KR101227191B1 - 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 방법은, 비정질 실리콘층에 대해 건식 에칭 공정을 수행하여 결정화 영역만 잔존시키는 단계와, 레이저빔의 광축 및 크기를 결정화 영역의 중심축 및 크기와 일치시키는 단계와, 레이저빔을 조사하여 결정화 영역을 결정화 하는 단계를 포함한다.

Description

정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치 및 방법{LASER CRYSTALLIZATION DEVICE AND METHOD BY PRECISION POSITION CONTROL}
본 발명은 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 불필요한 부분에 대한 레이저 결정화를 수행할 필요가 없기 때문에 생산성을 높일 수 있는 레이저 결정화 장치 및 방법에 관한 것이다.
정보 산업의 발전에 따른 디스플레이 시장의 성장과 더불어 OLED 등의 고부가가치 평판 디스플레이 산업이 발전을 거듭하고 있다. 이러한 발전에 있어서 핵심이 되는 기술 중의 하나가 LTPS(Low Temperature Poly Silicon)로 대표되는 폴리실리콘 결정화 기술이다. 더욱 선명한 화질을 구현할 수 있고 별도의 IC 실장이 필요 없기 때문에 경박 단소한 저원가의 제품을 만들기 위해서, 기존의 비정질 실리콘에 비해 수백 배 이상의 전자 이동도를 필요로 하는 폴리 실리콘 기술이 상용화 되었다.
실리콘 결정화 기술은 반도체 기술의 하나이지만, 600℃ 이상의 고온 공정으로 진행하는 문제점으로 인해 평판 디스플레이의 특성상 기판 변형 온도 이상으로 진행하는 기존의 방식은 적용할 수 없게 되었다. 따라서 기판 사용이 가능한 저온 결정화 기술인 ELA(Excimer Laser Anneal) 기술이 많이 사용되고 있는 상태이다.
엑시머 레이저(ELA, Excimer Laser Anneal)를 이용하는 레이저 결정화 장치의 경우, 308nm Xecl 또는 248nm KrF 파장의 엑시머 레이저 및 광학계를 이용하여 결정화 공정을 수행한다.
그러나 엑시머 레이저의 경우 실리콘 표면을 50nm 정도만 결정화 하기 때문에, 고가의 장비에 비해서 그 효율이 상당히 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 결정 성장도 레이저빔의 입사 방향으로 성장하여 다결정화 후 전자 이동도(50~100㎠/Vs)를 향상시키기 어렵고 결정화 후의 그레인 사이즈(grain size)도 0.3㎛ 이하로 작게 형성되고 있다. 그리고 엑시머 레이저를 이용하는 경우 약한 파워로 수십 회 반복 결정화를 진행해야 하며 전체 면적을 결정화 해야 하므로 기판 처리 속도가 느려서 생산성을 높이는데 어려움이 있다. 또한, 텔레비전용 엘씨디 패널(LCD panel)의 크기가 57인치까지 확장되면서 레이저 결정화 광학계도 720mm 영역까지 계발되고 있는 추세이지만, 장치 전체 비용의 60% 이상을 레이저 및 광학계가 차지하게 된다. 그리고 엑시머 레이저를 이용하는 경우 TFT 소자의 채널(channel) 부분을 제외한 대부분의 영역을 드라이 에칭(dry etching) 하여 제거하기 때문에, 실제 사용되는 영역에 비해 제거하는 영역이 많게 되어, 공정 비용이 상승하고 생산성이 저하되는 문제점을 유발한다.
엑시머 레이저를 이용하는 경우 발생하는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법 중의 하나가 도 1에 도시된 SLS(Sequential Lateral Solidification) 방법이다. SLS 방법의 경우 엑시머 레이저를 이용하여 결정화 공정을 수행하는 문제점을 보완하기 위해서 슬릿(22)이 형성된 마스크(20)를 이용하여 레이저빔(10)을 프로젝션 렌즈(30)를 통해 기판(40)에 축소 투영함으로써 슬릿(22)의 이미지대로 순차적으로 결정화를 진행한다.
SLS 방법은, 첫 번째 레이저빔의 이미지와 두 번째 레이저빔의 이미지가 교차되도록 결정화하여 측면 결정화가 가능하기 때문에, 전자 이동도(240~300㎠/Vs)를 엑시머 레이저를 이용하는 경우에 비해 향상시킬 수 있다. 또한, SLS 방법은 펄스당 동일 위치 결정화를 2회 진행하여 20회 이상인 ELA 방식 보다 결정화 횟수가 적어서 생산성을 향상할 수 있는 장점이 있다.
그러나 SLS 공정에서는 레이저빔의 교차점에서 돌출부(protrusion)가 발생하게 되는데, 이와 같은 돌출부는 후반 공정에서 절연막 증착시 단차를 유발하여 균일한 박막 형성을 어렵게 하고 전자 이동도를 악화시킨다. 또한, 비정질 실리콘의 결정화 이후에는 드라이 에칭의 조건이 달라져서 기존의 드라이 에칭 장비를 사용할 수 없고 별도의 폴리 실리콘 드라이 에칭(poly-si dry etching) 장치를 이용해야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 불필요한 부분에 대한 레이저 결정화를 방지하여 생산성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있는 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치 및 결정화 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 기존의 드라이 에칭 장비를 그대로 이용할 수 있는 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치 및 결정화 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 레이저 빔이 중첩되지 않도록 하여 결정화 정도를 균일하게 하고 돌출부의 발생을 방지할 수 있는 레이저 결정화 장치 및 결정화 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 방법은, 비정질 실리콘층에 대해 건식 에칭 공정을 수행하여 결정화 영역만 잔존시키는 단계와, 레이저빔의 광축 및 크기를 결정화 영역의 중심축 및 크기와 일치시키는 단계와, 레이저빔을 조사하여 결정화 영역을 결정화 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 방법은 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 건식 에칭 후 라인 스캔 카메라를 이용하여 결정화 영역을 스캐닝 하는 단계 및 라인 스캔 카메라에 의해 파악된 결정화 영역의 위치를 위치 결정 장치에 피드백 하여 레이저빔과 결정화 영역을 정밀하게 일치시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 스테이지에 고정되어 있는 빔 프로파일러를 통해 레이저빔의 이미지를 확인하는 단계 및 레이저빔의 이미지와 결정화 영역의 이미지가 일치하지 않는 경우 이를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 레이저빔의 중심축에 형성된 비전 카메라를 이용하여 결정화시 레이저빔의 중심축과 결정화 영역의 중심축의 일치 여부를 모니터링 하는 단계 및 모니터링 결과 레이저빔의 중심축과 결정화 영역의 중심축이 일치하지 않은 경우 레이저빔의 위치를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치는, 기판이 장착되는 스테이지와, 스테이지의 상부에 위치하고 레이저빔을 주사하는 빔주사부와, 결정화 영역의 위치를 파악한 후 빔주사부에 피드백 하여, 레이저빔의 광축 및 크기를 결정화 영역의 중심축 및 크기와 일치하도록 하는 라인 스캔 카메라를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치는, 기판이 장착되는 스테이지와, 스테이지의 상부에 위치하고 레이저빔을 주사하는 빔주사부와, 스테이지 상에 구비되어 있는 빔 프로파일러를 포함하고, 빔 프로파일러는 레이저빔의 이미지와 결정화 영역의 이미지를 비교한 후, 빔주사부에 피드백 하여 레이저빔의 이미지를 결정화 영역의 이미지와 일치하도록 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치는, 기판이 장착되는 스테이지와, 스테이지의 상부에 위치하고 레이저빔을 주사하는 빔주사부와, 레이저빔의 중심축에 설치된 비전 카메라를 포함한다. 그리고 비전 카메라는 결정화 시 레이저빔과 결정화 영역이 일치하는지 여부를 파악한 후 이를 빔주사부에 피드백 하여, 레이저빔과 결정화 영역이 일치하도록 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치는, 기판이 장착되는 스테이지와, 스테이지의 상부에 위치하고 레이저빔을 주사하는 빔주사부와, 스테이지의 x, y 측면에 각각 부착되는 미러 바와, 미러 바에서 반사되는 빛을 이용하여 스테이지의 x, y 방향으로 뒤틀림 정도를 파악하는 레이저 간섭계(laser interferometer)를 포함한다.
본 발명에 따른 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 장치는 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 스테이지에는 레이저 변위 센서가 구비되어 있고, 레이저 변위 센서는 스테이지의 이동 정도 및 위치를 파악하여 빔주사부에 피드백 하여 스테이지의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 스테이지는 에어 슬라이드 베어링에 의해 가이드 되어 정밀한 이송이 가능하게 할 수 있다. 그리고 스테이지는 석정반에 의해 형성되어 스테이지 자체의 변형에 의한 오차를 극복할 수 있다.
레이저빔이 통과하는 광학계는 마이크로 렌즈 어레이 또는 회절광학소자 유닛으로 구성할 수 있다. 그리고 마이크로 렌즈 어레이 또는 회절광학소자 유닛의 하부에는 프로젝션 렌즈 유닛이 구비될 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이 또는 회절광학소자 유닛은 결정화 되는 기판의 패널 크기에 대응하여 다수 개가 구비될 수 있다.
본 발명은 결정화 영역 이외의 영역에 대한 레이저 결정화를 수행하지 않기 때문에 생산성을 높이고 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 드라이 에칭 장비를 그대로 이용할 수 있기 때문에 생산 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 레이저 빔이 중첩되지 않기 때문에 결정화 정도를 균일하게 할 수 있다.
도 1은 종래의 레이저 결정화 장치에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 대한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치에 대한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 위치 결정화 장치에 의한 레이저 결정화를 예시하는 도면이다.
도 5는 단위 픽셀 및 결정화 영역에 대한 평면도이다.
도 6은 광학계로서 마이크로 렌즈 유닛과 프로젝션 렌즈 유닛을 사용한 레이저 결정화 장치에 대한 사시도이다.
도 7은 광학계로서 회절 광학 소자 유닛과 프로젝션 렌즈 유닛을 사용한 레이저 결정화 장치에 대한 사시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정밀 위치 제어에 의한 레이저 결정화 방법에 대한 순서도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법은, 비정질 실리콘층에 대해 건식 에칭 공정을 수행하여 결정화 영역만 잔존시키는 단계, 레이저빔(164)의 광축 및 크기를 결정화 영역의 중심축 및 크기와 일치시키는 단계, 레이저빔(164)을 조사하여 결정화 영역을 결정화 하는 단계를 포함한다.
레이저에 의한 종래의 결정화 방법은 라인빔에 의해서 비정질 실리콘층을 결정화 한 후 단위 픽셀에서 채널(channel) 부분만을 제외한 나머지 부분을 건식 에칭(dry etching) 하여 제거하기 때문에, 실제 사용되는 영역에 비해서 제거되는 영역이 많게 되어 공정 비용이 상승하고 생산성이 저하되는 문제점이 있었다. 그리고 비정질 실리콘의 레이저 결정화 이후에는 건식 에칭의 조건이 변경되기 때문에 기존의 건식 에칭 장비를 이용할 수 없고 별도의 폴리 실리콘 건식 에칭(poly-si dry etching) 장비를 이용해야 하는데, 이 또한 공정 비용의 상승을 유발하였다.
따라서 본 발명은 비정질 실리콘층에 대한 건식 에칭을 먼저 수행하여 단위 픽셀(210)(도 5 참조)에서 결정화 영역(220)인 채널 부분만 잔존시킨 후 정밀 위치 제어가 가능한 레이저 결정화 장치(100)를 이용하여 결정화 영역(220)에 대해서만 레이저 결정화를 수행한다는 점에 특징이 있다. 이로 인해서, 기존의 건식 에칭 장비를 그대로 이용할 수 있을 뿐만 아니라 결정화가 필요한 영역에 대해서만 레이저 결정화를 수행할 수 있기 때문에 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 레이저 결정화 방법은, 정밀 위치 제어가 가능한 레이저 결정화 장치(100)에 의해서 레이저 빔의 광축 및 크기를 결정화 영역(220)의 중심축 및 크기와 일치시킨다. 레이저 결정화 장치(100)는 레이저빔(164)의 위치 및 크기와 기판(200)이 장착된 스테이지(120)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있기 때문에, 드라이 에칭에 의해서 패터닝 된 결정화 영역(220)에만 레이저빔(164)을 주사할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정밀 위치 제어가 가능한 레이저 결정화 장치(100)에 대한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 레이저 위치 결정화 장치에 의한 레이저 결정화를 예시하는 도면이다. 그리고 도 5는 기판(200)에 형성된 단위 픽셀(pixel)(210) 및 결정화 영역(220)에 대한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 레이저 결정화 장치(100)는, 기판(200)이 위치하는 스테이지(120)와, 스테이지(120) 상에 위치하면서 기판(200) 방향으로 레이저빔(164)을 주사하는 빔주사부(160)를 포함한다. 그리고 본 실시예에 따른 레이저 결정화 장치(100)는 결정화 영역에 대한 레이저빔(164)의 결정화 위치를 정확하게 설정하기 위해서 라인 스캔 카메라(line scan camera)(190), 빔 프로파일러(beam profiler)(140) 및 비전 카메라(vision camera)(150)를 포함한다. 그리고 본 실시예에 따른 레이저 결정화 장치(100)는 스테이지(120)를 정밀하게 위치 제어하기 위해서, 스테이지(120)의 측면에 미러 바(170), 레이저 간섭계(180) 및 레이저 측정기(130)를 구비한 것을 특징으로 한다.
스테이지(120)는 직사각 형상을 가지고, 그 상면에는 기판(200)이 위치하고 그 측면에는 미러 바(170)가 고정되어 있다. 스테이지를 금속(metal)에 의해 형성할 경우 가공 정밀도가 우수하더라도 온도 및 습도에 따른 변위량이 크기 때문에 정밀한 위치 제어가 어렵게 된다. 따라서 본 실시예에 따른 스테이지(120)는 석정반(石定盤)에 의해 형성될 수 있다. 석정반에 의해 형성된 스테이지(120)는 온도 및 습도에 따른 영향이 거의 없고, 경년 변화가 없을 뿐만 아니라 내마모성 및 내식성이 우수한 장점이 있다.
스테이지(120)의 상면 중앙에는 기판(200)이 위치하고 네 모서리 부분에는 빔 프로파일러(140)가 각각 위치한다. 빔 프로파일러(140)는 레이저빔(164)과 결정화 영역(220)의 중심 및 크기를 일치시키는 것으로 아래에서 구체적으로 설명하기로 한다. 그리고 스테이지(120)의 측면에는 미러 바(170)가 고정되어 있다. 미러 바(170)의 변위량은 레이저 간섭계(180)에 의해 측정되어 스테이지(120)의 비틀림 등이 파악된다.
스테이지(120)는 리니어 모터(linear motor)에 의해 구동되어 xy 방향으로 평면 이동하게 된다. 또한, 스테이지(120)는 에어 슬라이딩 베어링(air sliding bearing)에 의해 구동될 수 있다. 에어 슬라이딩 베어링은 정압 베어링의 하나로 고압공기를 보내어 공기압으로 하중을 지지하는 베어링으로서, 고정도 및 고정밀 시스템을 구성할 수 있는 장점이 있다.
스테이지(120)의 측면에는 레이저 측정기(130)가 구비되어 있다. 레이저 측정기(130)는 스테이지(120)의 xy 편차 발생을 최소화 하기 위한 것으로, 스테이지(120)의 이동량을 실시간으로 파악한 후 이를 스테이지(120)의 제어장치(도시하지 않음)에 피드백 하여 위치 오차를 보정할 수 있다.
스테이지(120)의 상면 네 모서리에는 레이저빔(164)의 횡모드 프로파일을 측정하는 빔 프로파일러(140)가 구비되어 있다. 빔 프로파일러(140)는 레이저빔(164)과 결정화 영역(220)의 중심축 및 크기를 일치 시키기 위한 것으로, 레이저빔(164) 이미지의 초기값을 빔 프로파일러(140)에 등록하여 이미지 및 레이저빔(164)의 크기를 저장한다. 그리고 빔 프로파일러(140)는 저장된 레이저빔(164)의 크기와 위치를 이용하여 실제 공정 중의 결정화 영역(220)에 레이저빔(164)의 크기와 위치가 일치하는지를 주기적으로 확인하여 레이저빔(164)의 위치를 자동으로 보정할 수 있게 한다.
스테이지(120)의 상부에는 비전 카메라(vision camera)(150)가 구비되어 있다. 비전 카메라(150)는 레이저빔(164)의 중심축에 위치하고 있으며, 레이저빔(164)에 의한 결정화시의 중심축을 모니터링 하고 이를 실제의 결정화 영역(220)의 이미지와 비교하여 오차가 확인되는 경우 이를 보정할 수 있게 한다.
또한, 스테이지(120)의 상부에는 빔주사부(160)가 위치하고 있다. 빔주사부(160)는 레이저빔(164)을 생성하는 것으로, 파장이 532nm인 레이저빔(164)을 생성할 수 있다. 그리고 빔주사부(160)에는 위치 결정 장치(도시하지 않음)가 구비되어 있다. 위치 결정 장치는 레이저 측정기(130), 빔 프로파일러(140), 비전 카메라(150), 레이저 간섭계(180) 그리고 라인 스캔 카메라(190)에서 입력되는 신호에 의해 레이저빔(164)의 위치 및 이미지를 제어할 수 있다. 그리고 빔주사부(160)의 아래에는 레이저빔(164)을 집속하는 광학계(166)가 설치되어 있다.
그리고 빔주사부(160)에는 빔 호모지나이저 유닛(beam homogenizer unit)(도시하지 않음)이 구비되어 있다. 빔 호모지나이저 유닛은 레이저빔(164)의 형상을 균일하게 한다.
도 6은 광학계로서 마이크로 렌즈 어레이(192)와 프로젝션 렌즈 유닛(198)을 사용한 레이저 결정화 장치에 대한 사시도이고, 도 7은 광학계로서 회절 광학 소자 유닛(196)과 프로젝션 렌즈 유닛(198)을 사용한 레이저 결정화 장치에 대한 사시도이다.
레이저를 집속하는 부분의 광학계(166)는 더블렛(Doublet) 또는 트리플렛(Triplet) 렌즈 및 2장 이상의 광학 렌즈로 구성 될 수 있으며, 도 6에서와 같이 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array)(192)로도 구성 될 수 있다. 또한, 생산성 향상을 위하여 마이크로 렌즈 어레이(192)를 1개 만 사용하는 것이 아니라 마이크로 렌즈 어레이(192)를 멀티 형태로 연결하여 대면적으로 사용 할 수 있으며, 이는 결정화하려는 기판의 패널 크기에 대응 될 수 있는 크기까지 확장 될 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이(192)는 평탄층(193)과 평탄층(193) 상에 형성된 다수 개의 마이크로 렌즈(194)를 포함한다. 마이크로 렌즈(194)는 레이저빔(164)이 결정화 영역(220)으로만 집광되게 한다. 마이크로 렌즈(194)는 평탄층(193)에 마이크로 렌즈용 감광성 레진(resin)을 도포한 후 노광 및 현상에 의해서 평탄한 레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성하고, 리플로우(reflow) 공정에 의해 레지스트 패턴을 흘러 내리게 하거나 에칭을 하는 방법에 의해 형성될 수 있다.
그리고 도 7에서와 같이, 광학계(166)는 마이크로 렌즈 어레이(192)와 유사한 기능을 하는 회절광학소자 유닛(Diffractive Optical Elements, DOE)(196)으로도 구성 될 수 있으며, 다수 개의 회절광학소자 유닛(196)이 기판(200)의 크기에 맞춰 대응 될 수 있다.
회절광학소자 유닛(196)은 모재의 표면에 임의의 피치와 깊이로 형성된 요철을 구비하여 비구면화 됨으로써 빛을 회절시킬 수 있다. 따라서 회절광학소자 유닛(196)에 입사된 레이저빔(164)은 기판(200)의 결정화 영역(220)으로만 집광된다.
이러한 마이크로 렌즈 어레이(192) 또는 회절광학소자 유닛(196)과 같은 광학계(166)의 하단에는 해상도 증가를 위한 프로젝션 렌즈 유닛(Projection Lens Unit)(198)이 구비 될 수 있다.
스테이지(120)의 네 개의 측면에는 미러 바(170)가 구비되어 있으며, 미러 바(170)에 대향하여 미러 측정기(180)가 구비되어 있다. 미러 측정기(180)는 미러 바(170)의 양 단부에 각각 하나씩 구비되어 있어서, 스테이지(120)의 뒤틀림 정도를 더욱 정밀하게 보정할 수 있게 한다.
그리고 비정질 실리콘층에 대한 리소그래피 및 건식 에칭 공정에 의해 형성된 결정화 영역(220)은 기판의 열적 물리적 변형을 가지고 있으며 포토 레지스트의 노광 및 현상 공차와 건식 에칭시의 공차를 포함하고 있기 때문에, 1㎛ 이상의 변형을 지니게 된다. 이와 같은 결정화 영역(220)의 변형을 고려하지 않고 레이저빔(164)의 위치를 기판(200)의 마크(도시하지 않음)를 기준으로 이동시킨다면 수 마이크로미터 이상의 위치 편차가 발생하게 된다. 따라서 드라이 에칭에 의해 패터닝이 완료되어 결정화 영역(220)이 형성된 비정질 실리콘층을 라인 스캔 카메라(line scan camera)(190)를 이용하여 스캔하여 마크 및 각 결정화 영역(220) 부위의 위치를 정확하게 파악하고 그 데이터를 빔주사부(160)에 피드백 하여 왜곡된 위치를 보정할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 레이저 결정화 장치 120: 스테이지
130: 레이저 측정기 140: 빔 프로파일러
150: 비전 카메라 160: 빔 주사부
170: 미러 바 180: 미러 측정기
190: 라인 스캔 카메라 200: 기판
210: 단위 픽셀 220: 결정화 영역

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 비정질 실리콘층에 대해 건식 에칭 공정을 수행하여 결정화 영역만 잔존시키는 단계;
    건식 에칭 후 라인 스캔 카메라를 이용하여 상기 결정화 영역을 스캐닝하고, 상기 라인 스캔 카메라에 의해 파악된 상기 결정화 영역의 위치를 위치 결정 장치에 피드백하여, 레이저빔의 광축 및 크기를 상기 결정화 영역의 중심축 및 크기와 일치시키는 단계; 및
    상기 레이저빔을 조사하여 상기 결정화 영역을 결정화하는 단계를 포함하는 레이저 결정화 방법.
  3. 비정질 실리콘층에 대해 건식 에칭 공정을 수행하여 결정화 영역만 잔존시키는 단계;
    레이저빔의 광축 및 크기를 상기 결정화 영역의 중심축 및 크기와 일치시키는 단계; 및
    상기 레이저빔을 조사하여 상기 결정화 영역을 결정화하는 단계를 포함하고,
    상기 레이저빔에 의한 상기 결정화 영역의 결정화가 진행되는 과정에서, 스테이지에 고정되어 있는 빔 프로파일러를 통해 상기 레이저빔의 이미지를 확인하고, 상기 레이저빔의 이미지와 상기 결정화 영역의 이미지가 일치하지 않는 경우 상기 레이저빔을 보정하는 레이저 결정화 방법.
  4. 비정질 실리콘층에 대해 건식 에칭 공정을 수행하여 결정화 영역만 잔존시키는 단계;
    레이저빔의 광축 및 크기를 상기 결정화 영역의 중심축 및 크기와 일치시키는 단계; 및
    상기 레이저빔을 조사하여 상기 결정화 영역을 결정화하는 단계를 포함하고,
    상기 레이저빔에 의한 상기 결정화 영역의 결정화가 진행되는 과정에서, 상기 레이저빔의 중심축에 형성된 비전 카메라를 이용하여 상기 레이저빔의 중심축과 상기 결정화 영역의 중심축의 일치 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과 상기 레이저빔의 중심축과 상기 결정화 영역의 중심축이 일치하지 않은 경우 상기 레이저빔의 위치를 보정하는 레이저 결정화 방법.
  5. 기판이 장착되는 스테이지; 및
    상기 스테이지의 상부에 위치하고 레이저빔을 주사하는 빔주사부; 및
    결정화 영역의 위치를 파악한 후 상기 빔주사부에 피드백 하여, 상기 레이저빔의 광축 및 크기를 상기 결정화 영역의 중심축 및 크기와 일치하도록 하는 라인 스캔 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  6. 기판이 장착되는 스테이지; 및
    상기 스테이지의 상부에 위치하고 레이저빔을 주사하는 빔주사부; 및
    상기 스테이지 상에 구비되어 있는 빔 프로파일러를 포함하고,
    상기 빔 프로파일러는 상기 레이저빔의 이미지와 결정화 영역의 이미지를 비교한 후, 상기 빔주사부에 피드백 하여 상기 레이저빔의 이미지를 상기 결정화 영역의 이미지와 일치하도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  7. 기판이 장착되는 스테이지; 및
    상기 스테이지의 상부에 위치하고 레이저빔을 주사하는 빔주사부; 및
    상기 레이저빔의 중심축에 설치된 비전 카메라를 포함하고,
    상기 비전 카메라는 결정화 시 상기 레이저빔과 결정화 영역이 일치하는지 여부를 파악한 후 이를 상기 빔주사부에 피드백 하여, 상기 레이저빔과 상기 결정화 영역이 일치하도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  8. 삭제
  9. 제5항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 스테이지에는 레이저 변위 센서가 구비되어 있고,
    상기 레이저 변위 센서는 상기 스테이지의 이동 정도 및 위치를 파악하여 상기 빔주사부에 피드백 하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제5항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 마이크로 렌즈 어레이를 통과하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이의 하부에는 프로젝션 렌즈 유닛이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는 결정화 되는 기판의 패널 크기에 대응하여 다수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  15. 제5항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 회절광학소자 유닛을 통과하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  16. 제15항에 있어서
    상기 회절광학소자 유닛의 하부에 프로젝션 렌즈 유닛이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 회절광학소자 유닛은 결정화 되는 기판의 패널 크기에 대응하여 다수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.

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