KR102480839B1 - 레이저 결정화 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

레이저 결정화 장치는 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생 모듈, 상기 레이저 빔의 경로를 가이드 하는 광학 모듈, 비정질 박막을 포함하는 대상 기판을 탑재하고 X축 및 Y축 방향으로 이동 가능한 스테이지를 포함하는 결정화 챔버, 및 직사각 형상의 단면을 갖는 레이저 빔을 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔으로 변형하고, 상기 틸트 레이저 빔을 상기 스테이지 상에 수직 방향으로 출사하는 틸트 굴절 렌즈를 포함한다. 이에 의해, 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔을 대상 기판에 수직으로 조사하고 스테이지를 기울이지 않고 한 방향으로만 이동하여 결정화 공정을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 스테이지를 한 방향으로만 움직이므로 스테이지 리플을 감소시킬 수 있다. 또한, 스캔 영역의 시작 부분부터 끝 부분까지 기준 축에 대해 동일한 간격으로 유지될 수 있다. 이에 따라서 대상 기판에 비결정화 영역이 발생되는 것을 막을 수 있다.

Description

레이저 결정화 장치 및 이의 구동 방법{LASER ANNEALING APPARATUS AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 레이저 결정화 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 결정화 불량을 감소하기 위한 레이저 결정화 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 비정질 실리콘(a-Si)은 전하 운반체인 전자의 이동도 및 개구율이 낮고 CMOS 공정에 부합되지 못하는 단점이 있다. 반면에, 다결정 실리콘(Poly-Si)은 화소를 구동하는 구동회로를 화소의 TFT 공정과 동일한 공정으로 기판 상에 직접 형성할 수 있다. 따라서 다결정 실리콘 TFT를 이용하여 TFT 어레이 기판의 제조할 경우 생산성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이러한 다결정 실리콘 TFT는 저온 조건에서 제조하는 방법으로는 고상 결정화법(Solid Phase Crystallization, SPC), 금속유도 결정화법(Metal Induced Crystallization, MIC), 금속유도측면 결정화법(Metal Induced Lateral Crystallization, MILC), 엑시머 레이저 열처리법(Excimer Laser Annealing, ELA) 등이 있다. 특히, OLED 또는 LCD 의 제조 공정에서는 높은 에너지를 갖는 레이저 빔을 이용하여 결정화하는 엑시머 레이저 열처리법(ELA)을 사용한다.
본 발명의 일 목적은 결정화 불량을 감소하기 위한 레이저 결정화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 레이저 결정화 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 장치는 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생 모듈, 상기 레이저 빔의 경로를 가이드 하는 광학 모듈, 비정질 박막을 포함하는 대상 기판을 탑재하고 X축 및 Y축 방향으로 이동 가능한 스테이지를 포함하는 결정화 챔버, 및 직사각 형상의 단면을 갖는 레이저 빔을 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔으로 변형하고, 상기 틸트 레이저 빔을 상기 스테이지 상에 수직 방향으로 출사하는 틸트 굴절 렌즈를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 스테이지는 X축 방향으로만 이동할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 틸트 레이저 빔은 X축과 평행하는 단변 및 Y축에 대해 기울어진 장변을 포함하는 평행사변 형상의 단면을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광학 모듈은 상기 레이저 빔을 상기 결정화 챔버 측으로 반사하는 복수의 반사 미러들 및 상기 반사 미러들로부터 반사된 레이저 빔을 상기 결정화 챔버 측으로 투과하는 제1 윈도우를 포함하고, 상기 제1 윈도우는 상기 틸트 굴절 렌즈를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 결정화 챔버는 상기 광학 모듈로부터 출사된 레이저 빔이 입사되는 제2 윈도우를 더 포함하고, 상기 제2 윈도우는 상기 틸트 굴절 렌즈를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 결정화 챔버는 상기 광학 모듈로부터 출사된 레이저 빔이 입사되는 제2 윈도우, 상기 제2 윈도우를 통해 입사된 레이저 빔을 상기 틸트 굴절 렌즈 측으로 반사하는 반사 미러를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 틸트 레이저 빔이 상기 대상 기판에 조사된 조사 영역은 이전에 조사된 조사 영역과 부분적으로 중첩할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 틸트 레이저 빔에 의해 스캔 된 상기 대상 기판의 스캔 영역은 시작 부분부터 끝 부분까지 상기 X축에 대해서 동일한 간격을 유지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캔 영역은 Y축에 대해 기울어진 평행사변 형상일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 레이저 빔은 펄스 레이저일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 대상 기판은 표시 장치용 TFT 어레이 기판의 모기판일 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 장치의 구동 방법은 레이저 빔을 발생하는 단계, 직사각 형상의 단면을 갖는 레이저 빔을 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔으로 변형하는 단계, 및 상기 틸트 레이저 빔을 비정질 박막을 포함하는 대상 기판이 탑재된 스테이지 상에 수직 방향으로 조사하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 상기 스테이지를 X축 방향으로만 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 틸트 레이저 빔은 X축과 평행하는 단변 및 Y축에 대해 기울어진 장변을 포함하는 평행사변 형상의 단면을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 틸트 레이저 빔의 단면은 Y축에 대해 -1 도 기울어진 장변을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 틸트 레이저 빔이 상기 대상 기판에 조사된 조사 영역은 이전에 조사된 조사 영역과 부분적으로 중첩할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 틸트 레이저 빔에 의해 스캔 된 상기 대상 기판의 스캔 영역은 시작 부분부터 끝 부분까지 상기 X축에 대해서 동일한 간격을 유지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캔 영역은 Y축에 대해 기울어진 평행사변 형상일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 대상 기판은 표시 장치용 TFT 어레이 기판의 모기판일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 레이저 빔은 펄스 레이저일 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 레이저 결정화 장치는 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔을 대상 기판에 수직으로 조사함으로써 스테이지를 기울이지 않고 한 방향으로만 이동하여 결정화 공정을 수행할 수 있다.
따라서, 상기 스테이지를 한 방향으로만 움직이므로 스테이지 리플을 감소시킬 수 있고 또한, 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔을 대상 기판 상에 수직으로 조사함으로써 스캔 영역의 시작 부분부터 끝 부분까지 기준 축에 대해 동일한 간격으로 유지될 수 있다. 이에 따라서 대상 기판에 비결정화 영역이 발생되는 것을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치에 의한 결정화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 블록도이다.
도 7은 제1 비교예에 따른 레이저 결정화 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 제2 비교예에 따른 레이저 결정화 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치에 의해 제조된 TFT 어레이 기판의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 상기 레이저 결정화 장치는 레이저 발생 모듈(100), 광학 모듈(200) 및 결정화 챔버(300)를 포함한다.
상기 레이저 발생 모듈(100)은 결정화를 위한 레이저 빔을 생성한다. 상기 레이저 빔은 펄스 레이저 일 수 있다. 상기 레이저 발생 모듈(100)에서 생성된 라인 형상의 레이저 빔(LA_O)을 생성하고, 상기 레이저 빔의 단면은 직사각 형상을 가질 수 있다.
상기 레이저 빔(LA_O)은 엑시머 레이저 빔으로 대상 기판(10)에 형성된 비정질 박막을 결정화하기 위해 사용된다. 상기 비정질 박막은 비정질 실리콘을 포함할 수 있으며, 저압 화학 증착법, 상압화학 증착법, PECVD(Plasma enhanced chemical vapor deposition) 법, 스퍼터링법, 진공 증착(Vacuum evaporation) 법 등의 방법으로 형성될 수 있다.
상기 광학 모듈(200)은 상기 레이저 빔의 경로를 가이드 하는 제1 반사 미러(210), 제2 반사 미러(230) 및 제1 윈도우(250)를 포함한다.
상기 제1 반사 미러(210)는 상기 레이저 빔(LA_O)을 제2 반사 미러(230) 측으로 반사시킨다. 상기 제1 반사 미러(210)는 상기 레이저 빔(LA_O)의 입사각 보다 큰 출사 각으로 반사할 수 있다.
상기 제2 반사 미러(230)는 상기 레이저 빔(LA_O)을 상기 결정화 챔버(300) 측으로 반사한다.
상기 제1 윈도우(250)는 상기 광학 모듈(200)에 배치되고, 상기 광학 모듈(200)로부터 발생한 레이저 빔(LA_O)은 상기 제1 윈도우(250)를 통해 상기 결정화 챔버(300) 측으로 제공될 수 있다.
상기 결정화 챔버(300)는 제2 윈도우(310), 스테이지(330), 스테이지 구동부(350)를 포함한다.
상기 제2 윈도우(310)는 상기 결정화 챔버(300)에 배치되고, 상기 제2 윈도우(310)를 통해 상기 광학 모듈(200)로부터 제공된 레이저 빔(LA_O)이 입사된다.
도 2를 참조하면, 상기 제2 윈도우(310)는 틸트 굴절을 갖는 물질이 코팅되거나 필름으로 부착된 틸트 굴절 렌즈(400)를 포함한다. 상기 틸트 굴절 렌즈(400)는 입사되는 직사각 형상의 단면을 갖는 레이저 빔(LA_O)을 장변이 일정 각도(θ)로 기울어진 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔(LA_T)으로 변형한다.
예를 들면, 상기 틸트 굴절 렌즈(400)는 단면이 Y축과 평행한 장변과 X축과 평행한 단변을 갖는 직사각 형상의 레이저 빔(LA_O)을 수신하고, 상기 레이저 빔(LA_O)을 Y축에 대해서 일정 각도(θ)로 기울어진 장변과 X축과 평행한 단변을 가지는 평행사변 형상의 틸트 레이저 빔(LA_T)으로 변형한다. 상기 일정 각도(θ)는 -1 도일 수 있다. 상기 일정 각도(θ)는 공정 조건에 따라서 다양하게 설정될 수 있다.
상기 틸트 레이저 빔(LA_T)은 결정화하기 위한 대상 기판(10)에 조사될 수 있다.
상기 스테이지(330)는 대상 기판(10)이 탑재되고, 상기 대상 기판(10)은 결정화를 위한 비정질 박막을 포함한다.
상기 스테이지 구동부(350)는 결정화 방식에 따라서 상기 스테이지(330)를 X축 및 Y축으로 이동시킬 수 있고, 또한 X축 또는 Y축을 기준으로 회전시킬 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 스테이지 구동부(350)는 상기 스테이지(330)를 X축 방향으로 이동시킨다. 상기 스테이지(330)에 수직으로 조사되는 상기 틸트 레이저 빔(LA_T)은 X축 방향으로 이동하는 상기 스테이지(330) 상의 대상 기판(10)을 X축 방향으로 스캔 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 결정화 장치는 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔을 대상 기판에 수직으로 조사함으로써 스테이지를 기울이지 않고 한 방향으로만 이동하여 결정화 공정을 수행할 수 있다.
따라서, 상기 스테이지를 한 방향으로만 움직이므로 스테이지 리플을 감소시킬 수 있고 또한, 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔을 대상 기판 상에 수직으로 조사함으로써 스캔 영역의 시작 부분부터 끝 부분까지 기준 축에 대해 동일한 간격으로 유지될 수 있다. 이에 따라서 대상 기판에 비결정화 영역이 발생되는 것을 막을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치에 의한 결정화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 레이저 발생 모듈(100)은 결정화를 위한 레이저 빔(LA_O)을 생성한다(단계 S110). 상기 레이저 빔(LA_O)의 단면은 직사각 형상을 가질 수 있다. 상기 광학 모듈(200)은 제1 반사 미러(210), 제2 반사 미러(230) 및 제1 윈도우(350)를 통해 상기 레이저 빔(LA_O)을 상기 결정화 챔버(300) 측으로 빔 경로를 가이드 한다.
상기 결정화 챔버(300)에 배치된 제2 윈도우(310)에 포함된 틸트 굴절 렌즈(400)는 상기 레이저 빔(LA_O)을 변형하여 장변이 Y축에 대해 기울어진 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔(LA_T)을 생성한다(단계 S120).
상기 틸트 레이저 빔(LA_T)은 상기 스테이지(330)에 수직 방향으로 조사된다(단계 S130).
본 발명의 실시예에 따라 틸트 레이저 빔(LA_T)은 Y축에 대해 일정 각도(θ)로 기울어진 장변과 X축과 평행한 단변을 포함하는 평행사변 형상을 가진다. 예를 들면, 상기 틸트 레이저 빔(LA_T)은 상기 Y축에 대해 -1 도의 기울기 각을 가질 수 있다.
상기 스테이지(330) 위에는 대상 기판(10)이 배치된다.
상기 대상 기판(10)은 복수의 표시 셀들(10C)을 포함하는 모기판일 수 있다. 표시 셀(10C)은 표시 패널용 기판으로서, 예를 들면, LCD 패널용 TFT 어레이 기판 또는 OLED 패널용 TFT 어레이 기판일 수 있다.
상기 표시 셀(10C)은 레이저 결정화 공정을 수행하기 위한 비정질 실리콘막을 포함할 수 있다. 상기 레이저 결정화 공정에 의해 상기 표시 셀(10c)의 비정질 실리콘막은 결정화될 수 있다.
상기 스테이지(330)는 X축 방향으로만 이동한다(단계 S140).
상기 스테이지(330)가 X축 방향으로 이동함에 따라서 상기 틸트 레이저 빔(LA_T)은 X축 방향으로 상기 대상 기판(10)을 순차적으로 스캔 할 수 있다. 상기 대상 기판(10)에 조사된 상기 틸트 레이저 빔(LA_T)의 조사 영역(TLa)은 단면 형상과 동일한 상기 평행사변 형상을 가진다. 상기 틸트 레이저 빔(LA_T)의 조사 영역(TLa)은 이전에 틸트 레이저 빔(LA_T)이 조사된 이전 조사 영역과 부분적으로 중첩될 수 있다.
상기 틸트 레이저 빔(LA_T)에 의해 결정화 공정이 수행된 상기 대상 기판(10)의 스캔 영역(SA)은 시작 부분(SP)부터 끝 부분(EP)까지 X축에 대해 동일한 간격으로 유지되고, 한편, Y축에 대해서 상기 틸트 레이저 빔(LA_T)의 기울기 각(θ)에 대응하여 평행사변 형상일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 스테이지(330)는 X축 방향으로만 움직이므로 상기 스테이지(330)의 이동시 속도 변화를 정의하는 스테이지 리플(Ripple)을 저감할 수 있다.
또한, 상기 평행사변 형상의 틸트 레이저 빔(LA_T)이 X축 방향으로만 이동하는 스테이지(330)에 의해 X축 방향으로 스캔 되므로 상기 스캔 영역의 시작 부분부터 끝 부분까지 X축에 대해 동일한 간격으로 유지될 수 있다. 이에 따라서 상기 대상 기판에 비결정화 영역이 발생되는 것을 막을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 블록도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 레이저 결정화 장치는 레이저 발생 모듈(100), 제1 반사 미러(210), 제2 반사 미러(230), 제1 윈도우(250) 및 제2 윈도우(310)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 발생 모듈(100)은 상기 레이저 발생 모듈(100)은 결정화를 위한 레이저 빔을 생성한다. 상기 레이저 빔은 펄스 레이저 일 수 있다. 상기 레이저 빔은 단면이 직사각 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 반사 미러(210) 및 상기 제2 반사 미러(230)는 광학 모듈(200)에 포함될 수 있다.
상기 제1 반사 미러(210)는 상기 레이저 빔을 제2 반사 미러(230) 측으로 반사시킨다. 상기 제1 반사 미러(210)는 상기 레이저 빔의 입사각 보다 큰 출사 각으로 반사할 수 있다.
상기 제2 반사 미러(230)는 상기 레이저 빔을 상기 결정화 챔버(300) 측으로 반사한다.
상기 제1 윈도우(250)는 상기 광학 모듈(200)에 배치되고, 상기 광학 모듈(200)로부터 발생한 레이저 빔은 상기 제1 윈도우(250)를 통해 상기 결정화 챔버(300) 측으로 제공될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 상기 제1 윈도우(250)는 틸트 굴절을 갖는 물질이 코팅되거나 필름 형태로 부착된 틸트 굴절 렌즈(400)를 포함한다. 상기 틸트 굴절 렌즈(400)는 직사각 형상의 단면을 갖는 레이저 빔(LA_O)을 장변이 일정 각도(θ)로 기울어진 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔(LA_T)으로 변형할 수 있다.
예를 들면, 상기 틸트 굴절 렌즈(400)는 단면이 Y축과 평행한 장변과 X축과 평행한 단변을 갖는 직사각 형상의 레이저 빔(LA_O)을 Y축에 대해서 일정 각도(θ)로 기울어진 장변과 X축과 평행한 단변을 가지는 평행사변 형상의 틸트 레이저 빔(LA_T)으로 변형할 수 있다. 상기 일정 각도(θ)는 -1 도일 수 있다.
상기 제2 윈도우(310)는 상기 결정화 챔버(300)에 배치되고, 상기 제2 윈도우(310)를 통해 상기 광학 모듈(200)로부터 제공된 틸트 레이저 빔(LA_T)이 입사된다.
상기 틸트 레이저 빔(LA_T)은 결정화하기 위한 대상 기판(10)이 탑재된 스테이지(330)에 수직 방향으로 조사될 수 있다.
상기 스테이지(330)는 X축 방향으로만 이동하고, 상기 스테이지(330)가 X축 방향으로 이동함에 따라서 상기 틸트 레이저 빔(LA_T)은 X축 방향으로 상기 대상 기판(10)을 순차적으로 스캔 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 스테이지(330)는 X축 방향으로만 움직이므로 상기 스테이지 리플을 저감할 수 있다.
또한, 틸트 레이저 빔(LA_T)의 단면 형상이 Y축에 대해 기울어진 장변과 X축과 평행한 단변을 포함하는 평행사변 형상을 가짐으로써 스캔 영역의 시작 부분부터 끝 부분까지 X축에 대해 동일한 간격으로 유지될 수 있다. 이에 따라서 대상 기판에 비결정화 영역이 발생되는 것을 막을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 블록도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 레이저 결정화 장치는 레이저 발생 모듈(100), 제1 반사 미러(210), 제2 반사 미러(230), 제1 윈도우(250), 제2 윈도우(310) 및 틸트 굴절 모듈(500)을 포함할 수 있다.
상기 레이저 발생 모듈(100)은 결정화 공정을 위한 레이저 빔을 생성한다. 상기 레이저 빔은 펄스 레이저 일 수 있다. 상기 레이저 빔은 단면이 직사각 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 반사 미러(210) 및 상기 제2 반사 미러(230)는 광학 모듈(200)에 포함될 수 있다.
상기 제1 반사 미러(210)는 상기 레이저 빔을 제2 반사 미러(230) 측으로 반사한다. 상기 제1 반사 미러(210)는 상기 레이저 빔의 입사각 보다 큰 출사 각으로 반사할 수 있다.
상기 제2 반사 미러(230)는 상기 레이저 빔을 상기 결정화 챔버(300) 측으로 반사한다.
상기 제1 윈도우(250)는 상기 광학 모듈(200)에 배치되고, 상기 광학 모듈(200)로부터 발생한 레이저 빔은 상기 제1 윈도우(250)를 통해 상기 결정화 챔버(300) 측으로 제공될 수 있다.
상기 제2 윈도우(310)는 상기 결정화 챔버(300)에 배치되고, 상기 제2 윈도우(310)를 통해 상기 광학 모듈(200)로부터 제공된 레이저 빔(LA_O)이 입사될 수 있다.
상기 틸트 굴절 모듈(500)은 제3 반사 미러(510) 및 틸트 굴절 렌즈(530)를 포함한다. 상기 틸트 굴절 모듈(500)은 상기 결정화 챔버(300) 내에 배치될 수 있다.
상기 제3 반사 미러(510)는 상기 제2 윈도우(310)로부터 제공된 레이저 빔(LA_O)을 상기 틸트 굴절 렌즈(530) 측으로 반사한다.
상기 틸트 굴절 렌즈(530)는 직사각 형상의 단면을 갖는 레이저 빔(LA_O)을 장변이 일정 각도(θ)로 기울어진 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔(LA_T)으로 변형할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 상기 틸트 굴절 렌즈(530)는 단면이 Y축과 평행한 장변과 X축과 평행한 단변을 갖는 직사각 형상의 레이저 빔(LA_O)을 Y축에 대해서 일정 각도(θ)로 기울어진 장변과 X축과 평행한 단변을 가지는 평행사변 형상의 틸트 레이저 빔(LA_T)으로 변형할 수 있다.
상기 틸트 레이저 빔(LA_T)은 결정화하기 위한 대상 기판(10)이 탑재된 스테이지(330)에 수직 방향으로 조사될 수 있다.
상기 스테이지(330)는 X축 방향으로만 이동하고, 상기 스테이지(330)가 X축 방향으로 이동함에 따라서 상기 틸트 레이저 빔(LA_T)은 X축 방향으로 상기 대상 기판(10)을 순차적으로 스캔 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 스테이지(330)는 X축 방향으로만 움직이므로 상기 스테이지 리플을 저감할 수 있다.
또한, 틸트 레이저 빔(LA_T)의 단면 형상이 Y축에 대해 기울어진 장변과 X축과 평행한 단변을 포함하는 평행사변 형상을 가짐으로써 스캔 영역의 시작 부분부터 끝 부분까지 X축에 대해 동일한 간격으로 유지될 수 있다. 이에 따라서 대상 기판에 비결정화 영역이 발생되는 것을 막을 수 있다.
도 7은 제1 비교예에 따른 레이저 결정화 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 제1 비교예에 따른 레이저 결정화 장치의 스테이지(330)는 Y축에 대해 일정 각도(θ)로 기울어진 상태에서 X축 방향으로 이동한다. 상기 기울어진 스테이지(330) 상에는 대상 기판(10)이 탑재된다. 상기 일정 각도(θ)는 -1 도일 수 있다.
상기 기울어진 스테이지(330)에 대해 수직으로 레이저 빔이 조사된다. 제1 비교예에 따른 레이저 빔은 단면이 직사각 형상을 갖는다.
상기 레이저 빔이 조사된 상기 대상 기판(10)의 조사 영역(a)은 상기 레이저 빔의 단면 형상에 대응할 수 있다. 상기 조사 영역(a)은 Y축과 평행한 장변과 X축과 평행한 단변을 포함한다.
상기 기울어진 스테이지(330)가 X축 방향으로 이동함에 따라서 상기 레이저 빔은 X축 방향으로 상기 대상 기판(10)을 순차적으로 조사한다. 상기 레이저 빔의 조사 영역(a)은 이전 조사 영역과 부분적으로 중첩될 수 있다.
상기 레이저 빔에 의해 결정화된 스캔 영역(SA)은 시작 부분(SP)부터 끝 부분(EP)까지 X축에 대한 이격 거리가 일정하지 않고 점진적으로 변한다.
도시된 바와 같이, 상기 대상 기판(10)의 양쪽 사이드 영역에 레이저 빔이 조사되지 않은 비스캔 영역(NSA), 즉, 비결정화 영역이 발생할 수 있다.
제1 비교예에 따르면, 상기 스테이지(330)가 X축 방향으로만 움직이므로 스테이지 리플을 저감할 수 있다. 그러나, 상기 대상 기판(10)의 양쪽 사이드 영역에 레이저 빔이 조사되지 않은 비결정화 영역이 발생하는 문제점을 갖는다.
도 8은 제2 비교예에 따른 레이저 결정화 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8을 참조하면, 제2 비교예에 따른 레이저 결정화 장치의 스테이지(330)는 Y축에 대해 일정 각도(θ)로 기울어진 상태에서 X축과 Y축의 벡터 방향(VC)으로 이동한다. 상기 기울어진 스테이지(330) 상에는 대상 기판(10)이 배치된다. 상기 일정 각도(θ)는 -1 도일 수 있다.
상기 기울어진 스테이지(330)에 수직 방향으로 레이저 빔이 조사된다. 제2 비교예에 따른 레이저 빔은 단면이 직사각 형상을 갖는다.
상기 레이저 빔이 조사된 상기 대상 기판(10)의 조사 영역(a)은 상기 레이저 빔의 단면 형상에 대응할 수 있다. 상기 조사 영역(a)은 Y축과 평행한 장변과 X축과 평행한 단변을 포함한다.
상기 기울어진 스테이지(330)가 상기 벡터 방향(VC)으로 이동함에 따라서 상기 직사각 형상의 단면을 갖는 레이저 빔은 벡터 방향(VC)으로 이동하는 상기 대상 기판(10)에 순차적으로 조사한다. 상기 레이저 빔의 조사 영역(a)은 이전 조사 영역과 부분적으로 중첩될 수 있다.
제2 비교예에 따라 상기 기울어진 스테이지(330)가 벡터 방향(VC)으로 이동함에 따라서 상기 대상 기판(10)의 스캔 영역(SA)은 시작 부분(SP)부터 끝 부분(EP)까지 X축에 대해 동일한 간격으로 유지될 수 있다.
따라서, 제1 비교예와 제2 비교예를 비교하면, 제2 비교예에 따른 레이저 결정화 장치는 상기 대상 기판(10)의 양쪽 사이드 영역에 비스캔 영역(NSA)이 발생하는 것을 막을 수 있다.
그러나, 상기 스테이지(330)가 벡터 방향(VC)으로 이동함에 따라서 스테이지 리플이 증가할 수 있다. 즉, 상기 스테이지(330)를 벡터 방향(VC)으로 이동하기 위해 상기 스테이지(330)는 X축 방향 및 Y축 방향으로 함께 이동시킨다.
일반적으로 정지된 스테이지를 기준으로 X축 방향으로만 스테이지가 이동하는 경우의 리플은 약 ± 0.86 % 내지 ± 1.63 % 로 증가하고, 또한, 벡터 방향으로 스테이지가 이동하는 경우의 리플은 약 ± 2.11 % 로 증가한다.
이와 같이 상기 스테이지 리플이 증가하는 경우 상기 스테이지를 정밀하게 제어할 수 없고, 레이저 빔이 불균일하게 조사될 수 있다. 따라서 상기 스테이지 리플의 증가는 얼룩 불량과 같은 결정화 불량을 야기할 수 있다.
본 실시예에 따른 레이저 결정화 장치는 이와 같은 제1 및 제2 비교예에 따른 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 결정화 장치는 Y축에 대해 기울어진 장변과 X축과 평행한 단변을 포함하는 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔을 대상 기판에 수직으로 조사한다. 이에 따라서 스테이지를 기울이지 않고 X축 방향으로만 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기 스테이지를 X축 방향으로만 움직이므로 상기 스테이지 리플을 제2 비교예에 비해 감소시킬 수 있다.
또한, 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔을 대상 기판에 수직으로 조사함으로써 상기 대상 기판의 스캔 영역의 시작 부분부터 끝 부분까지 X축에 대해 동일한 간격으로 유지될 수 있다. 이에 따라서 제1 비교예와 같은 대상 기판에 비결정화 영역이 발생되는 것을 막을 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치에 의해 제조된 TFT 어레이 기판의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 TFT 어레이 기판은 OLED 패널용 TFT 어레이 기판(10c)일 수 있다. 상기 OLED 패널용 TFT 어레이 기판(10c)은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 결정화 장치를 이용하여 결정화 공정을 수행할 수 있다.
상기 TFT 어레이 기판(10c)은 복수의 화소들을 포함하고, 각 화소는 박막 트랜지스터(TFT), 유기 발광 소자(EL) 및 스토리지 커패시터(CST)를 포함한다.
화소가 형성되는 화소 영역(PA)은 채널 영역(CHA), 커패시터 영역(CSA) 및 발광 영역(EMA)을 포함한다. 상기 채널 영역(CHA)에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 활성층(AC), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 상기 게이트 전극(GE) 및 활성층(AC) 사이에는 제1 절연층(13)이 배치된다. 또한, 상기 활성층(AC)의 양쪽 가장자리에는 고농도의 불순물이 주입된 소스 및 드레인 영역이 형성되고, 상기 소스 및 드레인 영역은 상기 소스 및 드레인 전극(SE, DE)과 각각 연결된다.
상기 게이트 전극(GE)과 상기 소스/드레인 전극(SE, DE) 사이에는 제2 절연층(15)이 배치된다.
상기 커패시터 영역(CSA)에는 스토리지 커패시터(CST)가 배치된다. 상기 스토리지 커패시터(CST)는 제1 전극(E1), 제2 전극(E2) 및 상기 제1 및 제2 전극들(E1, E2) 사이에 배치된 제1 절연층(13)을 포함한다. 상기 제1 전극(E1)은 상기 활성층(AC)과 동일한 층에 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(E2)은 상기 소스/드레인 전극(SE, DE)과 동일한 층에 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 발광 영역(EMA)에는 유기 발광 소자(EL)가 배치된다. 상기 유기 발광 소자(EL)는 상기 소스 및 드레인 전극들(SE, DE) 중 하나와 연결된 화소 전극(PE), 상기 화소 전극(PE)과 마주하는 공통 전극(CE) 및 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE) 사이에 배치된 유기 발광층(OEL)을 포함한다. 상기 소스/드레인 전극(SE, DE)과 상기 화소 전극(PE) 사이에는 제3 절연층(17)이 배치된다. 상기 화소 전극(PE) 위에는 상기 화소 전극(PE)을 노출하는 개구를 포함하는 화소 정의막(19)이 배치된다. 상기 개구에 상기 유기 발광층(OEL)이 배치된다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)의 활성층(AC) 및 스토리지 커패시터(CST)의 제1 전극(E1)은 본 실시예에 따른 레이저 결정화 장치에 의해 결정화된 결정질 실리콘을 포함할 수 있다. 상기 결정질 실리콘은 일반적으로 기판 상에 절연층인 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층 위에 비정질 실리콘을 증착한 후에 상기 비정질 실리콘을 결정화하여 형성할 수 있다.
이상의 본 실시예들과 같이, 레이저 결정화 장치는 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔을 대상 기판에 수직으로 조사함으로써 스테이지를 기울이지 않고 한 방향으로만 이동하여 결정화 공정을 수행할 수 있다.
따라서, 상기 스테이지를 한 방향으로만 움직이므로 스테이지 리플을 감소시킬 수 있고 또한, 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔을 대상 기판 상에 수직으로 조사함으로써 스캔 영역의 시작 부분부터 끝 부분까지 기준 축에 대해 동일한 간격으로 유지될 수 있다. 이에 따라서 대상 기판에 비결정화 영역이 발생되는 것을 막을 수 있다.
본 발명은 레이저 결정화 장치 및 이의 구동 방법은 표시 장치용 표시 기판의 제조 공정에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 휴대폰, 스마트 폰, PDA, PMP, 디지털 카메라, 캠코더, PC, 서버 컴퓨터, 워크스테이션, 노트북, 디지털 TV, 셋-탑 박스, 음악 재생기, 휴대용 게임 콘솔, 네비게이션 시스템, 스마트 카드, 프린터 등과 같은 다양한 전자 기기에 사용되는 표시 기판을 제조하는 공정에 이용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
100 : 레이저 발생 모듈 200 : 광학 모듈
210 : 제1 반사 미러 230 : 제2 반사 미러
250 : 제1 윈도우 300 : 결정화 챔버
310 : 제2 윈도우 330 : 스테이지
350 : 스테이지 구동부 400, 530 : 틸트 굴절 렌즈
500 : 틸트 굴절 모듈 510 : 제3 반사 미러

Claims (20)

  1. 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생 모듈;
    상기 레이저 빔의 경로를 가이드 하는 광학 모듈;
    비정질 박막을 포함하는 대상 기판을 탑재하고 X축 및 Y축 방향으로 이동 가능한 스테이지를 포함하는 결정화 챔버; 및
    직사각 형상의 단면을 갖는 레이저 빔을 X축과 평행하는 제1 변 및 Y축에 대해 기울어진 제2 변을 포함하는 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔으로 변형하고, 상기 틸트 레이저 빔을 상기 스테이지 상에 수직 방향으로 출사하는 틸트 굴절 렌즈를 포함하는 레이저 결정화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스테이지는 X축 방향으로만 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 변은 상기 평행사변 형상의 단변이며, 상기 제2 변은 상기 평행사변 형상의 장변인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광학 모듈은
    상기 레이저 빔을 상기 결정화 챔버 측으로 반사하는 복수의 반사 미러들; 및
    상기 반사 미러들로부터 반사된 레이저 빔을 상기 결정화 챔버 측으로 투과하는 제1 윈도우를 포함하고,
    상기 제1 윈도우는 상기 틸트 굴절 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 결정화 챔버는
    상기 광학 모듈로부터 출사된 레이저 빔이 입사되는 제2 윈도우를 더 포함하고,
    상기 제2 윈도우는 상기 틸트 굴절 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 결정화 챔버는
    상기 광학 모듈로부터 출사된 레이저 빔이 입사되는 제2 윈도우; 및
    상기 제2 윈도우를 통해 입사된 레이저 빔을 상기 틸트 굴절 렌즈 측으로 반사하는 반사 미러를 더 포함하는 레이저 결정화 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 틸트 레이저 빔이 상기 대상 기판에 조사된 조사 영역은 이전에 조사된 조사 영역과 부분적으로 중첩하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 틸트 레이저 빔에 의해 스캔 된 상기 대상 기판의 스캔 영역은 시작 부분부터 끝 부분까지 상기 X축에 대해서 동일한 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스캔 영역은 Y축에 대해 기울어진 평행사변 형상인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔은 펄스 레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 대상 기판은 표시 장치용 TFT 어레이 기판의 모기판인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치.
  12. 레이저 빔을 발생하는 단계
    직사각 형상의 단면을 갖는 레이저 빔을 X축과 평행하는 제1 변 및 Y축에 대해 기울어진 제2 변을 포함하는 평행사변 형상의 단면을 갖는 틸트 레이저 빔으로 변형하는 단계; 및
    상기 틸트 레이저 빔을 비정질 박막을 포함하는 대상 기판이 탑재되며 X축 및 Y축 방향으로 이동 가능한 스테이지 상에 수직 방향으로 조사하는 단계를 포함하는 레이저 결정화 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 스테이지를 X축 방향으로만 이동시키는 단계를 더 포함하는 레이저 결정화 장치의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 변은 상기 평행사변 형상의 단변이며, 상기 제2 변은 상기 평행사변 형상의 장변인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 틸트 레이저 빔의 단면은 Y축에 대해 -1 도 기울어진 장변을 갖는 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 구동 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 틸트 레이저 빔이 상기 대상 기판에 조사된 조사 영역은 이전에 조사된 조사 영역과 부분적으로 중첩하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 구동 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 틸트 레이저 빔에 의해 스캔 된 상기 대상 기판의 스캔 영역은 시작 부분부터 끝 부분까지 상기 X축에 대해서 동일한 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 구동 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 스캔 영역은 Y축에 대해 기울어진 평행사변 형상인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 구동 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 대상 기판은 표시 장치용 TFT 어레이 기판의 모기판인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 구동 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 레이저 빔은 펄스 레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 구동 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7226767B2 (ja) * 2018-11-02 2023-02-21 株式会社ブイ・テクノロジー レーザアニール装置およびレーザアニール方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141526A (ja) * 2000-11-06 2002-05-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 薄膜太陽電池の製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6524977B1 (en) * 1995-07-25 2003-02-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of laser annealing using linear beam having quasi-trapezoidal energy profile for increased depth of focus
JP3580033B2 (ja) * 1996-06-20 2004-10-20 ソニー株式会社 薄膜半導体装置及びその製造方法とレーザアニール装置
JP4453112B2 (ja) 1998-09-25 2010-04-21 ブラザー工業株式会社 レーザ加工方法
US6462883B1 (en) * 2000-08-23 2002-10-08 Apollo Instruments Inc. Optical coupling systems
US6556352B2 (en) * 2000-08-23 2003-04-29 Apollo Instruments Inc. Optical coupling system
JP5068975B2 (ja) * 2006-09-29 2012-11-07 富士フイルム株式会社 レーザアニール技術、半導体膜、半導体装置、及び電気光学装置
JP2010529489A (ja) 2007-05-31 2010-08-26 コーニング インコーポレイテッド ビーム指向補正光変調器
JP2009244616A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ直接描画方法およびレーザ直接描画装置
JP4947667B2 (ja) * 2009-11-20 2012-06-06 株式会社日本製鋼所 結晶半導体膜の製造方法
JP4948629B2 (ja) * 2010-07-20 2012-06-06 ウシオ電機株式会社 レーザリフトオフ方法
KR101777289B1 (ko) 2010-11-05 2017-09-12 삼성디스플레이 주식회사 연속측면고상화(Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ:ＳＬＳ)를 이용한 결정화 장치
KR101810062B1 (ko) * 2011-10-14 2017-12-19 삼성디스플레이 주식회사 레이저 결정화 장치 및 레이저 결정화 방법
KR102179973B1 (ko) 2013-12-05 2020-11-18 삼성디스플레이 주식회사 레이저 결정화 장치 및 이를 이용하여 제조한 유기 발광 표시 장치
KR102302777B1 (ko) * 2014-08-05 2021-09-15 삼성디스플레이 주식회사 레이저 결정화 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141526A (ja) * 2000-11-06 2002-05-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 薄膜太陽電池の製造方法

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