KR101636083B1 - 레이저 어닐링 장치 - Google Patents

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Abstract

미싱 펄스(missing pulse)의 발생을 신속하게 판정한다. 셔터의 개폐 타이밍에 의해 미싱 펄스의 발생을 오판정 하게 되는 것을 방지한다.
셔터 개방 신호(b)의 상승으로부터 소정의 기간 G 내에 역치(r) 이상의 빔 센서 신호(b)가 검지되지 않을 경우에 미싱 펄스가 있었다고 판정한다. n을 자연수로 하고, α를 셔터의 개방 타이밍의 최대 편차 시간으로 할 때, n×T＋α＜G＜(n＋1)×T―α로 한다.
n 미싱 펄스가 발생했을 때, 즉시 미싱 펄스의 발생을 판정할 수 있다. 셔터의 개폐 타이밍에 의해 미싱 펄스의 발생을 오판정 하게 되는 일이 없다.

Description

레이저 어닐링 장치{LASER ANNEALING APPARATUS}
본 발명은, 레이저 어닐링 장치(Laser Annealing Apparatus)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 미싱 펄스(missing pulse)의 발생을 신속하게 판정할 수 있는 동시에, 레이저 광로(光路)의 도중에 있는 셔터의 개폐 타이밍에 의해 미싱 펄스의 발생을 오판정 하는 것을 방지할 수 있는 레이저 어닐링 장치에 관한 것이다.
종래, 펄스형의 레이저광을 수광(受光)하고, 수광 레벨이 소정 레벨 이상의 펄스 수를 소정의 작업 공정 기간 중에 계수(計數)하여, 소정의 작업 공정 기간 중에 계수되어야 하는 펄스 수에 근거하는 기준치보다 계수치가 적을 때에 미싱 펄스가 발생했다고 판정하는 펄스형 레이저광의 검출 장치가 알려져 있다(예를 들면, 일본국 특허 문헌 1 참조.).
한편, 펄스형 레이저광을 수광하고, 수광 강도가 소정 규격치를 하회하는 펄스 수를 소정의 기간(예를 들면, 펄스형 레이저광을 20회 조사(照射)하는 기간)중에 계수하여 소정의 기간 중의 계수치가 소정 수 이상일 때에 미싱 펄스가 발생했다고 판정하는 레이저 어닐링 장치가 알려져 있다(예를 들면, 일본국 특허 문헌 2 참조.).
[특허 문헌 1] 일본국 특개 평5-1114호 공보 [특허 문헌 2] 일본국 특개 2002-158186호 공보
상기 종래의 펄스형 레이저광의 검출 장치나 레이저 어닐링 장치(Laser annealing apparatus)에서는, 소정의 작업 공정 기간이나 소정의 기간이 종료될 때까지 미싱 펄스의 발생을 판정할 수 없는 문제점이 있었다. 또 소정의 작업 공정 기간이나 소정 기간의 개시 타이밍(이것은 전자적인 타이밍이며 정확하다)에 대한 레이저광로의 도중에 있는 셔터의 개폐 타이밍(이것은 기계적인 타이밍이며 정확도가 떨어진다)의 편차에 따라서는 계수치에 오차가 발생하고, 미싱 펄스의 발생을 오판정 하게 되는 문제점이 있었다.
그래서 본 발명의 목적은 미싱 펄스의 발생을 신속하게 판정할 수 있는 동시에, 레이저 광로(光路)의 도중에 있는 셔터의 개폐 타이밍에 의해 미싱 펄스의 발생을 오판정 하게 되는 문제를 방지할 수 있는 레이저 어닐링 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 실현하기 위한 기술수단으로서의 본 발명의 제1구성특징은 소정의 폭을 갖는 레이저 빔을 주기 T의 펄스 형으로 기판(P)에 조사하고, 또 조사 위치를 상기 폭 방향으로 소정의 피치(pitch)로 이동하는 레이저 어닐링 장치로서, 레이저 빔 강도를 검출하는 빔 센서 수단(4)과, 상기 빔 센서 수단(4)으로 얻어진 레이저 빔 강도와 소정의 역치(threshold value)를 비교하는 컴퍼레이터(comparator) 수단(5)과, 셔터(9)가 개방된 타이밍을 검출하는 셔터 센서 수단(10)과, 상기 셔터(9)가 개방된 타이밍으로부터 소정의 기간 G 내에 상기 역치 이상의 레이저 빔 강도가 검지되지 않을 경우에 미싱 펄스가 있었다고 판정하는 미싱 펄스 판정 수단(18)을 구비하고, n을 자연수로 하고, α를 셔터(9)의 개방 타이밍의 최대 편차 시간으로 할 때, n×T＋α＜G＜(n＋1)×T―α인 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치(100)를 제공한다.
상기 제1의 관점에 의한 레이저 어닐링 장치(100)에서는, 펄스 수의 계수(計數)를 실행하지 않고, 셔터(9)가 개방된 타이밍으로부터 소정의 기간 G에 역치 이상의 레이저 빔 강도가 검지되지 않을 경우에 n개의 미싱 펄스가 있었다고 판정한다. 이것에 의해, 미싱 펄스의 발생을 신속하게 판정할 수 있다. 또 셔터(9)의 개방 타이밍의 최대 편차 시간 a를 기간 G로 고려하고 있기 때문에, 셔터(9)의 개폐 타이밍에 의해 미싱 펄스의 발생을 오판정 하게 되는 일도 없다.
본 발명의 제2구성특징에 따르면, 본 발명은, 상기 제1구성특징에 의한 레이저 어닐링 장치에 있어서, n=3 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치(100)를 제공한다.
상기 제2구성특징에 따른 레이저 어닐링 장치(100)에서는, 셔터(9)가 개방된 타이밍으로부터 3펄스 이상 연속하여 레이저 빔 강도가 역치 이상이 되지 않았을 때에 미싱 펄스가 되었다고 판정한다. 이것에 의해, 1, 2 펄스의 미싱으로는 품질상의 문제가 발생하지 않는 경우에 미싱 펄스의 발생이라고 판정해 버리는 것을 회피할 수 있다.
제3구성특징에 따르면, 본 발명은 상기 제 1 또는 제 2 구성특징에 의한 레이저 어닐링 장치에 있어서, 상기 빔 센서 수단(4)은, 기판(P)의 단면으로부터의 누설광(漏洩光)을 수광(受光)하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치(200)를 제공한다.
상기 제3구성특징에 의한 레이저 어닐링 장치(200)에서는, 기판(P)의 단면으로부터의 누설광을 수광한다. 이 누설광은 기판(P) 내를 통과해 온 레이저 광이나 기핀(P)에서 발생하는 형광이지만, 이것들은 기판(P)까지의 광학계의 열화(劣化)나 기판(P)의 품질의 열화의 정보를 포함하고 있다. 그래서 광학계의 열화나 기판(P)의 품질의 열화를 미싱 펄스의 발생으로서 검출할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 레이저 어닐링 장치에 의하면, 미싱 펄스의 발생을 신속하게 판정할 수 있다. 또 셔터의 개폐 타이밍에 의해 미싱 펄스의 발생을 오판정 하게 되는 일도 없다.
도 1은, 실시 예 1에 관한 레이저 어닐링 장치의 셔터 폐쇄시를 도시하는 구성 설명도이다.
도 2는, 실시 예 1에 관한 레이저 어닐링 장치의 셔터 개방시를 도시하는 구성 설명도이다.
도 3은, 정상 시의 셔터 센서 신호 동기의 각 신호의 타이밍을 도시하는 타이밍 도이다.
도 4는, 2 미싱 펄스(missing pulse) 시의 셔터 센서 신호 동기의 각 신호의 타이밍을 도시하는 타이밍 도이다.
도 5는, 3 미싱 펄스 시의 셔터 센서 신호 동기의 각 신호의 타이밍을 도시하는 타이밍 도이다.
도 6은, 도 3의 다음 동작의 각 신호의 타이밍을 도시하는 타이밍 도이다.
도 7은, 도 6의 다음 동작의 각 신호의 타이밍을 도시하는 타이밍 도이다.
도 8은, 도 7의 다음 동작의 각 신호의 타이밍을 도시하는 타이밍 도이다.
도 9는, 실시 예 2에 관한 레이저 어닐링 장치의 셔터 폐쇄시의 상태를 도시하는 구성 설명도이다.
도 10은, 실시 예 2에 관한 레이저 어닐링 장치의 셔터 개방시의 상태를 도시하는 구성 설명도이다.
이하, 도면에 도시하는 실시의 형태에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 이것에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
- 실시 예 1-
도 1은, 실시 예 1에 관한 레이저 어닐링 장치(100)를 도시하는 구성 설명도이다.
이 레이저 어닐링 장치(Laser annealing apparatus)는, 주기 T(예를 들면, 3.3㎳)의 레이저 트리거신호(Laser triggering signal, a)에 따라서 펄스 형태로 레이저 빔을 출력하는 레이저 발진기(1)와, 안테나(2)와, 레이저 빔의 일부를 투과하여 다른 것을 반사하는 미러(mirror, 3)와, 빔 정형기(6)와, 소정의 폭(예를 들면 0.4㎜)을 갖는 레이저 빔을 기판(P)에 조사하는 렌즈(7)와, 빔 덤프(beam dump, 8)와, 레이저 빔의 광로(光路)에 들어가서 빔 덤프(8)로 반사하는 셔터(9)와, 셔터(9)가 레이저 빔의 광로로부터 나온 것을 검지하여 셔터 개방 신호(b)를 출력하는 셔터 개방 센서(10)와, 레이저 빔의 광로에 셔터(9)를 출입시키는 셔터 구동 액튜에이터(11)와, 기판(P)을 올려놓아 레이저 빔의 폭 방향으로 소정의 피치(예를 들면 0.04㎜)로 이동하기 위한 스테이지(13)와, X이동 모터(14)와, Y이동 모터(15)와,X이동 드라이버(16)와, Y이동 드라이버(17)와, 미러(3)를 투과한 레이저 빔을 수광하여 그 강도에 따른 빔 센서 신호(c)를 출력하는 빔 센서(4)와, 역치(r)를 출력하는 역치 출력기(25)와, 빔 센서 신호(c)와 역치(r)를 비교하는 컴퍼레이터(comparator, 5)와, 기간 G(예를 들면, n=3, a=0.1㎳로 하면, G=11㎳. 3×3.3㎳＋0.1㎳＜11㎳＜4×3.3㎳―0.1㎳)를 출력하는 기간 출력기(23)와, 셔터(9)가 개방된 타이밍으로부터 기간 G의 사이에 역치(r) 이상의 빔 센서 신호(c)가 검지되지 않을 경우에 미싱 펄스가 있었다고 판정하는 미싱 펄스 판정기(18)와, 레이저 트리거 신호(a)의 출력 등을 실행하는 시스템 컨트롤러(19)를 구비하고 있다.
도 2는, 셔터(9)가 레이저 빔의 광로로 들어가서 레이저 빔을 빔 덤프(8)로 반사하고 있는 상태를 나타내고 있다.
도 3은, 미싱 펄스가 발생하지 않는 정상 동작시의 각 신호의 타이밍을 도시하는 타이밍도이다.
셔터 개방 신호(b)가 출력된 시각 t0보다 앞의 레이저 트리거 신호(a)는 웜 업(warm up) 때문이고, 이때에 출력되는 레이저 빔은 셔터(9)에서 빔 덤프(8)로 반사된다(도 2 참조).
셔터 개방 신호(b)가 출력된 시각 t0보다 나중의 레이저 트리거 신호(a)는 기판 조사 때문이고, 이때에 출력되는 레이저 빔에 의해 빔 센서 신호(c)가 출력되며, 또 컴퍼레이터 신호(d)가 출력된다(도 1 참조).
미싱 펄스 판정기(18)는, 셔터 개방 신호(b)의 상승으로부터 기간 G가 경과하기 전의 시각 t1에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되었으므로, 미싱 펄스가 있었다고 판정하지 않는다.
도 4는, 2 미싱 펄스 발생 시의 각 신호의 타이밍을 도시하는 타이밍도이다.
셔터 개방 신호(b)가 출력된 시각 t0보다 뒤, 2 펄스 분의 빔 센서 신호(c)가 출력되지 않거나, 또는 출력되어도 역치(r)보다 작으므로, 2 펄스 분의 컴퍼레이터 신호(d)가 출력되지 않는다. 그러나 셔터 개방 신호(b)의 상승으로부터 기간 G가 경과하기 전의 시각 t3에 3 펄스 째의 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되어 있다.
미싱 펄스 판정기(18)는, 셔터 개방 신호(b)의 상승으로부터 기간 G가 경과하기 전의 시각 t3에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되었으므로, 미싱 펄스가 있었다고 판정하지 않는다.
도 5는, 3 미싱 펄스 발생시의 각 신호의 타이밍을 도시하는 타이밍 도이다.
셔터 개방 신호(b)가 출력된 시각 t0보다 뒤, 3 펄스 분의 빔 센서 신호(c)가 출력되지 않거나 또는 출력되어도 역치(r)보다 작으므로, 3 펄스 분의 컴퍼레이터 신호(d)가 출력되지 않는다.
미싱 펄스 판정기(18)는, 셔터 개방 신호(b)의 상승으로부터 기간 G의 사이에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되지 않으므로, 즉시 미싱 펄스가 있었다고 판정한다.
시스템 컨트롤러(19)는, 레이저 트리거 신호(a)의 출력을 정지하는 동시에 셔터(9)를 닫는다.
도 6은, 도 3 동작의 다음 동작을 도시하고 있다.
도 3에서 시각 t1에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되면, 미싱 펄스 판정기(18)는 시각 t1의 컴퍼레이터 신호(d)의 상승으로부터 기간 G의 사이에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력될지의 여부로 미싱 펄스가 있었는지의 여부를 판정하도록 동작을 바꾼다.
도 6에서는, 시각 t1의 컴퍼레이터 신호(d)의 상승으로부터 기간 G가 경과하기 전의 시각 t2에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되었으므로, 미싱 펄스가 있었다고 판정하지 않는다.
도 7은, 도 6 동작의 다음 동작을 도시하고 있다.
도 6에서 시각 t2에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되면, 미싱 펄스 판정기(18)는 시각 t2의 컴퍼레이터 신호(d)의 상승으로부터 기간 G의 사이에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되는지의 여부로 미싱 펄스가 있었는지의 여부를 판정하도록 동작을 바꾼다.
도 7에서는, 시각 t2의 컴퍼레이터 신호(d)의 상승으로부터 2 펄스분의 빔 센서 신호(c)가 출력되지 않거나 또는 출력되어도 역치(r)보다도 작으므로, 2 펄스 분의 컴퍼레이터 신호(d)가 출력되지 않는다. 그러나 시각 t2의 컴퍼레이터 신호(d)의 상승으로부터 기간 G가 경과하기 전의 시각 t5에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되어 있다.
미싱 펄스 판정기(18)는, 시각 t2의 컴퍼레이터 신호(d)의 상승으로부터 기간 G가 경과하기 전의 시각 t5에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되었으므로, 미싱 펄스가 있었다고 판정하지 않는다.
도 8은, 도 7 동작의 다음 동작을 도시하고 있다.
도 7에서 시각 t5에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되면, 미싱 펄스 판정기(18)는 시각 t5의 컴퍼레이터 신호(d)의 상승으로부터 기간 G의 사이에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되는지의 여부로 미싱 펄스가 있었는지의 여부를 판정하도록 동작을 바꾼다.
도 8에서는, 시각 t5의 컴퍼레이터 신호(d)의 상승으로부터 3 펄스 분의 빔 센서 신호(c)가 출력되지 않거나 또는 출력되어도 역치(r)보다 작으므로, 3 펄스 분의 컴퍼레이터 신호(d)가 출력되지 않는다.
미싱 펄스 판정기(18)는, 시각 t5의 컴퍼레이터 신호(d)의 상승으로부터 기간 G의 사이에 컴퍼레이터 신호(d)가 입력되지 않으므로, 즉시 미싱 펄스가 있었다고 판정한다.
시스템 컨트롤러(19)는, 레이저 트리거 신호(a)의 출력을 정지하는 동시에 셔터(9)를 닫는다.
실시 예 1의 레이저 어닐링 장치(100)에 의하면, 다음의 효과가 얻어진다.
⑴ 3 미싱 펄스가 발생했을 때, 즉시 미싱 펄스의 발생을 판정할 수 있다.
⑵ 셔터(9)의 개폐 타이밍에 의해 미싱 펄스의 발생을 오판정 하는 경우가 발생하지 않는다..
⑶ n과 a를 파라메타(parameter)로서 주기 G를 설정 변경할 수 있다.
⑷ 셔터(9)의 폐쇄시뿐만 아니라, 조사(照射) 중에도 미싱 펄스의 발생을 검출할 수 있다.
- 실시 예 2 -
도 9, 도 10은 실시 예 2에 관한 레이저 어닐링 장치(200)를 도시하는 구성 설명도이다. 도 9는 셔터(9)가 개방시의 상태이고, 도 10은 셔터(9)가 폐쇄시의 상태이다.
이 레이저 어닐링 장치(200)는, 기판(P)의 단면으로부터의 누설광(L)을 수광하도록 빔 센서(4)가 설치되어 있는 점과, 렌즈(7)의 뒤에 셔터(9)가 설치되어 있는 점이 실시 예 1에 관한 레이저 어닐링 장치(100)와 다르다.
실시 예 2의 레이저 어닐링 장치(200)에 의하면, 실시 예 1의 레이저 어닐링 장치(100)의 효과에 더하여 다음의 효과를 얻을 수 있다.
⑸ 광학계의 열화(劣化)나 기판(P)의 품질의 열화를 미싱 펄스의 발생으로서 검출할 수 있다.
본 발명의 레이저 어닐링 장치는, 예를 들면 유리 기판 위에 형성된 비정질 실리콘 반도체층을 다결정 실리콘 반도체층화 하는 처리에 이용할 수 있다.
1…레이저 발진기 2…안테나
3…미러(mirror) 4…빔 센서
5…컴퍼레이터(comparator) 6…빔 정형기
7…렌즈 8…빔 덤프(Beam dump)
9…셔터 10…셔터 개방 센서
11…셔터 구동 액튜에이터 13…스테이지(stage)
14…X이동 모터 15…Y이동 모터
16…X이동 드라이버 17…Y이동 드라이버
18…미싱 펄스(missing pulse) 판정기
19…시스템 컨트롤러 23…기간 출력기
25…역치(threshold value) 출력기 P…기판

Claims (3)

  1. 소정의 폭을 갖는 레이저 빔을 주기 T의 펄스형으로 기판(P)에 조사(照射)하고, 또 조사 위치를 상기 폭 방향으로 소정의 피치로 이동하는 레이저 어닐링 장치(Laser annealing apparatus)로서, 레이저 빔 강도를 검출하는 빔 센서 수단(4)과, 상기 빔 센서 수단(4)에서 얻어진 레이저 빔 강도와 소정의 역치(threshold value)를 비교하는 컴퍼레이터(comparator)수단과 셔터(9)가 개방된 타이밍을 검출하는 셔터 센서 수단(10)과, 상기 셔터(9)가 개방된 타이밍으로부터 소정의 기간 G 내에 상기 역치 이상의 레이저 빔 강도가 검지되지 않을 경우에 미싱 펄스가 있었다고 판정하는 미싱 펄스 판정 수단(18)을 구비하고, n을 자연수로 하고, α를 셔터(9)의 개방 타이밍의 최대 편차 시간으로 할 때, n×T＋α＜G＜ (n＋1)×T―α인 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치(100).
  2. 제 1항에 있어서,
    n=3 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치(100).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 빔 센서 수단(4)은, 기판(P)의 단면으로부터의 누설광(漏洩光)을 수광(受光)하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치(200).
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