B1 - Device for formng inert gas ambient and laser annealing apparatus using the same device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 불활성 가스 분위기 형성장치 및 이를 이용한 레이저 어닐링 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치는 챔버의 투명윈도우와 스테이지 사이에 배치되며, 레이저광이 통과할 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 슬릿이 형성되어 있는 본체와, 본체를 관통하여 본체의 외측과 슬릿을 상호 연통시킴으로써 본체 외부의 불활성 가스를 슬릿의 내측으로 유입시키는 유로부 및 스테이지의 상면에 장착된 기판으로부터 상방으로 이격되도록 본체의 둘레를 따라 복수 개 배치되며, 슬릿을 통해 기판의 상면측으로 유입된 불활성 가스가 기판의 평면 방향을 따라 배출되도록 불활성 가스의 배출을 가이드하는 가이드부재를 구비하여, 유로부와 슬릿을 통해 나온 불활성 가스는 스테이지에 기판이 장착되는 경우 기판의 상면과 가이드부재의 하면 사이를 통해 배출되는 것에 특징이 있다. The present invention relates to an inert gas atmosphere forming apparatus and a laser annealing apparatus using the same. Inert gas atmosphere forming apparatus according to the present invention is disposed between the transparent window of the chamber and the stage, the main body is formed with a slit penetrating between the upper and lower surfaces so that the laser beam can pass, and the outer side of the main body through the main body And a plurality of slits are arranged along the circumference of the main body so as to be spaced upward from the flow path portion for introducing the inert gas outside the main body into the slit and the substrate mounted on the upper surface of the stage. And a guide member for guiding the discharge of the inert gas so that the introduced inert gas is discharged along the planar direction of the substrate. When the substrate is mounted on the stage, the inert gas emitted from the flow path portion and the slit It is characterized by the discharge through the lower surface.

또한, 본 발명에 따른 레이저 어닐링 장치는 레이저광이 통과할 수 있는 투명윈도우가 그 상면에 부착된 챔버와, 챔버 내에 설치되며 서로 수직한 X축 및 Y축 방향을 따라 왕복이동되며 그 상부에 기판이 장착되는 스테이지와, 불활성 가스 분위기 형성장치를 구비하는 것에 특징이 있다. In addition, the laser annealing device according to the present invention is a chamber having a transparent window through which the laser light can pass, and is installed in the chamber and reciprocated along the X-axis and Y-axis directions perpendicular to each other and the substrate thereon. It is characterized by including the stage to be mounted and the inert gas atmosphere forming apparatus.

불활성 가스, 챔버, 스테이지, 레이저, 어닐링 Inert gas, chamber, stage, laser, annealing

Description

불활성 가스 분위기 형성장치 및 이를 이용한 레이저 어닐링 장치{Device for formng inert gas ambient and laser annealing apparatus using the same device}Inert gas atmosphere forming apparatus and laser annealing apparatus using the same {Device for formng inert gas ambient and laser annealing apparatus using the same device}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치의 개략적 분리사시도이다. 1 is a schematic exploded perspective view of an inert gas atmosphere forming apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 불활성 가스 분위기 형성장치가 결합된 상태의 개략적 사시도이다.FIG. 2 is a schematic perspective view of the inert gas atmosphere forming apparatus shown in FIG. 1 coupled; FIG.

도 3은 도 2에 도시된 상부 플레이트를 뒤집어 놓은 상태의 개략적 사시도이다. 3 is a schematic perspective view of the upper plate shown in FIG. 2 upside down.

도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선 개략적 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치의 개략적 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of an inert gas atmosphere forming apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6은 도 1에 도시된 불활성 가스 분위기 형성장치의 실제 사진이다.FIG. 6 is an actual photograph of the inert gas atmosphere forming apparatus shown in FIG. 1.

도 7은 본 발명에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략적 구성도이다.7 is a schematic configuration diagram of a laser annealing apparatus according to the present invention.

도 8은 도 7에 도시된 레이저 어닐링 장치를 작동시키면서 레이저가 조사되는 영역의 산소농도를 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing oxygen concentration in a region to which a laser is irradiated while operating the laser annealing apparatus shown in FIG. 7.

도 9는 종래의 레이저 어닐링 장치에서 챔버에 질소가스를 충전시킨 뒤 레이 저 어닐링을 행한 기판의 주사현미경 사진이다.FIG. 9 is a scanning micrograph of a substrate subjected to laser annealing after filling a chamber with nitrogen gas in a conventional laser annealing apparatus.

도 10은 종래의 레이저 어닐링 장치에서 챔버에 질소가스를 충전시킨 뒤 레이저 어닐링을 행한 기판의 원자현미경 사진이다.10 is an atomic force micrograph of a substrate subjected to laser annealing after filling a chamber with nitrogen gas in a conventional laser annealing apparatus.

도 11은 도 7에 도시된 레이저 어닐링 장치에서 레이저 어닐링을 행한 기판의 주사전자현미경 사진이다.FIG. 11 is a scanning electron micrograph of a substrate subjected to laser annealing in the laser annealing apparatus shown in FIG. 7.

도 12는 도 7에 도시된 레이저 어닐링 장치에서 레이저 어닐링을 행한 기판의 원자현미경 사진이다.12 is an atomic microscope photograph of a substrate subjected to laser annealing in the laser annealing apparatus shown in FIG. 7.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 ... 불활성 가스 분위기 형성장치 200 ... 레이저 어닐링 장치100 ... inert gas atmosphere forming device 200 ... laser annealing device

10 ... 챔버 21,22,23,24 ... 스테이지10 ... chambers 21, 22, 23, 24 ... stage

30 ... 본체 40 ... 상부 플레이트30 ... body 40 ... top plate

50 ... 하부 플레이트 60 ... 유로부50 ... lower plate 60 ... flow section

70 ... 가이드부재 90 ... 산소센서70 ... guide member 90 ... oxygen sensor

본 발명은 레이저광을 조사하여 비정질 실리콘으로 된 액정 디스플레이 기판을 폴리 실리콘으로 결정화하기 위한 레이저 어닐링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저가 조사되는 영역을 대기압 상태로 유지하면서 레이저 어닐링을 행할 수 있는 장치 및 레이저가 조사되는 국부 영역을 불활성 가스 분위기로 형성 하기 위한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a laser annealing apparatus for crystallizing an amorphous silicon liquid crystal display substrate with polysilicon by irradiating a laser beam, and more particularly, laser annealing can be performed while maintaining a region to which the laser is irradiated at atmospheric pressure. An apparatus and an apparatus for forming a localized region to which a laser is irradiated in an inert gas atmosphere.

유기 발광 다이오드 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display) 또는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 등의 기판으로는 일반적으로 유리기판이 사용된다. 유리를 기판으로 사용하는 디스플레이 패널(LCD panel)의 스위칭 소자로서 비정질 실리콘을 사용할 경우에는 패널 구동소자의 전기적 특성과 신뢰성이 저하될 뿐만 아니라 표시소자의 대면적화에도 어려움이 생긴다. 따라서 표시소자를 대면적화 하거나 해상도 및 휘도를 향상시키기 위해서는 비정질 실리콘 대신에 우수한 전기적 특성(예컨대 전계효과 이동도)과 고주파 동작 특성 및 낮은 누설전류를 갖는 다결정 실리콘을 스위칭 소자로 사용하는 것이 바람직하다. Glass substrates are generally used as substrates such as organic light emitting diode displays or liquid crystal displays. When amorphous silicon is used as a switching element of a glass panel (LCD panel) using glass as a substrate, not only the electrical characteristics and reliability of the panel driving element are deteriorated, but also a large area of the display element becomes difficult. Therefore, in order to increase the area of the display device or to improve the resolution and the brightness, it is preferable to use polycrystalline silicon having excellent electrical characteristics (for example, field effect mobility), high frequency operating characteristics, and low leakage current as a switching element instead of amorphous silicon.

다결정 실리콘 스위칭 소자인 LTPS(Low Temparature Poly Silicon) 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘층을 증착한 후 이를 결정화시켜 만드는데, 결정화 방법으로는 엑시머 레이저 어닐링(ELA, Eximer laser Annelaing)가 널리 사용되고 있다. 엑시머 레이저 어닐링 방법은 결정의 버티컬 성장을 유도하는 방법으로서 기판 전체에 대한 균일도가 우수하여 기판의 양산하는데 최적의 방법으로 평가되고 있다. Low Temparature Poly Silicon (LTPS) thin film transistor, a polycrystalline silicon switching element, is formed by depositing an amorphous silicon layer and crystallizing it. Excier laser annealing (ELA) is widely used as a crystallization method. The excimer laser annealing method is a method of inducing vertical growth of crystals and is evaluated as an optimal method for mass production of substrates due to its excellent uniformity over the entire substrate.

그러나, 종래의 엑시머 레이저 어닐링 공정이 진행되는 동안 챔버 내에 산소가 많이 존재하게 되면 산소와 실리콘의 산화반응에 의하여 기판의 표면 거칠기에 부정적인 영향을 미치게 되며, 이는 후속공정에서도 많은 문제점을 야기한다. 이에 따라, 종래의 레이저 어닐링 장치에서는 챔버의 내부 전체를 진공 또는 불활성 분위기로 조성하기 위한 진공시스템이 요구된다. 또한, 어닐 공정이 진행되는 프 로세스 챔버의 내부만을 진공으로 하는 것이 아니라, 기판의 반입 및 반출을 위한 로드록 챔버(load rock chamber) 및 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)에도 진공시스템이 요구된다. However, when a large amount of oxygen is present in the chamber during the conventional excimer laser annealing process, the surface roughness of the substrate is negatively affected by the oxidation reaction of oxygen and silicon, which causes many problems in subsequent processes. Accordingly, the conventional laser annealing apparatus requires a vacuum system for forming the entire interior of the chamber in a vacuum or inert atmosphere. In addition, a vacuum system is also required for a load rock chamber and a transfer chamber for loading and unloading a substrate, instead of vacuuming only the inside of the process chamber in which the annealing process is performed.

이렇게 종래의 레이저 어닐링 장치에서는 각 챔버들에 진공시스템을 구축하여야 하므로 장치의 제조비용이 상승된다는 문제점이 있었다. 또한, 진공시스템을 통해 각 챔버를 진공으로 만드는 공정이 수반됨에 따라 공정시간이 길어지며 생산성을 향상시키는데도 한계가 있었다. Thus, the conventional laser annealing device has a problem that the manufacturing cost of the device is increased because the vacuum system must be built in each chamber. In addition, as the process of making each chamber into a vacuum through a vacuum system is accompanied by a long process time, there is a limit in improving productivity.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진공을 형성하지 않고도 불활성 가스 분위기에서 레이저 어닐링을 행할 수 있어 공정시간이 짧아지고 생산성이 향상되면서도 기판의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 구조가 개선된 레이저 어닐링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, the laser annealing can be performed in an inert gas atmosphere without forming a vacuum, so that the process time is shortened, while the productivity is improved, the structure of the laser annealing is improved so that the crystallization of the substrate can be made well The purpose is to provide a device.

본 발명의 다른 목적은, 레이저 어닐링 장치에서 기판의 레이저가 조사되는 영역에 대해 국부적으로 불활성 가스 분위기를 형성할 수 있는 장치를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus capable of forming an inert gas atmosphere locally in a region in which a laser of a substrate is irradiated in a laser annealing apparatus.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 어닐링 장치는, 레이저광이 통과할 수 있는 투명윈도우가 그 상면에 부착된 챔버와, 상기 챔버내에 설치되며 서로 수직한 X축 및 Y축 방향을 따라 왕복이동되며 그 상부에 상기 기판이 장착되는 스테이지를 구비하는 것으로서, 불활성 가스 분위기 형성장치를 더 구비하 는 것에 특징이 있다. Laser annealing apparatus according to the present invention for achieving the above object, the transparent window through which the laser light can pass is attached to the upper surface, and installed in the chamber along the X-axis and Y-axis direction perpendicular to each other It is characterized by further comprising a stage on which the substrate is mounted reciprocally and mounted thereon, further comprising an inert gas atmosphere forming apparatus.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 불활성 가스 분위기 형성장치는 상기 레이저 어닐링 장치에 설치되는 것으로서, 챔버의 투명윈도우와 스테이지 사이에 배치되며, 레이저광이 통과할 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 슬릿이 형성되어 있는 본체와, 상기 본체를 관통하여 이 본체의 외측과 상기 슬릿을 상호 연통시킴으로써 상기 본체 외부의 불활성 가스를 상기 슬릿의 내측으로 유입시키는 유로부 및 상기 스테이지의 상면에 장착된 기판으로부터 상방으로 이격되도록 상기 본체의 둘레를 따라 복수 개 배치되며, 상기 슬릿을 통해 상기 기판의 상면측으로 유입된 불활성 가스가 상기 기판의 평면 방향을 따라 배출되도록 불활성 가스의 배출을 가이드하는 가이드부재를 구비하여, 상기 유로부와 슬릿을 통해 나온 불활성 가스는 상기 스테이지에 기판이 장착되는 경우 상기 기판의 상면과 가이드부재의 하면 사이를 통해 배출되는 것에 특징이 있다. Inert gas atmosphere forming apparatus for achieving another object of the present invention is installed in the laser annealing apparatus, disposed between the transparent window of the chamber and the stage, the slit penetrating between the upper surface and the lower surface so that the laser light can pass through The main body formed therethrough and the flow path portion through which the inert gas from the outside of the main body flows into the inside of the slit and the substrate mounted on the upper surface of the stage by mutually communicating the outside of the main body and the slit. A plurality of guide members are disposed along the circumference of the main body so as to be spaced apart from each other, and guide the discharge of the inert gas so that the inert gas introduced into the upper surface side of the substrate through the slit is discharged along the plane direction of the substrate, The inert gas emitted through the flow path and the slit is Whether when the substrate is mounted is characterized in that the discharge through between the lower surface of the upper surface of the substrate and the guide member.

본 발명에 따르면, 상기 유로부에는, 상기 본체의 길이방향을 따라 상호 이격되어 배치되며 상기 본체의 외부와 연통되는 복수의 유입구와, 상기 본체의 길이방향을 따라 길게 배치되며 상기 슬릿의 내측과 연통되는 유출구와, 상기 유출구와 복수의 유입구를 연통시키는 연결부가 형성되어 있으며, 상기 유로부는 상기 본체의 양측에 각각 배치되는 것이 바람직하다.According to the present invention, the flow path portion, which is spaced apart from each other along the longitudinal direction of the main body and in communication with the outside of the main body, and are arranged long along the longitudinal direction of the main body and communicating with the inside of the slit It is preferred that the outlet and the connection portion for communicating the outlet and the plurality of inlets are formed, the flow path portion is disposed on both sides of the main body, respectively.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 본체는, 레이저광이 통과하도록 길이방향을 따라 길게 배치되는 제1슬릿과 그 하면의 양측에 길이방향을 따라 길게 배치되는 한 쌍의 제1홈부가 형성되어 있는 상부 플레이트와, 상기 복수의 유입구가 양측면 에 각각 배치되며, 레이저광(r)이 통과하도록 상기 제1슬릿에 대응되게 배치되는 제2슬릿과 상기 복수의 유입구와 연통되어 있으며 상기 상부 플레이트의 한 쌍의 제1홈부와 대응되도록 그 상면의 양측에 길게 배치되는 한 쌍의 제2홈부가 형성되어 있는 하부 플레이트를 구비하여, 상기 복수의 유입구로 유입된 상기 불활성 가스는 상기 제1홈부와 제2홈부에 의하여 형성된 상기 연결부를 따라 가이드되며 상기 제1홈부의 끝단과 하부 플레이트의 상면 끝단 사이에 형성된 상기 유출구를 통해 상기 제2슬릿 쪽으로 배출되는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the main body, the first slit disposed in the longitudinal direction to pass through the laser light and a pair of first grooves formed in the longitudinal direction on both sides of the lower surface is formed in the upper portion The plate and the plurality of inlets are respectively disposed on both sides, the second slit disposed corresponding to the first slit so as to pass through the laser light r and the plurality of inlets in communication with the pair of the upper plate A lower plate having a pair of second grooves disposed on both sides of an upper surface thereof so as to correspond to the first grooves, wherein the inert gas introduced into the plurality of inlets is formed in the first grooves and the second grooves. And guided along the connecting portion formed through the outlet port formed between the end of the first groove and the top end of the lower plate. To be preferred.

이하, 도 8을 참조하여, 우선 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치에 대하여 더욱 상세히 설명하며, 불활성 가스 분위기 형성장치에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. Hereinafter, a laser annealing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 8, and a detailed description of the inert gas atmosphere forming apparatus will be described later.

도 8은 본 발명에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략적 구성도이다.8 is a schematic configuration diagram of a laser annealing apparatus according to the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치(200)는 챔버(10)와 스테이지(20) 및 불활성 가스 분위기 형성장치(100)를 구비한다. Referring to FIG. 8, the laser annealing apparatus 200 according to the preferred embodiment of the present invention includes a chamber 10, a stage 20, and an inert gas atmosphere forming apparatus 100.

상기 챔버(10)는 레이저 어닐링 공정이 행해지는 곳으로서, 그 내측에 후술할 스테이지(20)가 배치된다. 이 챔버(10)의 상면에는 쿼츠(quarts)로 이루어진 투명윈도우(11)가 부착되어 있다. 이 투명윈도우(11)를 통해 엑시머 레이저 발진장치(미도시)로부터 발진된 레이저(r)가 챔버(10)의 내측으로 조사된다. 한편, 상기 챔버(10)의 일측에는 어닐링의 대상이 되는 기판(s)이 반입되는 반입게이트(12)가 설치되며, 챔버(10)의 타측에는 어닐링이 완료된 기판(s)이 반출되는 반출게이 트(13)가 설치된다. 한편, 상기 챔버(10) 내부의 압력은 대기압 이상의 압력을 유지한다. The chamber 10 is a place where a laser annealing process is performed, and a stage 20 to be described later is disposed inside the chamber 10. The transparent window 11 made of quartz is attached to the upper surface of the chamber 10. The laser r oscillated from the excimer laser oscillator (not shown) is irradiated into the chamber 10 through the transparent window 11. Meanwhile, an import gate 12 into which the substrate s to be annealed is carried is installed at one side of the chamber 10, and an export gage to which the substrate s at which the annealing is completed is carried out to the other side of the chamber 10. Tr 13 is installed. On the other hand, the pressure inside the chamber 10 maintains a pressure above atmospheric pressure.

상기 스테이지(20)는 그 상면에 장착되는 기판(s)을 X축 방향과 이 X축 방향에 대하여 수직한 Y축 방향을 따라 왕복이동시키기 위한 것으로서, 단일한 구성요소로 이루어진 것이 아니라 복수의 플레이트(21,22,23,24)의 조합으로 이루어진다. 즉, 챔버(10)의 바닥면에는 베이스 플레이트(21)가 위치고정되게 설치되며, 베이스 플레이트(21)의 상에는 X축 방향을 따라 왕복이동되는 X축 플레이트(22)가 배치되고, 이 X축 플레이트(22) 상에는 Y축 방향을 따라 왕복이동되는 Y축 플레이트(23)가 설치된다. 상기 Y축 플레이트(23)의 상부에는 상기 기판(s)이 장착되는 로딩 플레이트(24)가 설치된다. 상기 베이스 플레이트(21)의 상면에는 X축 방향을 따라 배치된 리니어 가이드(미도시)가 설치되어 상기 X축 플레이트(21)는 이 리니어 가이드 상에 얹어져 왕복이동된다. 마찬가지로, X축 플레이트(21)의 상면에는 Y축 방향을 따라 배치된 리니어 가이드(미도시)가 설치되며 Y축 플레이트(23)는 이 리니어 가이드 상에 설치되어 왕복이동된다. 상기 로딩 플레이트(24)의 상면에는 기판(s)이 장착되며, 척(chuck) 등 클램핑 수단이 설치되어 어닐링 공정이 행해질 때 기판(s)이 위치이동되는 것을 방지한다. The stage 20 is for reciprocating the substrate s mounted on the upper surface in the X-axis direction and the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction, and is not composed of a single component but a plurality of plates. It consists of a combination of (21,22,23,24). That is, the base plate 21 is fixedly installed on the bottom surface of the chamber 10, and the X-axis plate 22 reciprocating along the X-axis direction is disposed on the base plate 21. On the plate 22, a Y-axis plate 23 reciprocating along the Y-axis direction is provided. The loading plate 24 on which the substrate s is mounted is installed on the Y-axis plate 23. A linear guide (not shown) disposed along the X-axis direction is installed on the upper surface of the base plate 21, and the X-axis plate 21 is mounted on the linear guide and reciprocated. Similarly, a linear guide (not shown) disposed along the Y-axis direction is provided on the upper surface of the X-axis plate 21, and the Y-axis plate 23 is installed on the linear guide and reciprocated. The substrate s is mounted on an upper surface of the loading plate 24, and clamping means such as a chuck is installed to prevent the substrate s from being moved when the annealing process is performed.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치(100)는 상기 투명윈도우(11)와 로딩 플레이트(24) 사이에 배치되어 레이저(r)가 조사되는 국부 영역을 불활성 가스 분위기로 형성하기 위한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 불활성 가스 분위기 형성장치(100)에 대하여 보다 상세히 설명한다. Inert gas atmosphere forming apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention is disposed between the transparent window 11 and the loading plate 24 to form a local region irradiated with the laser (r) in an inert gas atmosphere will be. Hereinafter, the inert gas atmosphere forming apparatus 100 will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치의 개략적 분리사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 불활성 가스 분위기 형성장치가 결합된 상태의 개략적 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 상부 플레이트를 뒤집어 놓은 상태의 개략적 사시도이며, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선 개략적 단면도이다.1 is a schematic exploded perspective view of an inert gas atmosphere forming apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view of a state in which the inert gas atmosphere forming apparatus shown in FIG. 1 is coupled, and FIG. 4 is a schematic perspective view of the top plate shown in an inverted state, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치(100)는 본체(30)와, 유로부(60) 및 복수의 가이드부재(70)를 구비한다. 1 to 4, an inert gas atmosphere forming apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a main body 30, a flow path part 60, and a plurality of guide members 70.

상기 본체(30)는 투명윈도우(11)의 하측에 밀착되어 챔버(10)에 고정되는 것으로서, 레이저광(r)이 통과할 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 슬릿(l)이 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 본체(30)는 상부 플레이트(40)와 하부 플레이트(50)로 이루어진다.The main body 30 is fixed to the chamber 10 by being in close contact with the lower side of the transparent window 11, and a slit 1 penetrating between an upper surface and a lower surface is formed to allow the laser light r to pass therethrough. More specifically, the body 30 is composed of an upper plate 40 and a lower plate 50.

상기 상부 플레이트(40)는 판 형상으로 형성되어 상기 챔버(10)의 투명윈도우(11) 하측에 고정된다. 상부 플레이트(40)의 중앙부에는 상면과 하면 사이를 관통하는 제1슬릿(41)이 형성된다. 제1슬릿(41)은 레이저광(r)을 통과시키기 위한 것으로서 상부 플레이트(40)의 길이방향을 따라 길게 형성되어 있다. 또한 상기 상부 플레이트(40)의 하면에는 제1슬릿(41)의 양측에 한 쌍의 제1홈부(42,43)가 형성되어 있다. 한 쌍의 제1홈부(42,43)도 상부 플레이트(40)의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 그 단면 형상은, 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 사다리꼴로 되어 있다.The upper plate 40 is formed in a plate shape is fixed to the lower side of the transparent window 11 of the chamber 10. A first slit 41 penetrating between the upper and lower surfaces is formed at the center of the upper plate 40. The first slit 41 is for passing the laser light r and is formed long in the longitudinal direction of the upper plate 40. In addition, a pair of first grooves 42 and 43 are formed at both sides of the first slit 41 on the lower surface of the upper plate 40. The pair of first grooves 42 and 43 are also elongated along the longitudinal direction of the upper plate 40, and the cross-sectional shape thereof is substantially trapezoidal, as shown in FIG.

상기 하부 플레이트(50)는 상기 상부 플레이트(40)의 하측에 결합되며, 그 중앙부에는 상기 상부 플레이트(40)의 제1슬릿(41)과 대응되는 위치에 제2슬릿(51)이 형성된다. 이 제2슬릿(51)도 하부 플레이트(50)의 길이방향을 따라 길게 형성된다. 상기 본체(30)의 슬릿(l)은 상기 상부 플레이트(40)의 제1슬릿(41)과 하부 플레이트(50)의 제2슬릿(51)이 조합되어 형성된다. 레이저광(r)은 상기 슬릿(l)을 통해 로딩 플레이트(24)에 장착되어 있는 기판(s)에 조사된다. The lower plate 50 is coupled to the lower side of the upper plate 40, and a second slit 51 is formed at a position corresponding to the first slit 41 of the upper plate 40. The second slit 51 is also formed long along the longitudinal direction of the lower plate 50. The slit 1 of the main body 30 is formed by combining the first slit 41 of the upper plate 40 and the second slit 51 of the lower plate 50. The laser beam r is irradiated onto the substrate s mounted on the loading plate 24 through the slit 1.

또한, 하부 플레이트(50)의 제2슬릿(51)의 양측에는 상기 상부 플레이트(40)의 한 쌍의 제1홈부(42,43)과 대응되는 위치에 한 쌍의 제2홈부(52,53)가 형성된다. 이 한 쌍의 제2홈부(52,53)도 하부 플레이트(50)의 길이방향을 따라 길게 형성되어 있다. 그러나, 한 쌍의 제2홈부(52,53)의 폭은 상기 한 쌍의 제1홈부(42,43)에 비하여 좁게 형성되며, 상부 플레이트(40)와 하부 플레이트(50)가 상호 결합되었을 때, 한 쌍의 제2홈부(52,53)는 한 쌍의 제1홈부(42,43)의 끝쪽에 치우쳐서 배치된다. 한편, 하부 플레이트(50)의 양 측면에는 불활성 가스를 상기 본체(30)의 슬릿(l)으로 유입시키기 위한 복수의 불활성 가스 유입구(61,62)가 형성된다. 이 복수의 불활성 가스 유입구(61,62)는 상기 하부 플레이트(50)의 길이방향을 따라 상호 이격되어 배치된다. 또한, 복수의 불활성 가스 유입구(61,62)는 상기 한 쌍의 제2홈부(52,53)와 하부 플레이트(50)의 외측을 상호 연통시킨다. 상기 불활성 가스 유입구(61,62)에는 불활성 가스 주입관(미도시)과의 결합을 위한 불활성 가스 주입포트(69)가 결합된다. In addition, on both sides of the second slit 51 of the lower plate 50, a pair of second grooves 52 and 53 at positions corresponding to the pair of first grooves 42 and 43 of the upper plate 40. ) Is formed. The pair of second grooves 52 and 53 are also formed long along the longitudinal direction of the lower plate 50. However, the width of the pair of second grooves 52 and 53 is narrower than that of the pair of first grooves 42 and 43, and the upper plate 40 and the lower plate 50 are coupled to each other. The pair of second grooves 52 and 53 are disposed to be biased toward the ends of the pair of first grooves 42 and 43. On the other hand, a plurality of inert gas inlets (61, 62) for introducing an inert gas into the slit (l) of the main body 30 is formed on both side surfaces of the lower plate (50). The plurality of inert gas inlets 61 and 62 are spaced apart from each other along the longitudinal direction of the lower plate 50. In addition, the plurality of inert gas inlets 61 and 62 communicate the pair of second grooves 52 and 53 and the outside of the lower plate 50 with each other. An inert gas injection port 69 for coupling with an inert gas injection tube (not shown) is coupled to the inert gas inlets 61 and 62.

상기 유로부(60)는 외부의 불활성 가스를 본체(30)의 슬릿(l) 내측으로 유입시키기 위한 것으로서, 본체(30)를 관통하여 슬릿(l)과 본체(30)의 외측을 상호 연 통시킨다. 또한, 이 유로부(60)의 본체(30)의 양측에 각각 배치된다. 도 4를 참조하여, 유로부(60)에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 도 4를 참조하면, 상기 유로부(60)는 복수의 유입구(61,62)와, 유출구(68)와, 연결부(67)로 이루어진다. 상기 복수의 유입구(61,62)는 상술한 바와 같이 하부 플레이트(50)의 양측에 배치된다. 상기 연결부(67)는 상부 플레이트(40)에 마련된 한 쌍의 제1홈부(42,43)와 하부 플레이트(50)에 마련된 한 쌍의 제2홈부(52,53)에 의하여 형성된다. 즉, 제2홈부(53)는 상기 제1홈부(43)와 연통되어 있으며, 상기 제1홈부(43)는 하부 플레이트(50) 상면 중 수평면(56) 및 경사면(57)에 의하여 폐쇄됨으로써 불활성 가스가 통과할 수 있는 소정의 공간을 형성하게 된다. 이 연결부(67)는 하부 플레이트(50)의 길이방향을 따라 길게 형성되어 있다. 상기 유출구(68)는 상기 제1홈부(42,43)의 끝단과 하부 플레이트(50)의 상면 끝단 즉, 경사면(57)의 끝단과의 사이에 형성된다. 이 유출구(68)는 연결부(67)와 마찬가지로 상기 하부 플레이트(50)의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 상기 하부 플레이트(50)의 제2슬릿(51)과 연통된다. The flow path part 60 is for introducing external inert gas into the slit l of the main body 30, and communicates with the slit l and the outside of the main body 30 through the main body 30. Let's do it. Moreover, it is arrange | positioned at both sides of the main body 30 of this flow path part 60, respectively. With reference to FIG. 4, the flow path part 60 is demonstrated in more detail. Referring to FIG. 4, the flow path part 60 includes a plurality of inlets 61 and 62, an outlet 68, and a connection 67. The plurality of inlets 61 and 62 are disposed at both sides of the lower plate 50 as described above. The connecting portion 67 is formed by a pair of first grooves 42 and 43 provided on the upper plate 40 and a pair of second grooves 52 and 53 provided on the lower plate 50. That is, the second groove portion 53 is in communication with the first groove portion 43, the first groove portion 43 is closed by the horizontal surface 56 and the inclined surface 57 of the upper surface of the lower plate 50 inactive It forms a predetermined space through which gas can pass. The connecting portion 67 is formed long along the longitudinal direction of the lower plate 50. The outlet 68 is formed between the ends of the first grooves 42 and 43 and the upper end of the lower plate 50, that is, the end of the inclined surface 57. The outlet 68 is formed long along the longitudinal direction of the lower plate 50, similar to the connecting portion 67, and communicates with the second slit 51 of the lower plate 50.

상기한 구성으로 이루어진 유로부(60)를 따라 가이드되는 불활성 가스는 제1수평방향(d1), 수직방향(d2), 제2수평방향(d3) 및 경사방향(d4)을 따라 순차적으로 진행한다. 즉, 상기 하부 플레이트(50)의 유입구(61,62)는 본체(30)의 폭방향을 따라 본체(30)의 외측으로부터 내측으로 수평하게 형성되어 볼활성 가스는 제1수평방향(d1)을 따라 진행한다. 상기 유입구(61,62)를 통과한 불활성 가스는 하부 플레이트(50)의 제2홈부(52,53)를 지나는데, 이 제2홈부(52,53)은 상기 본체(30)의 높이방향을 따라 하측에서 상측으로 수직하게 형성되어 불활성 가스가 수직방향(d2)을 따라 진행한다. 제2홈부(52,53)를 통과한 불활성 가스는 제1홈부(42,43)를를 지나게 되는데, 보다 구체적으로는 제1홈부(42,43)와 하부 플레이트(50)의 상면 중 수평면(56)을 지나게 된다. 이 영역은 상기 본체(30)의 폭방향을 따라 본체(30)의 외측으로부터 내측으로 수평하게 형성되어 불활성 가스는 제2수평방향(d2)을 따라 진행한다. 상기 제2수평방향(d3)은 제1수평방향(d1)에 비하여 높은 위치에서 형성된다. 마지막으로, 불활성 가스는 제1홈부(42,43)와 하부 플레이트(50)의 상면 중 경사면(57) 사이를 통과한다. 이 영역은 상기 본체(30)의 수평한 폭방향에 대하여 경사지게 형성되어, 불활성 가스는 경사방향(d4)을 지나게 되며 유출구(68)를 통해 슬릿(l)으로 배출된다. 본 실시예에서 상기 불활성 가스는 질소가스가 사용되지만, 아르곤 등 다른 가스들이 사용될 수도 있다. The inert gas guided along the flow path part 60 having the above configuration proceeds sequentially along the first horizontal direction d1, the vertical direction d2, the second horizontal direction d3, and the inclined direction d4. . That is, the inlets 61 and 62 of the lower plate 50 are formed horizontally from the outside of the main body 30 along the width direction of the main body 30 so that the ball active gas may have the first horizontal direction d1. Proceed accordingly. The inert gas having passed through the inlets 61 and 62 passes through the second grooves 52 and 53 of the lower plate 50, and the second grooves 52 and 53 have a height direction of the main body 30. Accordingly, it is formed vertically from the lower side to the upper side so that the inert gas proceeds along the vertical direction d2. The inert gas that has passed through the second grooves 52 and 53 passes through the first grooves 42 and 43, and more specifically, the horizontal surface 56 of the upper surfaces of the first grooves 42 and 43 and the lower plate 50. Passed by). This region is formed horizontally from the outside of the main body 30 along the width direction of the main body 30 so that the inert gas travels along the second horizontal direction d2. The second horizontal direction d3 is formed at a higher position than the first horizontal direction d1. Finally, the inert gas passes between the first grooves 42 and 43 and the inclined surface 57 of the upper surface of the lower plate 50. This region is formed to be inclined with respect to the horizontal width direction of the main body 30, so that the inert gas passes through the inclined direction d4 and is discharged to the slit 1 through the outlet 68. In the present embodiment, the inert gas is nitrogen gas, but other gases such as argon may be used.

한편, 상기 복수의 가이드부재(70)는 상기 본체(40)의 둘레를 따라 배치되며, 본 실시예에서는 본체의 4개의 측면에 각각 하나씩 배치된다. 이 가이드부재(70)는 수직부(71)와 수평부(72)로 이루어진다. 상기 수직부(71)는 상기 로딩 플레이트(24)에 장착된 기판(s)에 대하여 수직하게 배치되며 하부 플레이트(50)의 측면에 고정된다. 상기 수평부(72)는 수직부(71)로부터 절곡되어 상기 기판(s)의 평면방향과 동일한 방향으로 배치된다. 이 수평부(72)는 로딩 플레이트(24)에 장착된 기판(s)으로부터 상방으로 이격되게, 더욱 상세하게는 기판(s)과 하부 플레이트(50)의 하면 사이에 배치됨으로써, 기판(s)의 상면과 수평부(72)의 하면 사이에는 간격이 형성된다. 이 간격은 대략 1mm ~ 20mm 정도로 형성하며, 본 실시예에서 는 7mm가 되게 하였다. 상기 본체(30)의 슬릿(l)을 통과한 불활성 가스는 기판(s)의 상면과 가이드부재(70) 수평부(72)의 하면 사이를 통해 배출된다. 또한, 상기 슬릿(l)의 하측 즉 레이저가 조사되는 국부 영역을 통과한 질소가스는 사방으로 무작위적으로 배출되는 것이 아니라 상기 가이드부재 수평부(72)와 기판(s) 사이의 좁은 간격을 통해서만 배출되므로, 질소가스가 층류(laminar flow)를 형성하며 배출될 수 있다. 가이드부재(70)는 질소가스가 층류를 형성하며 배출될 수 있도록 가이드한다. On the other hand, the plurality of guide member 70 is disposed along the circumference of the main body 40, in this embodiment are arranged on each of the four side of the main body. The guide member 70 is composed of a vertical portion 71 and a horizontal portion 72. The vertical portion 71 is disposed perpendicular to the substrate s mounted on the loading plate 24 and is fixed to the side of the lower plate 50. The horizontal portion 72 is bent from the vertical portion 71 and disposed in the same direction as the plane direction of the substrate s. The horizontal portion 72 is spaced upwardly from the substrate s mounted on the loading plate 24, more specifically, between the substrate s and the lower surface of the lower plate 50, thereby providing a substrate s. A gap is formed between the upper surface of the lower surface and the lower surface of the horizontal portion 72. This gap is formed to approximately 1mm ~ 20mm, in this embodiment was to be 7mm. The inert gas passing through the slit 1 of the main body 30 is discharged between the upper surface of the substrate s and the lower surface of the horizontal portion 72 of the guide member 70. In addition, the nitrogen gas passing below the slit l, that is, through the local region to which the laser is irradiated, is not randomly discharged in all directions but only through a narrow gap between the guide member horizontal portion 72 and the substrate s. As it is discharged, nitrogen gas can be discharged forming a laminar flow. The guide member 70 guides nitrogen gas to be discharged while forming a laminar flow.

본 실시예에서는 상기 가이드부재(70)가 수직부(71)와 수평부(72)로 이루어진 것으로 설명 및 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 수직부(71)를 대체하여 경사부(73)를 형성할 수도 있으며, 이러한 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치(100)는 경사부(71)와 경사부(73)를 구비한다. 상기 경사부(73)는 기판(s)의 평면에 대하여 경사지게 배치되며, 하부 플레이트(50)에 고정된다. 상기 수평부(72)는 경사부(73)로부터 일정 각도 꺽어져 형성되어 기판(s)과 평형하게 배치된다. 도 5에 도시된 실시예 중 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 동일한 참조번호가 부여된 부재는 완전히 동일한 구성으로 이루어져 동일한 작용을 행하므로 별도의 설명은 생략하기로 한다. In the present embodiment, the guide member 70 has been described and illustrated as consisting of the vertical portion 71 and the horizontal portion 72, but is not necessarily limited thereto, and replaces the vertical portion 71 to replace the inclined portion 73. It is also possible to form such an embodiment, which is illustrated in FIG. 5. Referring to FIG. 5, the inert gas atmosphere forming apparatus 100 according to another embodiment of the present invention includes an inclined portion 71 and an inclined portion 73. The inclined portion 73 is inclined with respect to the plane of the substrate s and is fixed to the lower plate 50. The horizontal portion 72 is formed to be bent at an angle from the inclined portion 73 and disposed in parallel with the substrate s. Members having the same reference numerals as the embodiments shown in FIGS. 2 to 4 in the embodiment shown in FIG. 5 have the same configuration and perform the same function, and thus, a separate description thereof will be omitted.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치(100)는 산소센서(90)를 구비한다. 이 산소센서(90)는 슬릿(l)을 통해 레이저(r)가 조사되는 국부 영역(슬릿의 하측)에 존재하는 산소의 농도를 측정하기 위한 것이다. 상술한 바와 같이, 레이저가 조사되는 영역에 산소가 다량 존재하면 기판(s)이 산화되어 표면 거칠기 등에 부정적인 영향을 줄 수 있으므로, 산소센서(90)를 통해 이 국부 영역의 농도를 지속적으로 측정한다. 산소센서(90)는 공지의 부재로서 다양한 형태가 채용될 수 있으며, 가이드부재(70)에 결합된다. On the other hand, the inert gas atmosphere forming apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes an oxygen sensor 90. This oxygen sensor 90 is for measuring the concentration of oxygen existing in the local region (lower side of the slit) to which the laser r is irradiated through the slit 1. As described above, the presence of a large amount of oxygen in the laser irradiated region may oxidize the substrate (s) and adversely affect the surface roughness, so that the concentration of the local region is continuously measured through the oxygen sensor 90. . Oxygen sensor 90 may be employed in various forms as a known member, it is coupled to the guide member (70).

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치(100)가 구비된 레이저 어닐링 장치(200)의 사용상태에 대하여 설명한다.Hereinafter, a state of use of the laser annealing apparatus 200 equipped with the inert gas atmosphere forming apparatus 100 according to the preferred embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치(200)에서 반입게이트(12)를 통해 기판(s)이 반입되어 로딩 플레이트(24)에 장착된다. 기판(s)의 상면과 가이드부재(70) 수평부(72) 사이의 간격은 7mm가 되게 배치한다. 챔버(10)의 내부는 대기압 상태가 유지되도록 한다. 불활성 가스 분위기 형성장치(100)에서는 유로부(60)를 통해 질소가스를 주입하면, 질소가스는 슬릿(l)을 통해, 도 4의 화살표 a로 표시된 바와 같이, 기판(s)의 상면쪽으로 유입된다. 본 실시예에서 질소가스의 유량은 10 ~ 100 SLM(Standard Liter per Minute) 범위에서 조절하여 다양하게 주입하였다. In the laser annealing apparatus 200 according to the preferred embodiment of the present invention, the substrate s is loaded through the loading gate 12 and mounted on the loading plate 24. The space between the upper surface of the substrate s and the horizontal portion 72 of the guide member 70 is disposed to be 7 mm. The interior of the chamber 10 allows the atmospheric pressure to be maintained. In the inert gas atmosphere forming apparatus 100, when nitrogen gas is injected through the flow path part 60, the nitrogen gas flows into the upper surface of the substrate s through the slit l as indicated by arrow a in FIG. 4. do. In this embodiment, the flow rate of nitrogen gas was variously injected in a range of 10 ~ 100 SLM (Standard Liter per Minute).

이후, 질소가스는 기판(s)의 상면과 가이드부재(70)의 수평부(72) 하면 사이를 통해 배출된다. 이러한 과정에서 레이저(r)가 조사될 국부 영역 즉, 슬릿(l)의 하측에는 질소가스 분위기가 형성된다. 엑시머 레이저 발진장치(미도시)로 부터 발진된 레이저(r)는 투명윈도우(11)와 슬릿(l)을 통해 기판(s)으로 조사됨으로써 기판(s)을 어닐링한다. 어닐링이 완료된 기판(s)은 반출게이트(13)를 통해 챔버(10)로부터 배출된다. Thereafter, nitrogen gas is discharged between the upper surface of the substrate s and the lower surface of the horizontal portion 72 of the guide member 70. In this process, a nitrogen gas atmosphere is formed in the local region to which the laser r is to be irradiated, that is, under the slit 1. The laser r oscillated from the excimer laser oscillator (not shown) anneals the substrate s by being irradiated onto the substrate s through the transparent window 11 and the slit 1. The substrate s on which the annealing is completed is discharged from the chamber 10 through the export gate 13.

상기한 과정 동안 상기 레이저(r)가 조사되는 국부 영역의 산소농도를 측정하였으며, 그 결과가 도 8에 나타나 있다. 도 8은 도 7에 도시된 레이저 어닐링 장치를 작동시키면서 레이저가 조사되는 영역의 산소농도를 나타낸 그래프이다. 도 8을 참조하면, 10 ~ 100 SLM 범위에서 질소를 주입했을 때, 대략 20초가 지나는 시점에서 산소의 농도가 50ppm 이하로 떨어지는 것을 알 수 있다. 50ppm의 농도는 어닐링시 기판(s)에 부정적인 영향을 끼치지 않으므로, 대기압 상태에서 레이저가 조사되는 영역만을 질소분위기로 형성하여도 기판의 어닐링이 잘 수행됨을 알 수 있다. During the above process, the oxygen concentration of the local region irradiated with the laser r was measured, and the result is shown in FIG. 8. FIG. 8 is a graph showing oxygen concentration in a region to which a laser is irradiated while operating the laser annealing apparatus shown in FIG. 7. Referring to FIG. 8, when nitrogen is injected in the range of 10 to 100 SLM, the concentration of oxygen drops to 50 ppm or less at about 20 seconds. Since the concentration of 50 ppm does not have a negative effect on the substrate s during annealing, it can be seen that the annealing of the substrate is performed well even if only the region where the laser is irradiated in the atmospheric pressure is formed in the nitrogen atmosphere.

또한, 본 실시예의 효과를 입증하기 위하여, 챔버(10)를 진공으로 형성한 후 질소가스를 충전한 종래의 어닐링 장치를 통해 결정화된 기판과 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어닐링 장치(200)를 통해 결정화된 기판을 주사전자현미경(SEM,Scanning Electron Microscope) 사진과 원자현미경(AFM,Atomic Force Microscope) 사진을 통해 비교해 보았다. 도 9는 종래의 레이저 어닐링 장치에서 챔버에 질소가스를 충전시킨 뒤 레이저 어닐링을 행한 기판의 주사현미경 사진이며, 도 10은 종래의 레이저 어닐링 장치에서 챔버에 질소가스를 충전시킨 뒤 레이저 어닐링을 행한 기판의 원자현미경 사진이고, 도 11은 도 7에 도시된 레이저 어닐링 장치에서 레이저 어닐링을 행한 기판의 주사전자현미경 사진이며, 도 12는 도 7에 도시된 레이저 어닐링 장치에서 레이저 어닐링을 행한 기판의 원자현미경 사진이다. 비교 실험에서 종래의 어닐링 장치의 챔버 내에 산소의 농도는 20ppm 이하로 제어하였으며, 본 실시예에서는 질소를 100SLM으로 주입하였다. 또한, 레이저 의 에너지 강도(Energy density)는 비교되는 두 장치 모두 320mJ/Cm2 으로 하였으며, 어닐링 시간 등 모든 조건을 동일하게 하였다. 종래의 어닐링 장치를 통해 결정화된 기판의 주사전자현미경 사진(도 9)과 원자현미경 사진(도 10)은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치(200)를 통해 결정화된 기판의 주사전자현미경 사진(도 11) 및 원자현미경 사진(도 12)과 비교하면, 두 기판 모두 유사한 표면 거치를 차이가 거의 없음을 알 수 있다. In addition, in order to prove the effect of the present embodiment, the substrate 10 crystallized through a conventional annealing apparatus filled with nitrogen gas after forming the chamber 10 in a vacuum, and the annealing apparatus 200 according to the preferred embodiment of the present invention. The crystallized substrates were compared by scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). FIG. 9 is a scanning micrograph of a substrate in which a laser is annealed after filling a chamber with nitrogen gas in a conventional laser annealing apparatus, and FIG. 10 is a substrate in which a laser is annealed after filling a chamber with nitrogen gas in a conventional laser annealing apparatus. A scanning electron microscope photograph of a substrate subjected to laser annealing in the laser annealing apparatus shown in FIG. 7, and FIG. 12 is an atomic microscope image of a substrate subjected to laser annealing in the laser annealing apparatus shown in FIG. 7. It is a photograph. In the comparative experiment, the concentration of oxygen in the chamber of the conventional annealing apparatus was controlled to 20 ppm or less, and in this embodiment, nitrogen was injected into 100SLM. In addition, the energy density of the laser was 320mJ / Cm2 for both devices to be compared, and all conditions such as annealing time were the same. Scanning electron micrographs (FIG. 9) and atomic force micrographs (FIG. 10) of the substrate crystallized by the conventional annealing apparatus are scanning electron microscopes of the substrate crystallized by the laser annealing apparatus 200 according to the preferred embodiment of the present invention. Comparing the photograph (FIG. 11) and the atomic force micrograph (FIG. 12), it can be seen that the two substrates have little difference in similar surface mounting.

즉, 챔버(10) 내부를 진공으로 형성하지 않으면서, 본 발명에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치를 통해 레이저(r)가 조사되는 국부 영역에만 질소 분위기를 형성하는 경우에도 어닐링을 통한 기판(s)의 결정화가 잘 이루어짐을 확인할 수 있었다. That is, even when the inside of the chamber 10 is not formed in a vacuum, even when the nitrogen atmosphere is formed only in the local region to which the laser r is irradiated through the inert gas atmosphere forming apparatus according to the present invention, the substrate s through annealing. It can be confirmed that the crystallization of.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying 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. Could be. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined only by the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 불활성 가스 분위기 형성장치는 레이저 어닐링 장치의 챔버내에 진공을 형성하지 않고도 불활성 가스 분위기에서 레이저 어닐링을 가능하게 함으로써 공정시간을 단축시킬 수 있으며, 생산성이 향상되면서도, 기판의 결정화가 원하는 정도로 이루어진다는 장점이 있다. As described above, the inert gas atmosphere forming apparatus according to the present invention can shorten the process time by enabling laser annealing in an inert gas atmosphere without forming a vacuum in the chamber of the laser annealing apparatus, while improving productivity, There is an advantage that the crystallization of the substrate is made to the desired degree.

Claims (12)

레이저광이 통과할 수 있는 투명윈도우가 상면에 부착된 챔버와, 상기 챔버내에 배치되어 상호 수직한 X축 및 Y축 방향을 따라 왕복이동 가능하며 상면에 비정질 기판이 장착되는 스테이지를 구비하는 레이저 어닐링 장치에 설치되는 것으로서, Laser annealing comprising a chamber having a transparent window through which a laser beam can pass, and a stage disposed in the chamber and reciprocating along the vertical X-axis and Y-axis directions and having an amorphous substrate mounted thereon. As installed in the device, 상기 챔버의 투명윈도우와 상기 스테이지 사이에 배치되며, 상기 레이저광이 통과할 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 슬릿이 형성되어 있는 본체와,A main body disposed between the transparent window of the chamber and the stage and having a slit penetrating between an upper surface and a lower surface to allow the laser light to pass therethrough; 상기 본체를 관통하여 이 본체의 외측과 상기 슬릿을 상호 연통시킴으로써 상기 본체 외부의 불활성 가스를 상기 슬릿의 내측으로 유입시키는 유로부 및A passage portion for introducing an inert gas outside the main body into the slit by passing the main body through the main body and communicating with the outside of the main body and the slit; 상기 스테이지의 상면에 장착된 기판으로부터 상방으로 이격되도록 상기 본체의 둘레를 따라 복수 개 배치되며, 상기 슬릿을 통해 상기 기판의 상면측으로 유입된 불활성 가스가 상기 기판의 평면 방향을 따라 배출되도록 불활성 가스의 배출을 가이드하는 가이드부재를 구비하여,A plurality of the inert gas is disposed along the circumference of the main body so as to be spaced upward from the substrate mounted on the upper surface of the stage, and the inert gas introduced into the upper surface side of the substrate through the slit is discharged along the plane direction of the substrate. With a guide member for guiding the discharge, 상기 유로부와 슬릿을 통해 나온 불활성 가스는 상기 스테이지에 기판이 장착되는 경우 상기 기판의 상면과 가이드부재의 하면 사이를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 불활성 가스 분위기 형성장치.The inert gas emitted through the flow path and the slit is discharged between the upper surface of the substrate and the lower surface of the guide member when the substrate is mounted on the stage. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가이드부재는 각각 상기 본체의 하면과 상기 기판의 상면 사이에 배치 되는 것을 특징으로 하는 불활성 가스 분위기 형성장치.And each of the guide members is disposed between a lower surface of the main body and an upper surface of the substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가이드부재는 각각 상기 기판에 대하여 수직한 방향으로 배치되어 상기 본체에 고정되는 수직부와, 상기 수직부로부터 절곡되어 상기 기판의 평면방향과 동일한 방향으로 배치되는 수평부를 포함하여 이루어져, The guide members each include a vertical portion disposed in a direction perpendicular to the substrate and fixed to the main body, and a horizontal portion bent from the vertical portion and disposed in the same direction as the plane direction of the substrate. 상기 불활성 가스는 상기 기판의 상면과 상기 수평부의 하면 사이를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 불활성 가스 분위기 형성장치.And the inert gas is discharged between an upper surface of the substrate and a lower surface of the horizontal portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가이드부재는 각각 상기 기판에 대하여 경사진 방향으로 배치되어 상기 본체에 고정되는 경사부와, 상기 경사부로부터 일정 각도 꺽어져 상기 기판의 평면방향과 동일한 방향으로 배치되는 수평부를 포함하여 이루어져, Each of the guide members includes an inclined portion which is disposed in an inclined direction with respect to the substrate and is fixed to the main body, and a horizontal portion which is bent at an angle from the inclined portion and disposed in the same direction as the plane direction of the substrate, 상기 불활성 가스는 상기 기판의 상면과 상기 수평부의 하면 사이를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 불활성 가스 분위기 형성장치.And the inert gas is discharged between an upper surface of the substrate and a lower surface of the horizontal portion. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유로부에는, 상기 본체의 길이방향을 따라 상호 이격되어 배치되며 상기 본체의 외부와 연통되는 복수의 유입구와, 상기 본체의 길이방향을 따라 길게 배치되며 상기 슬릿의 내측과 연통되는 유출구와, 상기 유출구와 복수의 유입구를 연통시키는 연결부가 형성되어 있으며,The flow path portion, a plurality of inlet spaced apart from each other along the longitudinal direction of the main body and in communication with the outside of the main body, the outlet is arranged long along the longitudinal direction of the main body and in communication with the inside of the slit, and The connection portion is formed to communicate the outlet and the plurality of inlets, 상기 유로부는 상기 본체의 양측에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 불활성 가스 분위기 형성장치.The flow path portion is inert gas atmosphere forming apparatus, characterized in that arranged on each side of the main body. 제1항 또는 제6항에 있어서,The method according to claim 1 or 6, 상기 유로부를 통과하는 불활성 가스는,Inert gas passing through the flow path portion, 상기 본체의 폭방향을 따라 본체의 외측으로부터 내측으로 형성되는 제1수평방향과, 상기 본체의 높이방향을 따라 본체의 하측으로부터 상측으로 형성되는 수직방향과, 상기 본체의 폭방향을 따라 본체의 외측으로부터 내측으로 형성되는 제2수평방향과, 상기 본체의 폭방향에 대하여 경사지게 배치되며 상기 본체의 상측으로부터 하측으로 형성되는 경사방향을 따라 순차적으로 진행하여 슬릿의 내측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 불활성 가스 분위기 형성장치. A first horizontal direction formed inward from the outside of the main body along the width direction of the main body, a vertical direction formed from the lower side of the main body upward along the height direction of the main body, and an outer side of the main body along the width direction of the main body; An inert gas, which is disposed inclined with respect to the width direction of the main body and is inclined with respect to the width direction of the main body, and sequentially flows along the inclined direction formed from the upper side to the lower side of the main body to flow into the slit; Atmosphere forming device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 본체는,The main body, 레이저광이 통과하도록 길이방향을 따라 길게 배치되는 제1슬릿과 하면의 양측에 길이방향을 따라 길게 배치되는 한 쌍의 제1홈부가 형성되어 있는 상부 플레이트와, An upper plate having a first slit disposed long in the longitudinal direction to pass the laser light and a pair of first grooves disposed in the longitudinal direction on both sides of the lower surface thereof; 상기 복수의 유입구가 양측면에 각각 배치되며, 레이저광(r)이 통과하도록 상기 제1슬릿에 대응되게 배치되는 제2슬릿과 상기 복수의 유입구와 연통되어 있으며 상기 상부 플레이트의 한 쌍의 제1홈부와 대응되도록 상면의 양측에 길게 배치되는 한 쌍의 제2홈부가 형성되어 있는 하부 플레이트를 구비하여,The plurality of inlets are respectively disposed on both side surfaces, the second slit disposed corresponding to the first slit so as to pass through the laser light (r) and the plurality of inlets in communication with the pair of first grooves of the upper plate A lower plate having a pair of second grooves disposed on both sides of the upper surface so as to correspond to 상기 복수의 유입구로 유입된 상기 불활성 가스는 상기 제1홈부와 제2홈부에 의하여 형성된 상기 연결부를 따라 가이드되며 상기 제1홈부의 끝단과 하부 플레이트의 상면 끝단 사이에 형성된 상기 유출구를 통해 상기 제2슬릿 쪽으로 배출되는 것을 특징으로 하는 불활성 가스 분위기 형성장치.The inert gas introduced into the plurality of inlets is guided along the connection portion formed by the first groove portion and the second groove portion and is formed through the outlet port formed between an end of the first groove portion and an upper surface end of the lower plate. Inert gas atmosphere forming apparatus, characterized in that discharged toward the slit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 본체의 하면과 상기 기판의 상면 사이의 산소농도를 측정할 수 있도록 상기 가이드부재에 결합되는 산소센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 불활성 가스 분위기 형성장치.And an oxygen sensor coupled to the guide member so as to measure the oxygen concentration between the lower surface of the main body and the upper surface of the substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불활성 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 불활성 가스 분위기 형성장치.The inert gas atmosphere forming apparatus, characterized in that the inert gas is nitrogen. 레이저광이 통과할 수 있는 투명윈도우가 상면에 부착된 챔버와, 상기 챔버내에 설치되며 서로 수직한 X축 및 Y축 방향을 따라 왕복이동되며 상부에 기판이 장착되는 스테이지를 구비하는 레이저 어닐링 장치에 있어서, A laser annealing apparatus comprising a chamber having a transparent window through which a laser beam can pass, and a stage installed in the chamber and reciprocating along a direction perpendicular to each other and mounted on a substrate. In 상기 청구항 제1항, 제2항, 제3항, 제4항, 제6항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항의 불활성 가스 분위기 형성장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치. A laser annealing apparatus further comprising the inert gas atmosphere forming apparatus according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 6, 9 or 10. 삭제delete
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