KR101493600B1 - 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법 - Google Patents

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    • H01L21/02686—Pulsed laser beam

Abstract

본 발명은 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법은 레이저광을 조사하여 비정질 실리콘 박막의 다결정화를 위한 결정화 방법에 있어서, 준비된 비정질 실리콘 박막으로 펄스레이저를 조사할 수 있는 레이저 소스와 TRR신호를 측정할 수 있는 헬륨-네온(He-Ne) 레이저를 조사할 수 있는 헬륨-네온 레이저 소스를 각각 준비하고, 두 개의 상기 레이저 소스에서 반사되는 반사광을 획득할 수 있는 검출부를 각각 구비하여 레이저 조사를 통해 플루언스(fluence)에 따른 실리콘 박막의 TRR 신호(용융 값)를 획득하도록 구성하며, 상기 펄스 레이저 소스의 레이저를 임의의 간격을 두고 2회 조사(two shots)하되, 2회 조사를 위한 레이저의 조건 파라미터는 첫 번째(1회) 조사에 따른 상기 실리콘 박막의 용융된 값에 해당하는 TRR 신호가 증가된 후 다시 상기 TRR 신호가 감소되는 시점에서 두 번째 펄스 레이저를 조사하여 비정질 실리콘(a-Si)의 결정 구조를 다결정 실리콘(poly silicon)으로 결정화한다.

Description

비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법{Crystallization method of polycrystalline for Amorphous silicon thin film}
본 발명은 다결정 실리콘 박막의 결정화 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 레이저를 이용하여 비정질의 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 개질시키기 위한 레이저 결정화방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실리콘은 결정 상태에 따라 비정질 실리콘(amorphous silicon)과 결정질 실리콘(crystalline silicon)으로 나눌 수 있다. 비정질 실리콘은 낮은 온도에서 증착하여 박막(thin film)을 형성하는 것이 가능하여, 주로 낮은 용융점을 가지는 유리를 기판으로 사용하는 액정패널(liquid crystal panel)의 스위칭 소자(switching device)에 많이 사용한다.
그러나, 상기 비정질 실리콘 박막은 액정패널 구동소자의 전기적 특성과 신뢰성 저하 및 표시소자 대면적화에 어려움이 있다.
대면적, 고정밀, 고세밀화 및 패널 영상구동회로, 일체형 랩톱 컴퓨터(laptop computer), 벽걸이 TV용 액정표시소자의 상용화는 우수한 전기적 특성[예를 들면 높은 전계효과 이동도(30㎠/VS)와 고주파 동작특성 및 낮은 누설전류(leakage current)]의 화소 구동소자를 요구하며 이는 고품위 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)의 응용을 요구하고 있다.
특히, 다결정 실리콘 박막의 전기적 특성은 결정립(grain)의 크기에 큰 영향을 받는다. 즉, 결정립의 크기가 증가함에 따라 전계효과 이동도도 따라 증가한다.
실리콘 박막을 결정화하여 다결정 실리콘 박막을 형성하는 방법에는 몇 가지가 있는데, 이들을 간략히 설명하기로 한다.
① 다결정 실리콘 박막을 직접 증착하는(as-deposition) 방법
이 방법은 580℃ 이상의 온도와 0.1 ∼ 0.2Torr의 압력 하에서 유리기판 위에 직접 증착하는 방법이다. 그러나, 일반적인 유리 기판이 이러한 고온에서 오랜 시간 동안 견딜 수 없으므로 대형 유리패널에 적용하는 것은 불리하다. 실란(SiH4) 가스를 사용하여 530℃에서 성공한 예도 있으나, 아직 실용화하기엔 문제점이 많은 것으로 알려져 있다.
② 고상 결정화(Solid Phase Crystallization; SPC) 방법
비정질 실리콘으로부터 다결정 실리콘 박막을 얻는 가장 직접적이고도 오래 사용되는 방법으로서, 증착된 막질에 실리콘 이온을 주입한 후 600℃이하의 온도에서 적어도 수십 시간 어닐링(annealing)한다. 최종 그레인의 크기는 이온 주입된 실리콘 이온의 도우즈(dose), 가열온도, 가열시간 등에 따라 좌우된다. 이 SPC 방법으로 얻어진 다결정 실리콘 박막은 보통 수 ㎛ 수준의 비교적 큰 그레인들을 가지나, 그 그레인 내에 결함(defect)이 많다는 것이 단점이다. 이러한 결함들은 그레인 바운더리(grain boundary) 다음으로 TFT의 성능에 좋지 않은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
③ 급속열처리(Rapid Thermal Annealing; RTA) 방법
높은 양산성(throughput)을 갖는 방법으로서, 가열온도는 700℃ ∼ 1,100℃ 정도이며, 가열시간은 수초이다. 그레인 내의 결함들은 SPC 방법보다 작은 장점이 있으나, 가열시 기판의 변형 또는 손상이 결정적인 단점이다. 가열시간이 짧다고 하나 패널(panel)이나 회로부의 미세한 수축 및 팽창은 패턴의 미스얼라인 마진(misalign margin)을 작게 하여 결과적으로 불가능한 공정이 되고 만다. 최근에는, 이러한 RTA 공정이 비정질 실리콘 박막을 결정화시키는 공정에 사용되기 보다는 PECVD 방법으로 비정질 실리콘 박막을 증착한 후 수소원자를 제거하는 탈수소화(dehydrogenation) 공정이나, 이온주입 후 활성화시키는 공정으로 많이 사용된다.
④ CW(Continuous Wave) 아르곤(Ar) 방법
연속파(Continuous Wave)를 사용한 아르곤(Ar) 레이저로 결정화시키는 방법이다.
⑤ 엑시머 레이저(Eximer Laser) 어닐링 방법
현재 저온 다결정 실리콘 TFT-LCD를 제조하는 핵심적인 방법으로서, 30 ∼ 200ns의 짧은 시간 내에만 레이저 빔을 "온(on)" 시켜주어 비정질 실리콘을 순간적으로 다결정 실리콘으로 바꾸어 주는 방법이다. 이 방법에서는 아주 짧은 시간에 비정질 실리콘의 용융과 결정화가 이루어지므로, 유리 기판이 전혀 손상을 입지 않는다는 장점이 있다. 실제 걸리는 시간은 각 펄스(pulse) 당 수백 ns(nano second)에 불과하며, 실제 상온에서 사용 가능한 기술이다. 단일 펄스만을 사용하지는 않으며, 빔의 길이가 15 ∼ 30㎝, 폭은 0.2 ∼ 3㎜ 정도이다. 레이저의 빔 프로파일(beam profile), 펄스의 수, 최초의 기판온도, 비정질 실리콘 박막의 증착조건 및 방법 등이 주요 변수가 되어 최종 결정성에 큰 영향을 미친다.
이상에서 열거한 방법들은 모두 비정질상태의 실리콘 박막을 유리 기판에 여러 가지 방법으로 증착하는데, 경우에 따라서는 실리콘 박막 하부에 실리콘 산화막으로 이루어진 버퍼층을 형성하기도 한다.
일반적으로, 레이저를 이용한 결정화 공정에서, 결정은 레이저의 이용방법에 따라 수직한 방향으로 성장하거나, 수평한 방향으로 측면 성장 시킬 수 있다.
이하, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 종래의 제 1 예에 따른 실리콘 결정화 공정을 설명한다.(종래의 제 1 예는 완전 용융에 가까운 에너지 영역대(near complete melting regime)의 레이저빔을 사용한 결정화 공정이다.)
도 1a에 도시한 바와 같이, 기판(10)상에 산화 실리콘(SiO2)을 증착하여 버퍼층(buffer layer)(12)을 형성한다. 다음으로, 상기 버퍼층(12)의 상부에 비정질 실리콘(a-Si :H)을 증착하여 비정질 선행막(14)을 형성한다. 상기 비정질 선행막(14)에 수소(H)가 포함되었을 경우에는 수소를 제거하는 탈수소화 공정을 진행한다.
다음으로, 완전 용융에 가까운 에너지(near complete melting energy)를 가지는 레이저를 상기 비정질 선행막(14)에 조사하여 비정질 선행막(14)을 용융하는 공정을 진행한다.
이와 같이 하면, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 비정질 선행막(14)은 완전히 용융되지 않고 기판(10)의 전면에 미세하게 녹지 않은 부분이 남게 된다. 즉, 버퍼층(12)과의 계면에 녹지 않은 고체 씨드(seed)(16)가 남게 되고 상기 씨드(16)를 중심으로 결정이 성장하게 된다.
도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 씨드(도 1b의 16)를 중심으로 성장한 결정(18)은 서로 다른 결정의 결정립계(20)가 서로 충돌하면서 성장을 멈추게 된다.
전술한 바와 같은 결정화 공정에서 만들어진 결정은 그레인의 크기가 매우 큰 장점을 가지지만, 상기 녹지 않은 고체 씨드(도 1b의 16)를 버퍼층(12)과의 계면에 남겨놓을 수 있는 에너지대의 레이저를 조사해야만 가능한 방법이기 때문에, 공정상 허용 오차인 공정 창(process window)이 매우 좁은 단점을 가진다.
또한, 레이저광을 이용한 결정 개질의 가장 큰 어려움 중 하나는 다결정의 결정크기이다. 다결정의 결정 크기가 미세할수록 저급 다결정 실리콘이며 결정 크기가 클수록 보다 안정적인 전자의 이동으로 가능하기 때문에 다결정 실리콘의 결정화 방법에서 핵심적인 요소에 해당한다.
KR 10-0536832호 KR 10-0541456호 KR 10-0496139호 KR 10-0619197호 KR 10-0712180호 Kr 10-0154453호
따라서, 본 발명은 비정질 실리콘 박막의 다결정화 방법을 제공하는 것으로써, 보다 상세하게는 펄스 에너지를 조사하여 짧은 시간에 결정 개질을 실현할 수 있으며, 레이저 시스템의 간소화를 통해 전반적으로 시스템을 쉽게 구현할 수 있는 결정화 방법 및 결정화 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 레이저광을 조사하여 비정질 실리콘 박막의 다결정화를 위한 결정화 방법에 있어서, 준비된 비정질 실리콘 박막으로 펄스레이저를 조사할 수 있는 펄스 레이저 소스와 TRR(Time-Resolved Reflectivity, 용융값)을 측정하기 위한 헬륨-네온(He-Ne) 레이저를 조사할 수 있는 헬륨-네온 레이저 소스를 각각 준비하고, 두 개의 상기 레이저 소스에서 반사되는 반사광을 획득할 수 있는 검출부를 각각 구비하여 레이저 조사를 통해 플루언스(fluence)에 따른 실리콘 박막의 TRR 신호를 획득하도록 구성하며,
상기 펄스 레이저 소스는 P편광 레이저 발진기, S편광 레이저 발진기로 각각 구성되고, 각 레이저 발진기에서 출력되는 λ/2 플레이트를 통과한 후 TFP(Thin Film Polarizer)를 통해 하나의 광으로 합쳐서(mux) 펄스 레이저광을 출사하게 되고,
상기 펄스 레이저 소스의 레이저를 임의의 간격을 두고 2회 조사(two shots)하되, 2회 조사를 위한 레이저의 조건 파라미터는 검출광을 비정질 실리콘 박막에 조사하여 디텍터로 검출된 TRR 신호를 모니터링하여 결정하며, 이는 상기 첫 번째(1회) 조사에 따라 비정질 실리콘이 용융되어 액체 상태로 변하게 되면 박막의 반사도가 증가되고, 냉각되면 실리콘 박막의 반사도가 감소함에 따라 상기 TRR 신호가 감소되는 시점에서 두 번째 펄스 레이저를 조사하여 비정질 실리콘(a-Si)의 결정 구조를 다결정 실리콘(polysilicon)으로 고체 상태로 결정화하며,
상기 검출광을 비정질 실리콘 박막에 조사하여 박막의 반사도의 변화를 통해 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실리콘박막은, 4000 내지 7500Å의 두께를 가지는 실리콘박막에 해당한다.
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또한, 상기 펄스 레이저 소스는, 532nm 펄스 레이저 소스광을 사용한다.
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상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 4000 내지 7500Å의 두께를 갖는 비정질 실리콘 박막을 다결정으로 결정화시킬 때 레이저를 이용하여 실리콘 박막을 개질시키는 것으로써, 본 발명의 주요 기술적 요지는 실리콘 박막으로 동일한 레이저 소스에서 2회 조사(two shots)하되, 첫 번째 레이저 펄스를 조사한 후, TRR 신호를 모니터링 하여 실리콘 박막의 냉각 구간을 검출한 후 상기 냉각 구간에서 두 번째 레이저 펄스를 조사함으로써 비정질 실리콘 박막을 보다 안정적인 다결정 실리콘 박막을 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 하나의 펄스 레이저 시스템에서 수나노 세컨드(ns)에 수준에서 더블 구현함에 따라 전반적으로 결정화 시스템을 간소화시킬 수 있는 특징이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 일예로 다결정 실리콘 형성공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법을 위한 시스템의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 펄스 레이저 시스템의 개략적인 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 결정화 방법에서 레이저 2회 조사(two shots) 구현에서 각 조사 시 해당 레이저의 플루언스(fluence)를 찾기 위해 TRR(Time-resolved reflectivity) signal을 통한 두 개의 레이저 펄스 시그널을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 결정화 방법에서 2nd shot을 실행하는 과정에서 냉각 구간과 레이저 펄스 시그널을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법을 실행하기 전의 실리콘 박막의 SEM 사진,
도 7은 본 발명에 따른 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법을 실행하기 후의 실리콘 박막의 SEM 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막의 결정화 방법의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막의 결정화 방법은, 레이저광을 조사하여 비정질 실리콘 박막의 다결정화를 위한 결정화 방법에 있어서, 준비된 비정질 실리콘 박막으로 펄스레이저를 조사할 수 있는 레이저 소스와 TRR신호를 받을 수 있는 헬륨-네온(He-Ne) 레이저를 조사할 수 있는 헬륨-네온 레이저 소스를 각각 준비하고, 두 개의 상기 레이저 소스에서 반사되는 반사광을 획득할 수 있는 검출부를 각각 구비하여 레이저 조사를 통해 플루언스(fluence)에 따른 실리콘 박막의 TRR(Time-resolved reflectivity) 신호를 획득하도록 구성하며, 상기 펄스 레이저 소스의 레이저를 임의의 간격을 두고 2회 조사(two shots)하되, 2회 조사를 위한 레이저의 조건 파라미터는 첫 번째(1회) 조사에 따른 상기 실리콘 박막의 용융된 값에 해당하는 TRR 시그널이 증가된 후 다시 상기 TRR 시그널이 감소되는 시점에서 두 번째 펄스 레이저를 조사하여 비정질 실리콘(a-Si)의 결정 구조를 다결정 실리콘(poly silicon)으로 결정화한다.
본 발명에 따른 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법은, 펄스 레이저를 연속적으로 2회 조사하여 다결정의 결정을 보다 우수하게 개질시킬 수 있도록 첫 번째 펄스 레이저 조사 후 두 번째 펄스 레이저를 조사할 구간을 검출하여 그 구간에 해당하는 실리콘 박막의 냉각 구간에서 두 번째 펄스 레이저를 조사함으로써 보다 우수한 다결정 실리콘 박막을 획득할 수 있는 것을 주요 기술적 요지로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법을 위한 시스템의 개략적인 구성도이다. 도시된 바와 같이 다결정 결정화 방법을 구현하기 위한 시스템으로 비정질 실리콘 박막에 펄스 레이저를 출사하는 펄스 레이저 소스(100)와, 헬륨-네온 레이저 소스(110), 각각의 소스에서 출사된 광이 실리콘 박막(200)에 입사된 후 반사광을 획득하는 각각의 포토 디텍터(120, 130), 그리고 상기 포토 디텍터에서 검출된 신호값을 모니터링하기 위한 오실러스코프(oscilloscope ; 140)를 포함한다.
펄스 레이저는 박막에 어닐링을 하기 위한 용도이며, 헬륨-네온 레이저는 펄스 레이저의 빔 크기보다 작으며, 같은 대상에 조사된다. 이 레이저의 용도는 632nm 파장을 가지며, 펄스 레이저가 조사 시 함께 해당 대상 박막에 조사하여 헬륨-네온 레이저의 빔을 감지하는 디텍터에 신호를 만들어주게 되는데, 이 신호는 박막에서의 반사도에 해당한다. 조사되기 전에는 고체 상태(여기서는 amorphous Si)이고, 조사되는 기간에는 용융되어 액체 상태로 변하게 되면(l-Si이라고 표현함) 박막의 반사도가 증가되어 해당 디텍터의 신호값이 증가되어 나온다. 또한, 조사가 끝난 후, 냉각기간을 거치면, 박막은 다시 고체 상태로 결정화를 시작하는데, 해당 결정 상태에 따라서 박막에서의 반사도가 결정된다.
일반적으로 비정질 실리콘(amorphous Si) 보다 다결정 실리콘(poly-Si)의 반사도가 높다. 레이저 어닐링된 박막은 100% poly-Si 이 아니므로 amorphous Si 보다 반사도가 높지 않고, 높게 나오는 부분은 공정 창에서 극히 일부분이다. 이렇게 반사도에 해당하는 신호를 보여주는 것을 TRR(Time-resolved reflectivity)이라하고, 박막의 상변환이 수십 ns에서 이루어지므로, 해당 반사도의 신호 또한 수십 ns에서 이루어진다.
도 3은 본 발명에 따른 펄스 레이저 시스템의 개략적인 구성도이다. 본 발명에서 사용되는 펄스 레이저 소스는 P편광 레이저 발진기(101), S편광 레이저 발진기(102)로 각각 구성되고, 각 레이저 발진기에서 출력되는 λ/2 플레이트(103)를 통과한 후 TFP(Thin Film Polarizer)를 통해 하나의 광으로 합쳐서(mux) 펄스 레이저광을 출사하게 된다.
여기서 본 발명은 펄스 레이저 소스를 이용하여 2회 조사(two shots)를 비정질(morphous) 실리콘 박막에 조사하여 결정 구조를 개질시킴으로써 다결정 구조의 grain 크기를 크게 개질시킴으로써 결과적으로 그레인바운더리(grain boundary)를 줄임으로써 특성의 우수성을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 결정화 방법에서 레이저 2회 조사 구현에서 레이저의 fluence를 찾기 위해 TRR signal에서의 냉각 구간과 레이저 펄스 시그널을 나타낸 도면이다.
본 발명의 결정화 방법은, 유리 기판 또는 Si기판의 점착성 향상 및 오염방지용으로 증착되는 산화 막 위에 비정질 실리콘 막을 약 4000 내지 7,500 Å 정도의 두께로 증착하고, 이 비정질 실리콘 막에 레이저를 조사하여 비정질 실리콘 막을 다결정 실리콘 막으로 결정화 시킨다. 조사하는 레이저의 에너지 밀도 즉, 레이저 플루언스(fluence)가 결정화에 영향을 끼친다.
도 4에서 보면, TRR1은 532nm 레이저를 조사하기 전의 상태값에 해당하며, TRR2는 조사한 후 TRR 신호가 지속적 안정한 상태값을 나타내고 있다. 도 4를 참고하여 레이저 밀도에 따른 조사 타이밍을 결정한다. 여기서 본 발명의 주요 기술적 요지를 실현하기 위하여 레이저 펄스 2회 조사(two shots)를 하기 위한 방법을 서술한다.
2회 조사의 최적값을 구하기 위하여 우선 첫 번째 샷(shot)에 대한 레이저 플루언스(fluence)를 획득한다. 1st 레이저 펄스를 위하여 조건 파라미터를 설정하는 것으로써, 레이저 fluence의 범위(상한값, 하한값)를 설정하고 레이저 fluence 하한값부터 증가할 양, 즉 증가량을 설정한다. 그리고, 최적 TRR2 값을 0으로 설정한 후 최적 플루언스(fluence)를 하한값으로 설정한다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 레이저를 a-Si 박막에 한 pulse(즉, 1 shot) 조사한다. TRR1과 TRR2의 값을 비교하여 TRR2이 큰 값이 될 때까지 레이저 fluence의 값을 증가량만큼 증가하여 1의 과정을 수행한다. 만약 증가된 레이저 fluence값이 상한값을 넘어가면 마지막 과정으로 간다. TRR2 값이 최적 TRR2 값보다 크면 현재 레이저 fluence 값을 레이저 최적 fluence으로 설정하고, 현재 TRR2값을 최적 TRR2로 설정한다. 마지막으로 설정된 레이저 최적 fluence가 2회 조사에 사용하여 결정화 과정을 진행한다.
도 5는 본 발명에 따른 결정화 방법에서 2nd shot을 실행하는 과정에서 냉각 구간과 레이저 펄스 시그널을 나타낸 도면이다.
2회 조사(two shots)의 최적값을 구하기 위하여 두 번째 샷에 대한 레이저 플루언스(fluence)를 획득한다.
앞서 설명한 바와 같이 최적의 1st shot을 찾은 후에 2nd shot을 위한 레이저 fluence 값을 구해야 한다. 구하는 과정은 다음과 같다.
도 5를 참조하면, one shot이 조사된 TRR 관련 그림을 보여준다. a-Si가 용융되어 액체 상태로 변화되어 TRR 신호가 증가되다가 냉각되면 TRR 신호가 감소되고 p-Si로 변화되면 해당 TRR 상태값으로 유지하게 된다. 여기서 냉각(cooling)구간이 나타나는데, 1st shot의 fluence 에 따라서 냉각시간은 달라지지만, 수백 ns 정도가 일반적이다. Grain 이 큰 결정을 가진 p-Si을 얻기 위해서는 냉각시간을 지연시킬 필요가 있다. 2nd shot은 이러한 용도로 사용되며, 냉각이 시간 되는 시점에 사용된다.
도 6은 본 발명에 따른 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법을 실행하기 전의 실리콘 박막의 SEM 사진, 도 7은 본 발명에 따른 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법을 실행하기 후의 실리콘 박막의 SEM 사진이다. 도 7은 투샷 레이저를 이용하여 개질된 상태로써, TRR 결과로 TRR2 - TRR1 값이 제일 큰 경우 Grain 사이즈도 크게 나오며, 좋은 다결정 실리콘 특성을 확보할 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 비정질 실리콘 박막의 개질 변화를 통해 다결정으로 결정화하고자 할 때 레이저를 2회 조사할 때 최적화된 타이밍을 결정하여 개질시킴으로써 높은 다결정 우수성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 펄스 레이저
101 : p 편광
102 : s 편광
103 : λ/2 플레이트
104 : TFP(Thin Film Polarizer)
110 : 헬륨 네온 레이저
120 : 포토 디텍터
130 : 포토 디텍터
140 : 오실로스코프
200 : a-Si 타겟
210 : 스테이지

Claims (7)

  1. 레이저광을 조사하여 비정질 실리콘 박막의 다결정화를 위한 결정화 방법에 있어서,
    준비된 비정질 실리콘 박막으로 펄스레이저를 조사할 수 있는 펄스 레이저 소스와 TRR(Time-Resolved Reflectivity, 용융값)을 측정하기 위한 헬륨-네온(He-Ne) 레이저를 조사할 수 있는 헬륨-네온 레이저 소스를 각각 준비하고, 두 개의 상기 레이저 소스에서 반사되는 반사광을 획득할 수 있는 검출부를 각각 구비하여 레이저 조사를 통해 플루언스(fluence)에 따른 실리콘 박막의 TRR 신호를 획득하도록 구성하며,
    상기 펄스 레이저 소스는 P편광 레이저 발진기, S편광 레이저 발진기로 각각 구성되고, 각 레이저 발진기에서 출력되는 λ/2 플레이트를 통과한 후 TFP(Thin Film Polarizer)를 통해 하나의 광으로 합쳐서(mux) 펄스 레이저광을 출사하게 되고,
    상기 펄스 레이저 소스의 레이저를 임의의 간격을 두고 2회 조사(two shots)하되, 2회 조사를 위한 레이저의 조건 파라미터는 검출광을 비정질 실리콘 박막에 조사하여 디텍터로 검출된 TRR 신호를 모니터링하여 결정하며, 이는 상기 첫 번째(1회) 조사에 따라 비정질 실리콘이 용융되어 액체 상태로 변하게 되면 박막의 반사도가 증가되고, 냉각되면 실리콘 박막의 반사도가 감소함에 따라 상기 TRR 신호가 감소되는 시점에서 두 번째 펄스 레이저를 조사하여 비정질 실리콘(a-Si)의 결정 구조를 다결정 실리콘(polysilicon)으로 고체 상태로 결정화하며,
    상기 검출광을 비정질 실리콘 박막에 조사하여 박막의 반사도의 변화를 통해 검출하는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비정질 실리콘박막은,
    4000 내지 7500Å의 두께를 가지는 실리콘박막에 해당하는 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 펄스 레이저 소스는,
    532nm 펄스 레이저 소스광을 사용하는 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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