KR102509883B1 - 비정질 실리콘 기재의 균일한 결정화를 위한 섬유 레이저-기반 시스템 - Google Patents

비정질 실리콘 기재의 균일한 결정화를 위한 섬유 레이저-기반 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102509883B1
KR102509883B1 KR1020187002768A KR20187002768A KR102509883B1 KR 102509883 B1 KR102509883 B1 KR 102509883B1 KR 1020187002768 A KR1020187002768 A KR 1020187002768A KR 20187002768 A KR20187002768 A KR 20187002768A KR 102509883 B1 KR102509883 B1 KR 102509883B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
panel
harmonic
imaging
line
assembly
Prior art date
Application number
KR1020187002768A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180014439A (ko
Inventor
마누엘 레오나르도
다델젠 마이클 본
유리 에로친
Original Assignee
아이피지 포토닉스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아이피지 포토닉스 코포레이션 filed Critical 아이피지 포토닉스 코포레이션
Publication of KR20180014439A publication Critical patent/KR20180014439A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102509883B1 publication Critical patent/KR102509883B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02691—Scanning of a beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H01L21/02068—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02592—Microstructure amorphous
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02678—Beam shaping, e.g. using a mask
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02683—Continuous wave laser beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02686—Pulsed laser beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

부분적 용융 레이저 어닐링(LA) 또는 순차적 측방향 응고(SLS) 어닐링 프로세스에 의해서 비정질 Si(a-Si) 패널을 결정화하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은, 펄스형 고조파 빔을 방출하는, 적어도 하나의 단일 횡방향 모드(SM) 준-연속적 파동(QCW) 섬유 레이저 공급원; 섬유 레이저 공급원의 하류에 위치되고 고조파 빔이 희망하는 발산 및 공간적 분산 특성을 가지도록 고조파 빔을 변형시키도록 구성된 빔 컨디션닝 조립체; 대상 평면 내의 희망 스캐닝 속도에서 희망 세기 프로파일을 가지는 컨디셔닝된 고조파 빔을 제공하도록 동작되는 빔 속도 및 프로파일 조립체; 컨디셔닝된 고조파 빔의 폭이 좁은 라인폭으로 감소되도록, 대상 평면 내의 컨디셔닝된 고조파 빔을 희망 축소로 적어도 하나의 빔 축을 따라 화상 평면 상으로 화상화하기 위한 빔 화상화 조립체; 및 노광 시간으로 적어도 2차례 a-Si 패널의 각각의 위치를 조사하기 위해서, 화상화된 좁은 라인폭 빔과 패널 사이에서 상대적인 위치 및 속도를 제공하도록 동작되는 패널 핸들링 조립체를 포함한다.

Description

비정질 실리콘 기재의 균일한 결정화를 위한 섬유 레이저-기반 시스템
본 개시내용은 평판 디스플레이를 제조하기 위한 섬유 레이저-기반의 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 개시내용은 실질적으로 균일한 다결정질 규소 디스플레이를 제조하기 위해서 고조파 레이저 빔에 의해서 비정질 규소 패널을 어닐링하기 위한 섬유 레이저 시스템, 및 본 발명에 따른 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이(FPD) 제조 환경은 세계적으로 가장 경쟁력 있고 복잡한 기술 중 하나이다. 일반적으로, 이러한 기술은 FPD를 구비하며 고해상도, 밝고 큰 디스플레이, 적은 전력 소비 및 빠른 비디오 능력, 그리고, 당연히, 저비용을 특징으로 하는 소형 제품을 계속적으로 필요로 한다.
막막 트랜지스터(TFT) 기술은, 고해상도, 고성능 액정 디스플레이(LCD), 또는 유기 발광 다이오드(OLED)일 수 있는 FPD 제조를 위한 기초가 된다. TFT 기술의 초기에, 디스플레이 회로는 비정질 규소("a-규소 또는 a-Si")의 얇은 불투명한 층 상에 제조되었고 각각의 화소에 상응하도록 층에 걸쳐 후면판 내에 배열되었다. 각각의 화소는, 특정 입자 지역 및 배향으로 각각 형성된 많은 수의 결정질 입자를 포함한다.
그 이후에, a-Si는, a-Si의 캐리어 이동도(carrier mobility) 보다 약 2자릿수(two orders of magnitude) 더 큰 캐리어 이동도를 가지고, 개구율(aperture ratio), 화소 해상도를 실질적으로 개선하며, 화소 크기를 감소시키는 폴리-규소(p-Si)에 의해서 적어도 부분적으로 대체되었다. 폴리-Si의 이러한 성질의 결과로서, 휴대용/모바일 전자 장치는 이제 고해상도 평판 소형 디스플레이를 특징으로 한다.
결정화(어닐링)를 통해서 a-Si를 폴리-Si로 변환하기 위한 2가지 기본적으로 상이한 접근방식이 있다. 그 중 하나는 열적 어닐링(TA) 접근방식이고, 다른 하나는 여기에서 특히 관심의 대상이 되는 저온 폴리-규소 어닐링(LTPS) 접근방식이다. 후자에서, a-Si는 초기에 열적으로 처리되어 액체 비정질 Si로 변환되며, 이어서 이는 특정 기간 동안 용융 상태에서 유지된다. 용융 상태를 유지하기에 충분한 온도 범위를 선택하여, 초기에 형성된 폴리-미결정(poly-crystallite)이 성장 또는 결정화되게 한다. 결정화 단계가 완료된 후에, 표면을 냉각시켜 프로세스된 재료의 응고 상(phase)을 유도한다. LTPS 접근 방식은 2개의 일반적인 방법 - 엑시머 레이저 어닐링(ELA) 또는 부분적 용융 LA 및 순차적인 측면 응고(SLS) - 을 기초로 하고, SLS는 여기에서 특별한 관심의 대상이 되고 또한 공통-소유의 그리고 본원에서 참조로 전체가 포함되는 미국 특허출원 제14/790,170호(US '790)의 청구 대상이다.
통상적인 ELA와 대조적으로, SLS 방법은 3xx nm 파장에서 동작되는 엑시머 레이저로부터의 빔에 의해서 a-Si 막의 전체 두께를 용융시키는 단계를 포함한다. 결과적으로, 결정화 전선(crystallization front)이 용융 막의 대향 측면들로부터 성장된다. 다시 말해서, 성장이 측방향적이다. 측방향적으로 발전되는 결정 입자가 큰 수평방향 치수까지 길게 늘어질 수 있다. 후자가 유리한데, 이는 입자가 더 크게 성장함에 따라 전자 이동성이 커지기 때문이다. 그러나, 다른 방법에 대비되는 각각의 방법의 장점 및 단점에도 불구하고, SLA 및 부분적 어닐링(EL) 방법들 모두는 실행 가능한 선택사항이다.
역사적으로, LA 및 SLS 프로세스 모두에서 사용되는 엑시머 레이저는 TFT 평판 디스플레이의 어닐링을 주도한다. 엑시머 레이저는 300 W 이상까지의 프로세싱 파워의 평균 범위를 가지는 넓은 범위의 프로세싱 파워, 1 J 보다 큰 에너지 및 10 내지 250 ns의 펄스 폭을 제공한다. 또한, 엑시머는, 부가적인 주파수 변환이 없이 a-Si 내로 직접적으로 흡수되는 파장(3xx nm)의 UV 광을 전달한다.
엑시머 레이저의 펄스 주파수는 비교적 낮다. 출원인의 지식 한도 내에서, 이는 SLS 프로세스에서 6 kHz를 초과하지 않고 표준 ELA 에서 상당히 더 낮다. 그러한 표준 ELA의 비교적 낮은 주파수는 각각의 위치의 복수의 조사(irradiation) 필요성을 설명할 수 있는데, 이는 후속 펄스들 사이의 지속시간이, 초과시에 여기된 원자가 그들의 이동성을 상실하게 되는, (프로세스의) 시간 상수보다 크기 때문이다. SLS와 관련하여, 큰 에너지를 초래하는 KHz 주파수에서, 엑시머는 하루의 동작 기간 중에 복수의 가스 변경을 필요로 하며, 이는 대량 생산에 적합하지 않다. 엑시머 레이저의 전술한 그리고 다른 단점 중 많은 것이 섬유 레이저에서는 특유하지 않다.
그에 따라 좁은 폭 레이저 빔과 함께 SLS 및 부분적 어닐링(LA) 방법 모두를 이용하는 것에 의해서 실질적으로 균일한 p-결정질 구조(p-Si)를 제공하도록 동작 가능한 섬유 레이저-기반의 어닐링 시스템의 이용 필요성이 존재한다.
SLS 프로세스는 표적 상의 라인 빔(line beam)을 필요로 하고, 장축은 단축보다 몇 개의 자릿수만큼 더 큰 크기이다(예를 들어, 2mm 장축/5 ㎛ 단축(
Figure 112018009862569-pct00001
400:1)). 일차적인 스캐닝은 전형적으로 단축의 방향으로 실시되나, 장축 스캐닝이 배제되는 것은 아니다.
라인 빔의 치수는 3개의 매개변수: 단축의 희망하는 폭(희망하는 폴리-Si 입자 크기 및 단축 세기 프로파일의 함수), 표적 상의 희망하는 영향(fluence)(J/cm2), 및 표적에 도달하는 펄스 에너지에 의해서 효과적으로 관리된다. 예를 들어, 100 μJ 펄스 에너지 및 1 J/cm2 의 요구되는 영향을 가지는 5 ㎛ 너비의 라인이
Figure 112018009862569-pct00002
2 mm의 라인 빔 길이를 허용할 수 있다. 특정 관계는 단축의 세기 프로파일에 따라 달라진다. 예를 들어, 상단부 모자형(hat) 단축 프로파일은 가우스 단축 프로파일보다 긴 라인 빔을 허용할 수 있을 것이고, 모든 다른 매개변수는 동일할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전술한 값들은 고려 중인 다양한 매개변수들 사이의 상대적인 관계를 나타내는 것이다.
그러한 라인 빔으로 어닐링하고자 하는 패널은, 개별적인 분출 모드 섬유 레이저(burst mode fiber laser)를 가지는 SLS에서 달성될 수 있는 라인 빔의 길이 보다 몇 자릿수 더 큰 크기이다. 효과적인 연속적 폴리-Si 입자 구조를 달성하기 위해서 개별적인 또는 다수의 레이저로부터의 빔들을 함께 봉합(stitch)하는 것이 필요할 것이다.
부분적인 LA 프로세스는 상당히 더 큰 영향의 요건 및 더 큰 평균 파워를 필요로 한다. 그러나, 부분적으로 SLS 내의 1 내지 2 미크론 라인폭보다 큰 5 미크론 초과의 빔 폭으로 인해서, 봉합 문제는 존재하지 않는다.
양 SLS 및 양 SLS의 LA 프로세스에서 특유한, 전술한 그리고 다른 문제를 해결하는 본 발명에 따른 시스템은 큰 패널을 어닐링하기 위한 선택된 방법의 구현을 가능하게 한다. 개시된 시스템의 양태는, 바로 아래에서 요약되는, 각각의 축을 따른 스캐닝/스텝핑, 다수 레이저 양립성(compatibility), 필수적인 속력 및 정확도, 자동-포커스 양립성, 열 관리, 능동적 정렬 및 열 관리를 포함한다.
개시내용의 일 양태에 따라, 부분적 용융 레이저 어닐링(LA) 또는 순차적 측방향 응고(SLS) 어닐링 프로세스에 의해서 비정질 Si(a-Si) 패널을 결정화하기 위한 개시된 시스템은, 경로를 따라 적어도 80 MHz의 펄스 반복율로 펄스형 고조파 빔을 방출하는, 적어도 하나의 단일 횡방향 모드(SM) 준-연속적 파동(QCW) 섬유 레이저 공급원을 포함한다. 시스템은 섬유 레이저 공급원의 하류에 위치되고 고조파 빔이 희망하는 발산 및 공간적 분산 특성을 가지도록 고조파 빔을 변형시키도록 구성된 빔 컨디션닝 조립체를 포함하는 전달 시스템을 더 갖는다. 전달 시스템은, 대상 평면 내의 희망 스캐닝 속도에서 희망 세기 프로파일을 가지는 컨디셔닝된 고조파 빔을 제공하도록 동작되는 빔 속도 및 프로파일 조립체를 더 갖는다. 또한, 전달 시스템은, 컨디셔닝된 고조파 빔의 폭이 화상 평면에서 적어도 1 ㎛의 좁은 라인폭으로 감소되도록, 대상 평면 내의 컨디셔닝된 고조파 빔을 희망 축소로 적어도 하나의 빔 축을 따라 화상 평면 상으로 화상화하기 위한 빔 화상화 조립체를 포함한다. 시스템은, 1 ㎛ 이하의 균일한 입자 폭을 가지는 폴리실리콘(p-Si) 구조로의 a-Si의 변환을 제공하기 위해서 적어도 100 ns의 각각의 시간 동안의 노광 시간으로 적어도 2차례 a-Si 패널의 각각의 위치를 조사하기 위해서, 화상화된 좁은 라인폭 빔과 패널 사이에서 상대적인 위치 및 속도를 제공하도록 동작될 수 있는 패널 핸들링 조립체를 구비한다.
다른 양태에 따라, 1 양태에서 설명된 시스템은, 함께 조합 가능한 각각의 빔을 방출하는 다수의 SM QCW 섬유 레이저 공급원을 더 갖는다.
다른 양태에서, 전술한 양태 중 임의의 양태의 시스템은, 고-비율의 가우스 고조파 빔을 편평한-상단부 고조파로 변환하도록 구성되고 빔 단편화 및 재조합 시스템, 빔 재-아포다이제이션(re-apodization) 시스템, 빔 조합 시스템, 및 빔 크로핑(cropping) 시스템으로부터 선택되는, 빔 속도 및 프로파일 시스템을 구비한다.
전술한 양태 중 임의의 양태의 본 발명에 따른 시스템의 다른 양태는, 파리 눈(fly's eye) 또는 바이-프리즘 광학 배열체(bi-prism optical arrangement)로부터 선택되는 빔 단편화 및 재조합 시스템에 관한 것이다.
전술한 양태 중 임의의 양태에서 개시된 본 발명에 따른 시스템의 다른 양태에서, 파리 눈은 화상화 또는 비-화상화 균질기(homogenizer)이다.
전술한 양태 중 임의의 양태의 본 발명에 따른 시스템의 다른 양태는, 대상 평면에서 크롭되는 세기 프로파일의 중앙 균질 중앙 상단 부분을 생성하기 위해서 다수의 고조파 빔들을 중첩 및 점재(intersperse)시키도록 구성된 빔 조합 시스템에 관한 것이다.
개시된 양태 중 임의의 양태의 본 발명에 따른 시스템의 또 다른 양태에서, 빔 조합 시스템은 다수의 고조파 빔들을 중첩시키도록 동작된다. 결과적인 고조파 빔이 장축 방향으로 균질하도록, 중첩된 빔들 중 하나가 외번된다(everted).
다른 양태에 따른 전술한 양태 중 임의의 양태의 시스템에서, 빔 조합 시스템은 편광화 빔 조합기 또는 필드 렌즈 조합기 또는 회절 빔 조합기 또는 파리 눈으로 구성된다.
전술한 양태 및 이하의 양태 중 임의의 양태의 시스템에서, 빔 재-아포다이제이션 시스템은, 고비율의 가우스 고조파 빔을 적어도 하나의 빔 축에서 편평한-상단부 세기 프로파일로 변환하는 적어도 하나의 또는 다수의 비원통형 광학 요소로 구성된다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 시스템에서, 화상화된 좁은 라인폭 빔이 봉합이 없이 결정화의 라인을 균질하게 그리고 연속적으로 생성하도록, 빔 속도 및 프로파일 시스템은 희망 속도를 가지는 컨디셔닝된 고조파 빔을 제공하도록 동작되는 스캐너로 구성된다.
전술한 그리고 이하의 양태의 각각의 시스템에서, 스캐너는 회전 거울 또는 음향 광학 편향기 또는 검류계로부터 선택된다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 개시된 시스템의 추가적인 양태에서, 빔 화상화 조립체는, 짧은 빔 축 방향을 따른 희망 스캐닝 속도에서 희망 세기 프로파일을 가지는 컨디셔닝된 고조파 빔을 제1 마스크 상에 포커스하는 포커싱 렌즈로 구성된다. 제1 마스크는 대상 평면을 형성하고, 장축 방향으로 빔의 연부를 날카롭게 하기 위한 컷팅 나이프(cutting knife), 및 제1 마스크 하류에 그리고 패널에 인접하여 위치된 대물 렌즈를 갖는다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 시스템에 따라, 빔 화상화 조립체는 제1 마스크와 대물 렌즈 사이에 위치되고 결정화의 라인의 잔류 불균질성을 흐려지게(vignette) 하도록 구성되는 제2 마스크를 더 포함한다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태에서 설명된 시스템의 다른 양태에 따라, 빔 화상화 조립체는 희망 세기 프로파일을 가지는 컨디셔닝된 고조파 빔의 수직 빔 축들을 따라서 상이한 희망 축소를 제공하는 애너모픽 렌즈(anamorphic lens) 배열체로 구성된다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 시스템의 현재의 양태는, 애너모픽적이고 각각의 수직 빔 축들을 따라 상이한 축소를 제공하고 상이한 대상 평면을 가지는 2개의 이격된 마스크를 포함하는 빔 화상화 조립체에 관한 것이다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 본 발명에 따른 또 다른 양태는, 패널 상의 빔라인의 희망 길이를 규정하도록 구성된 근접 마스크를 가지는 빔 화상화 조립체에 관한 것이고, 그러한 근접 마스크는 연부 회절을 제한하는 거리로 패널로부터 이격된다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 시스템은 또한, 패널이 고정된 빔 화상화 조립체에 대해서 직교적 XY 평면들을 따라 변위될 수 있도록, 피어닐링 패널을 지지하는 지지부를 가지는 패널 핸들링 조립체를 포함한다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 본 발명에 따른 시스템의 또 다른 양태는, 직교적 XY 평면들을 따라 변위될 수 있는 빔 화상화 조립체에 대해서 패널이 정지적이 되도록 구성되고 피어닐링 패널을 지지하는 지지부를 포함하는 패널 핸들링 조립체에 관한 것이다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태에서 개시된 본 발명의 시스템의 또 다른 양태에서, 패널 핸들링 조립체는, 패널이 XY 평면 중 하나 상에서 변위될 수 있도록 그리고 빔 화상화 조립체는 XY 평면 중 다른 하나 상에서 변위될 수 있도록 피어닐링 패널을 지지하는 지지부로 구성된다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태와 관련된 이러한 양태의 시스템은, 변위 가능한 빔 화상 시스템에 대해서 고정된 위치에 장착되는 또는 그와 함께 변위될 수 있는 SM QCW 섬유 레이저 공급원으로 구성된다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 시스템은 자동 포커스 시스템, 빔 프로파일러, 및 무라(MURA) 측정 시스템을 더 포함한다.
이러한 양태에서, 전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 시스템은 가간섭성 효과(coherence effect)를 제거하기 위해서 지연 단계 유리 요소(delay step glass element)를 가지는 파리 눈 균질화기로 구성된다.
전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 본 발명에 따른 시스템의 또 다른 양태는, p-Si 구조의 잔류 불균질 영역이 효과적으로 잔류 불균질성을 평활화하고 무라를 미리결정된 기준 범위로 감소시키는 순차적인 라인들을 따른 상이한 위치들에 있도록, 좁은 라인폭 빔을 패널 상으로 디더링(dither)시키도록 동작되는 디더링 시스템을 포함한다.
전술한 그리고 이하의 양태 24 중 임의의 양태에서 규정된 개시된 시스템의 또 다른 양태는, 대상 평면 하류의 패널 또는 임의의 적합한 구성요소, 또는 렌즈 또는 거울과 같은 빔 전달 시스템의 광학 구성요소, 또는 SLS 어닐링 프로세스 중에 컨디셔닝된 고조파 좁은 폭 라인 빔의 방향으로 빔 경로를 따르는 광학 구성요소, 또는 대상 평면을 형성하는 마스크를 발진시키도록 동작되는 디더링 시스템에 관한 것이다.
전술한 설명된 양태 중 임의의 양태에서 개시된 본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 시스템은 하나의 또는 다수의 통과로 SLS 및 AL 프로세스 모두에서 연속적인 라인을 생성하도록 구성된다.
전술한 양태 중 임의의 양태에서 설명된 바와 같은 개시내용의 또 다른 양태에서, 본 발명에 따른 시스템은 둘 이상의 통과 이후에 다수의 빔의 맞물림(interdigitation)을 제공하도록 동작된다.
또 다른 양태에서, 전술한 그리고 이하의 양태 중 임의의 양태의 본 발명에 따른 시스템은 기계적 스캐닝, 음향-광학 또는 전자-광학 방법을 이용하는 펄스 픽킹(pulse picking)을 제공하도록 구성된다.
개시된 시스템의 전술한 그리고 다른 양태가, 도면과 함께 하는 이하의 구체적인 설명으로부터 보다 더 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 일반적인, 크게 개략적인 도면이다.
도 2a는 도 1의 본 발명에 따른 시스템의 하나의 변경예이다.
도 2a는 도 1의 본 발명에 따른 시스템의 다른 실시예이다.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 본 발명에 따른 시스템의 빔 컨디셔닝/균질화 및 빔 프로파일링 하위조립체의 도면이다.
도 4는 도 2a 및 도 2b의 빔 화상화 하위조립체의 도면이다.
도 5는 도 1의 패널 핸들링 하위-조립체의 도면이다.
도 6은 빔 편광화 조합기를 가지는 빔 균질화 하위조립체의 광학적 구성(optical schematic)이다.
도 7는 도 6의 균질한 하위조립체의 동작 원리에 관한 도식적 표상이다.
도 8의 (a) 내지 도 9의 (b)는 각각 도 6의 균질화 하위조립체의 동작 원리에 관한 추가적인 도식적 표상이다.
도 10a 내지 도 10c는 다수의 빔을 조합하도록 동작되는 각각의 배열체이다.
도 11의 (a) 내지 도 11의 (c)는 각각 빔 균질화 하위조립체의 다른 구성의 수직도, 측면도 및 상면도이다.
도 12의 (a) 내지 도 12의 (c)는 레이저 빔에 의해서 결정화하고자 하는 단일 라인의 열 변형을 도시한다.
도 12의 (a)는 스캐닝 하위조립체의 일반적인 동작 원리를 도시한다.
도 13의 (b) 내지 도 13의 (d)는 각각의 상이한 세기 프로파일을 가지는 고조파 레이저 빔을 도시한다.
도 14a 내지 도 14c는 각각 다각형 스캐너 및 다각형을 이용하는 시스템의 도면이다.
도 15의 (a) 내지 도 15의 (b);
도 16a 및 도 16b;
도 17의 (a) 및 도 17의 (b);
도 18의 (a) 및 도 18의 (b);
도 19의 (a) 및 도 19의 (b);
도 20의 (a) 내지 도 20의 (d);
도 21의 (a) 내지 도 21의 (c)
도 22; 및
도 23;
도 24 내지 도 27.
이제 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명할 것이다. 가능한 경우에는 언제든지, 동일한 또는 유사한 숫자를 도면 및 상세한 설명에서 이용하여, 동일한 또는 유사한 부분 또는 단계를 나타낸다. 도면의 일부는 단순화된 형태이고 정밀한 축척(scale)을 가지지는 않는다. 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 다이오드 및 섬유 레이저 분야의 당업자에게 일반적이고 익숙한 의미가 명세서 및 청구범위 내의 단어 및 문구에 부여되도록 의도된다. "결합"이라는 단어 및 그 유사 용어가 반드시 직접적이고 즉각적인 연결을 나타내는 것이 아니고, 자유 공간 또는 중간 요소를 통한 기계적 및 광학적 연결을 또한 포함한다.
본 발명에 따른 섬유 레이저-기반의 시스템은 표준 ELA 및 SLS 모두를 포함하는 규소 어닐링 프로세스의 생산성을 높이는 것이고 현재 이용 가능한 어닐링 시스템의 제조 및 동작 비용을 크게 줄이도록 구성된다. SLS 맥락에서, 본 발명의 시스템은, 모든 알려진 세대의 Si 패널의 a-Si 패널 상으로 입사되는, 3xx 및 5xx nm 펄스형 빔에서의 적어도 1 ㎛ 너비의 고조파 펄스형 빔을 출력하도록 구성된다. 결과적으로, 처리하고자 하는 패널의 전체 지역에 걸쳐 균일한 ㎛-미만의 입자를 가지는 p-Si 결정질 구조가 생성된다.
도 1은, 작은 그리고 큰 a-Si 패널을 어닐링하기 위해서 SLS 및 LA 프로세스 모두에서 이용될 수 있는 본 발명에 따른 모듈형 시스템(10)의 일반적인 레이아웃을 도시한다. 특별한 어닐링 방법과 관계없이, 본 발명에 따른 시스템(10)은, 몇 개의 순차적으로 위치된 하위조립체를 포함하는 빔 전달 시스템의 광학적 구성을 통해서 빔 경로를 따라 전파되는 실질적으로 회절-제한된 레이저 펄스형 빔을 생성하는 섬유 레이저 공급원(12)을 기초로 한다. 상류 하위-조립체(14)는 추가적인 균질화 및 스캐닝 하위-조립체(16)를 위해서 발산 및 빔 크기를 제어하도록 구성된다. 균질화 및 스캐닝 하위조립체(16)는 마스크 평면에서 컨디셔닝된 빔의 세기 및 속도를 제어하도록 구성된다. 이하의 하위-조립체(18)는, 피어닐링 패널과 빔 전달 시스템 사이에서 상이한 변위의 패턴들을 제공하도록 동작되는 패널 핸들링 하위조립체(20)를 통해서 희망 축소로 a-Si 표면 상에 컨디셔닝된 빔을 화상화하도록 동작된다. 본 발명에 따른 모듈형 시스템(10)은 이하에서 구체적으로 개시된 바와 같은 나열된 전술한 하위조립체의 각각의 몇몇 구성을 특징으로 한다.
도 2a는 IR 펌프 레이저, 냉각 시스템, 제어 회로 및 섬유 레이저 공급원(12)의 동작을 가능하게 하는 다른 주변 구성요소를 둘러싸는 가동형 콘솔(22) 상에 장착된 모듈형 시스템(10)을 도시한다. 시스템(10)은 반전된 U-형상의 브래킷(24) 및 콘솔(22) 상에 장착된 기부(26)를 가지는 갠트리 기계(Gantry machine)로 구성된다. 도시된 구성에서, 공작물의 표면이 후술되는 다양한 형태적 패턴에 따라 레이저 처리되도록, 빔 화상화 하위-조립체(18)가 정지되어 있는 동안, 레이저 처리하고자 하는 패널을 지지하는 스테이지(20)는 패널을 X-Y 평면 내에서 안내한다. 대안적으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 패널 및 빔-화상화 하위-조립체(18) 모두는 각각의 평면 내에서 각각 이동될 수 있다. 6세대 내지 8세대 패널에 특히 유리한 또 다른 구성은, 빔 화상화 하위-조립체가 X-Y 평면 내에서 이동되는 동안, 패널이 정지적으로 유지될 수 있게 한다. 본 발명에 따른 시스템은 실질적으로 어떠한 구조적 변경이 없이 패널과 빔 전달 조립체 사이의 변위의 모든 가능한 변경과 함께 동작되는 다양한 구성을 다시 가질 수 있는 광학적 구성을 갖는다.
섬유 레이저 공급원(12)은, 함께-계류중이고 공동-소유된 US '790 출원에서 개시되어 있다. 간략히, 콘솔(22) 내에 위치될 수 있는 레이저 펌프에 더하여, 레이저 공급원(12)이 구성된다. 섬유 레이저 펌프는 kHz 내지 MHz 반복율 범위에서 1 ㎛의 기본 파장 범위 내의 실질적으로 회절 제한된, 펌프 빔을 출력하는 준-연속적 체계(QCW)로 동작된다. 펌프 빔은 빔 안내 광학 및 고조파 발생기와 함께 구성된 레이저 헤드(28) 내로 커플링된다. 주파수/파장 변환 스테이지의 수에 따라서, 약 532 nm 파장 또는 약 355 nm 파장의 고조파 빔이 시스템(10)의 하위-조립체를 통한 빔 경로를 따른 전파를 위해서 출력된다. 단일-모드 또는 로우-모드(low-mode)(SM) 펌프 공급원(12)은 2 MHz까지의 포켓 반복율(PaRR) 및 50 내지 500 ns 사이의 패킷 지속시간에서 펄스의 패킷을 출력하도록 동작된다. 각각의 패킷 내의 펄스는 약 80 MHz로부터 200 MHz까지 변화되는 주파수로 출력된다. 공급원(12)은 실질적으로 가우스 세기의 프로파일을 가지는 펄스형 빔을 펄스의 분출 또는 연속적인 펄스의 빔으로 출력하도록 구성된다. 표적 상의 적어도 1 미크론-너비 라인 빔, 제어 가능한 영향, 증분적인 스테이지 속도 그리고 다른 빔 및 시스템 매개변수와 조합되어 연속적인 펄스의 빔은, 기껏해야 1 미크론과 동일하나 바람직하게는 1 미크론보다 짧을 뿐만 아니라 2 미크론만큼 짧은 균일한 입자 길이를 가지며 약 20 내지 30 ps의 짧은 가간섭성 시간을 가지는 p-Si 구조를 생성한다.
도 2와 함께 도 3을 참조하면, 1과 같거나 1에 근접하는 M2 를 가지는 출력 고조파 빔은 빔 컨디셔닝 하위-조립체(14)를 통해서 더 전파된다. 빔 컨디셔닝 하위-조립체의 구성은 하위-조립체(14)의 하류에 위치되는 균질화 하위-조립체 및/또는 스캐닝 하위-조립체의 필요에 맞춰 구체적으로 재단된다(tailored).
도 2 내지 도 5에 도시된 시스템(10)이 가우스 세기 프로파일을 편평한 상단부 또는 상단부 모자형 프로파일로 변환하도록 동작되는 균질화 하위-조립체를 포함하기 때문에, 빔 컨디셔닝 하위조립체(14)는 상류 및 하류 시준기로 구성된다. 앞서서 개시된 파장의 고조파 섬유 레이저 빔은 전형적으로 장축 및 단축의 각각으로 큰 종횡비 및 가우스 세기 분산을 가지는 타원형이다. 그에 따라 상류 시준기 구성요소는 단축으로 희망 크기를 가지는 고조파 빔을 제공하도록 구성된 원통형 렌즈를 포함한다. 이는 네거티브 및 포지티브 원통체 렌즈(30)를 가지는 갈리린 망원경(Gallilean telescope)으로서 명목적으로 구성된다. 유사하게, 네거티브 및 포지티브 원통형 렌즈(32)를 포함하는 하류 시준기는 장축 방향으로 희망 크기를 가지는 고조파 빔을 제공한다. 이러한 점에서, 시준된 고조파 빔은 추가적인 균질화를 위해서 컨디셔닝된다.
가우스 세기 프로파일을 가지는 타원형(그러나 원형 빔이 배제되지 않는다) 고조파 빔은, 중첩될 때, 간섭되기 쉽다. 가간섭성 특성은 또한 스페클(speckle) 관련된 현상으로 인해서 회절 균질화 해결책을 배제한다. 따라서, 가간섭성은 다소 완화되어야 한다.
SLS 및 LA 프로세스 모두는 라인의 길이를 따라 충분한 균질성을 가지는 라인 빔을 필요로 한다. 비록 SLS 프로세스가 ELA 어닐링 프로세스보다 한 자릿수까지 균질성에 덜 민감하지만, 여전히 적절한 균질성이 있어야 한다. 세기 프로파일이 균질할수록, 프로세스 윈도우는 펄스 대 펄스 에너지 변동 및 포커스 깊이에 대해서 더 개방된다.
균질화 하위조립체(16)는 가간섭성 문제를 해결하고, 빔 라인의 길이를 따라 실질적으로 균일한 세기 분산을 가지는 표적 상의 라인 빔을 제공한다. 단축은 5개 파장 미만의 크기를 가질 수 있고, 회절 해상도(점 확산 함수) 한계로 인해서, 물리적으로 합리적인 광학 구성요소로 이러한 축을 얼마나 균질적으로 만들어질 수 있는지에 대한 한계가 존재한다. 매우 넓은 빔 폭(예를 들어, 10 ㎛ 이상)을 제외하고, 균질화 라인 폭으로부터 획득될 수 있는 장점이 많지 않다.
개념적으로, 균질화는 2개의 표준 기술: 도 2 내지 도 5의 시스템(10)에서 이용되는 바와 같은 파리 눈 균질화기, 및 바이-프리즘과 함께 이용되는 빔 단편화 및 재조합 기술을 기초로 한다. 단편화 및 재조합 기술의 원리는 통상의 기술자에게 잘 알려져 있다. 만약, 본 발명에 따른 시스템에서 생성되는 것과 유사한, 가우스-유사 레이저 빔이 다수의 빔으로 분할되고 이어서 하나 이상의 분할된 빔의 프로파일을 변경한 후에 조합된다면, 적어도 하나의 축을 따라 균질한 빔을 생성할 수 있다. 파리 눈 균질화기는 빔의 다수의 단편을 중첩시키고, 매우 낮은 공간적 가간섭성을 가지는 빔을 필요로 한다. 그렇지 않으면, 그들은 심한 스페클 및 다른 간섭 관련 현상의 문제를 갖는다.
섬유 레이저는 일반적으로, 그들의 일반적으로 큰 가간섭성으로 인해서, 파리 눈 균질화를 위한 후보로 간주되지 않는다. 그러나, 실험을 통해서, 본원에서 그리고 US '790에서 개시된 레이저 공급원이 충분히 짧은 가간섭성 시간을 가지고, 그에 따라 중첩 위치에서 가간섭성 시간이 초과되도록 보장하기 위해서 지연 유리의 섹션이 개별적인 단편에 부가될 수 있다는 것을 확인하였다. 파리 눈 균질화기는 이러한 레이저에 대한 선택사항이다. 따라서, 개시된 파리 눈 및 바이-프리즘 균질화기는 개시된 QCW 레이저를 성공적으로 이용한다.
도 2 내지 도 5의 균질화 하위-조립체(16)는 마스크(54)의 평면에서 균질화된 라인 빔을 제공한다(도 4). 이는 입사 가우스 빔을 각각의 빔렛(beamlet)으로 분할하는 원통체 렌즈렛의 제1 어레이(34)를 포함한다. 이어서, 빔렛은 각각의 지연 유리(36, 38, 42)에 충돌되고, 그러한 지연 유리는 유닛으로서 이러한 빔렛들 사이의 광학적 지연을 제공하여, 간섭을 최소화하고 그에 따라 레이저 빔 가간섭성의 효과를 완화하며, 이는 편평한-상단부 세기 프로파일의 형성을 유도한다. 편평한-상단부 빔은 이상적으로 균일한 세기를 가지지 않을 수 있다. 그에 따라, 선택적으로, 하위-조립체(16)는, 균질화된 빔의 희망하는 대부분의 균질한 부분만을 경로 아래로 더 전파시키는 개구를 구비하는 1-차원적인 마스크(40)를 더 가질 수 있다. 이어서, 균질화된 빔은 집광 렌즈(48) 상으로 입사된다.
2개의 주요 유형의 파리 눈 균질화기: 본 발명에 따른 시스템에 모두 포함되는 화상화 및 비화상화 파리 눈 균질화기들이 있다. 기본적인 메커니즘이 렌즈렛의 제1 어레이(34)의 마스크 또는 대상 평면으로의 화상화이기 때문에, "화상화"라는 용어는 많은 의미를 갖는다. 구조적으로, 화상화 균질화기는 또한 위상 변환기(36, 38)와 집광 렌즈(48) 사이에 위치된 도 3의 렌즈렛의 제2 어레이(44)를 포함한다. 제2 어레이(44)의 렌즈 및 집광 렌즈(48)는 개별적인 필드 다이아프램(field diaphragm)을 마스크/대상 평면에 화상화한다. 이러한 유형의 균질화기는 2개의 렌즈 어레이, 집광 렌즈 및 입사 빔의 광학 축의 정밀한 정렬을 필요로 한다.
광학 통합기의 덜 복잡한 버전은 비-화상화 균질화기로 지칭된다. 비-화상화 균질화기는, 지연 유리(36, 38 및 42) 및 집광 렌즈(48)가 후속되는 하나의, 제1 렌즈 어레이(34)로 이루어진다. 화상화 균질화기와 유사하게, 렌즈 어레이(34)는 고조파 입사 가간섭 빔을, 그들이 집광 렌즈(48)를 통과하고 집광 렌즈의 후방 포컬 평면 내에 위치된 균질화 위치에서 중첩되기 전에, 위상 변환기를 통해서 전파되는 빔렛으로 분할한다. 균질화 평면 내의 세기 패턴은 렌즈 어레이에 의해서 발생되는 공간적 주파수 스펙트럼과 관련된다. 비-화상화 균질화기를 이용하여 양호한 편평한-상단부 균일성을 획득하기 위해서, 렌즈 어레이는 희망 각도 스펙트럼 화상 내에서 균일한 세기로 광을 분산시켜야 한다.
도 4를 참조하면, 집광된 균질한 빔은, 균질화된 빔을 희망 축소 배수로 패널의 표면 상의 화상 평면에 전달하도록 구성된, 빔 화상화 하위조립체(18)를 통과한다. 균질화된 빔은 먼저 빔의 단축의 방향으로 포커싱 렌즈(50)에 의해서 마스크(54) 상으로 투사되고 포커스된다. 마스크(54)는 장축 방향으로 투사된 균질화된 빔의 연부를 크로핑하는 블레이드로 구성된다. 이어서, 이러한 마스크 평면은, 화상화 시스템의 수치적 개구에 의해서 제한된 연부 해상도를 가지는 일부 최적화된 축소에서 대물 렌즈(60) 상으로 재-화상화된다. 예를 들어 10x 또는 30x의 축소는 포인팅 안정성(pointing stability)에 대한 민감도를 감소시킨다. 그러나, 만약 화상화 시스템이 포커스를 벗어난다면, 마스크의 날카로운 연부로부터의 회절로 인해서, 회절 패턴이 라인 빔의 단부에서 나타날 것이다. 임의의 화상화 시스템에서와 같이, 포커스의 깊이 및 해상도는, 화상화가 회절 제한된 해상도를 가지는 한, 서로 반비례한다. 라인 빔을 수용하는 선택적인 마스크(56)는 이전에 날카로워진 연부의 잔류 불균질성을 제거하는 흐려짐 개구(vignetting aperture)로서 보여질 수 있다.
도 5를 참조하면, 희망하는 정도의 균일화된 세기 및 폭을 가지는 축소된 라인 빔은, 대물 렌즈(60) 내로 커플링되고 스테이지(62) 상에 놓이는 a-Si 유리 패널을 조명하기 전에, 전환 거울(turning mirror)(58)에 추가적으로 충돌된다. 패널, 특히 큰 패널은 이상적으로 편평하기 어렵다. 자동-포커싱 조립체(64)의 이용은, 구면 또는 애너모픽 대물 렌즈(60) 사이의 희망 포컬 거리를 유지할 수 있게 하고 그에 따라 표적 상의 라인 빔의 빔 세기의 희망하는 균일 범위를 제어할 수 있게 한다. 시스템 구현예 및 패널 두께의 균일성 모두에 따라서, 동적 자동 포커스를 구현할 필요가 있을 수 있고, 개별적인 빔은 패널 지역 전체를 통해서 균질한 폴리-Si 입자 구조를 유지하도록 연속적으로 조정되는 그들의 포컬 평면을 갖는다. 자동-포커스가 요구되는 지의 여부, 그리고 필요로 하는 정확도는 라인 빔 광학 전달 시스템의 포커스의 깊이에 따라 달라질 것이다.
종종, 어닐링된 패널을 관찰하면, 결정화 프로세스 중에 생성되는 주기적인 미세구조에 의해서 유발되는 무지개색(iridescence)을 확인할 수 있다. 미세구조의 불균일성은 마찬가지로, 2개의 어닐링된 패널 지역이 빔 장축 방향으로 함께 봉합될 때 기원하는 것으로 생각되는 "무라"로 알려진 세기의 변동을 유발한다. 어닐링된 패널의 형태적 특성을 측정하는 하위-조립체(68)가, 본원에서 전체가 참조로 포함되는 미국 가특허출원 제62334881호에 개시되어 있다. 무라의 존재는 시스템(10)의 자동적 재조정을 필요로 할 수 있다. 보다 특히, 단독형 무라 측정 시스템(68)이 동작되어, 독립적인 레이저 공급원에 의해서 생성되고 실시간으로 패널로부터 회절되는 광의 특성을 측정한다. 그러한 특성은 회절 효율, 회절 각도 및 회절된 광의 편광 상태의 불균질성을 포함할 수 있다. 무라의 측정된 매개변수 또는 매개변수들이 미리 결정된 범위를 초과하는 경우에, 하나의 또는 다수의 피드백 제어 루프를 제공하는 것은 전술한 하위조립체 중 임의의 것을 실시간으로 재조정하는 것을 허용한다.
또 다른 측정 하위-조립체는, 균질화 하위조립체 하류의 빔 경로를 따라 임의의 곳에 배치된 빔 조면계(profilometer)(70)로서 구성된다. 빔 조면계(70)는 카메라 및 분석 소프트웨어로 구성된 카메라-기반의 빔 프로파일링 시스템일 수 있다. 종종, 해당 과제에 따라서, 이러한 시스템은 빔 감쇠 또는 빔 크기조정 부속물과 함께 이용될 필요가 있다. 카메라-기반의 빔 프로파일링의 장점은 실시간으로 관찰하는 것 및 높은 정확도 측정으로 레이저의 구조를 측정하는 것이다. 만약 측정된 빔 프로파일 매개변수 또는 매개변수들이 미리 결정된 범위를 벗어난다면, 어닐링 프로세스가 종료되고 식별된 오작동 하위-조립체의 문제 해결이 시작된다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 단편화 및 재조합 기술을 기초로 하는 시스템(10)의 하위-조립체(16)의 균질화는 바이-프리즘을 포함한다. 본 발명에 따른 바이-프리즘-기반의 하위-조립체(16)는 2개의 빔렛들 사이에 광학적 경로차를 부여하도록 구성된다. 지연이 가간섭성 길이/시간보다 길도록, 경로차가 설정되어야 한다.
특히, 미리 컨디셔닝된 고조파 원형 또는 타원형 가우스 빔(80)은, 에너지 분할을 제어하도록 구성된, λ/2 파장판(82)을 통해서 전파되고, 각각의 짧은 경로 및 긴 경로를 따라 2개의 수직 편광화된 빔렛(84 및 86)을 지향시키는 상류 편광화 빔 분할기(72) 내에서 더 분열된다. 빔렛(86)은 다수 전환 거울(88) 편광화 빔 조합기(74)를 포함하는 하위-조립체(16)의 더 긴, 지연 경로를 따라서 안내된다. 다른 빔렛(84)은, 그 외번이 이루어지고 편광화 빔 조합기(74) 내로 더 커플링되는, 단일 축 외번 프리즘(76)을 통해서 전파된다.
예를 들어, 경로(86)가 경로(84)보다 1 m 더 길다면, 2개의 경로들 사이에
Figure 112018009862569-pct00003
3 ns의 시간차가 존재할 것이다. 150 MHz 반복율의 1.5 ns 펄스의 경우에, 이러한 지연은, 2개의 경로로부터의 분출 내의 펄스가 별개의 시간에 도달하는 것을 보장하기에 충분하고, 간섭은 존재하지 않을 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 청색 빔렛(86) 및 적색 빔렛(84)은, 시간적인 서로의 중첩이 없이 그리고 간섭이 없이, 3.3 ns의 지연으로 각각의 긴 경로 및 짧은 경로를 통과한다. 동일한 편광의 빔렛들은 6.7 ns 반복율에 상응하는 150 MHz에서 서로간을 따른다. 따라서, 서로 끼워진 빔렛들이
Figure 112018009862569-pct00004
303 ns 분출로 300 MHz 유효 반복율로 출력된다. 만약 2개의 경로 사이의 시간 지연이 펄스 지속시간보다 짧지만 레이저 가간섭성 시간보다 긴 경우에, 간섭이 또한 없을 것임을 고려하여야 한다.
이러한 방법이 파리 눈보다 확실히 더 단순하지만, 빔의 보다 양호한 균질성이 파리 눈 방법으로 획득될 수 있는데, 이는 바이-프리즘 방법에서의 단지 2개의 광선에 대비되는 다수의 렌즈렛 및 그에 따른 다수의 빔렛 때문이다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b) 그리고 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 균질화 하위-조립체(16)의 다른 변경예를 도시한다. 이러한 유형의 균질화기는 도 6의 바이-프리즘 단편화 및 재조합에 관한 것이고, 일반적으로 빔 조합으로 지칭될 수 있다. 특히, 시간 슬라이스 바이-프리즘 균질화기는, 펄스 분출 내의 2개의 펄스가 시간적 중첩을 가지고 특정 위치에 도달하지 않는 한, 다수의 빔 및/또는 빔 단편의 기하형태적 중첩을 통해서 빔 조합 균질화 기술까지 확장될 수 있다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는, 중앙 균질 섹션(96)을 생성하기 위해서 중첩되고 시간적으로 점재된 네 개(4개)의 빔(88, 90, 92 및 94)을 각각 도시한다. 도 8의 (b)는 4개의 빔 중첩을 도시하고, 그러한 중첩에서 빔(88 및 94)은 동시적인 반면, 빔(90 및 92)은 점재된다. 확인될 수 있는 바와 같이, 빔은 시간적으로 또는 공간적으로 중첩되지 않는다. 시스템(10)의 문맥에서, 이러한 균질 섹션은 마스크에 의해서 크로핑되고 이어서 패널 표면 상으로 화상화된다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 외반을 가지는 3개의 빔 중첩을 도시한다. 여기에서, 라인 빔의 대부분이 장축을 따라 균질하도록, 외측 빔이 외반된다. 그러한 방법은 라인 빔의 연장된 길이를 허용하고, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 큰 패널을 어닐링하기 위해서 이용되는 섬유 레이저 빔에서 요구되는 라인 봉합의 품질을 낮춘다. 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 크로핑 기술보다 더 효과적이지만, 이러한 기술은 여전히 균질화된 라인 빔의 단부들에서 레이저 파워를 폐기하였다.
가우스 빔 프로파일이 상단부 모자형 빔 프로파일로 변환될 수 있게 하는 가장 단순한 방법은, 균질성 요건 내에 있는 빔의 중앙 부분을 크로핑하는 것이다. 크로핑은 도 4의 마스크(대상) 평면(54)에서 이루어져야 하고, 이는 이어서 도 5의 대물 렌즈(60)를 통해서 조합된 대상/프로세스 (화상) 평면에 화상화된다. 이러한 방법에서 대물 렌즈(60)는, 각각의 축을 따른 상이한 축소를 가지는, 애너모픽 원통형 요소, 또는 일정한 축소를 제공하는 구면적으로 대칭적인 요소를 이용할 수 있다. 이러한 방법은 빔 에너지의 대부분을 폐기한다. 이와 관련하여, 빔 조합 방법은 단일 빔의 중앙, 균질 부분을 단순히 크로핑하는 것 보다 효율적이나, 여전히 동일한 문제를 갖는다.
도 10a 내지 도 10c는 각각의 빔 조합 구성을 도시한다. 도 10a는 2개의 선형적으로 p-편광화된 그리고 s-편광화된 입력 레이저 빔을 수용하는 편광화 빔 조합기를 포함하는 시스템을 도시한다. 입력 빔은, ½ 파동판을 각각 구비할 수 있는, 도시된 시스템의 각각의 레그(leg)를 따라서 전파된다. 도 10b는, 이러한 빔을 단일 빔 웨이스트(waist)로 포커스할 수 있는 필드 렌즈를 통과하는 다수의 빔들을 각도적으로 조합할 수 있는 빔 조합 구조물을 도시한다. 도 10c는, 상이한 차수들(orders)의 다수의 수렴 빔이 통과 빔들을 단일 출력 빔으로 조합하도록 구성된 회절 빔 조합기에 충돌하는, 빔 조합 배열체를 도시한다.
도 11의 (a) 내지 도 11의 (c)를 참조하면, 빔 균질화 하위조립체(16)는 비구면 광학 요소를 이용하여 가우스 빔의 아포다이제이션을 상단부 모자형 아포다이제이션으로 리맵(remap)하도록 구성된다. 이러한 유형의 가장 잘 알려진 예로 piShaper가 있다. piShaper는, 세기 프로파일이 제어된 방식으로 변형되는 망원경이고, 기본적인 원리 중 하나는, 이러한 유형의 균질화기를, 예를 들어, 단편화 및 재조합-기반과 구별하는, 전체 시스템의 영의 파동 수차(zero wave aberration)이다.
전술한 바와 같이, SLS 프로세스는 장축을 따른 균질화만을 절대적으로 요구한다. 최적의 상단부 모자형 재-아포다이제이션은 그에 따라 하나의 축만 있거나, 애너모픽일 것이다. 두 경우 모두에서, 원통체 렌즈가 요구된다. 도시된 시스템은, 예를 들어, 원형 빔을, 각각의 축을 따라 회절 제한된 지점 확산으로 균질화된, 1 mm의 긴 라인 빔으로 변환하도록 설계된 애너모픽 교차 비원통체 렌즈(98)를 포함한다. 이러한 렌즈는 빔 세기 프로파일을 포커스에서 직접적으로 변환한다. 이러한 방법은 마스크 평면을 조명하기 위해서 이용될 수 있고, 그러한 마스크 평면은 이어서 애너모픽 또는 비구면적으로 대칭인 대물 렌즈를 통해서 프로세스 평면 상으로 화상화된다. 본 발명의 실제 적용예에서, 장축을 따라 빔 프로파일을 변환하는 단일 애너모픽 렌즈의 이용이 요구된다. 이러한 방법은 입력 빔 프로파일 및 발산뿐만 아니라 집중 그리고 입사의 각도에 민감한 정렬이다. 그러한 방법을 이용하는 임의의 빔 전달은 10 미크론 단위의 빔 집중 및 10 마이크로 라디안의 직교성을 보장할 수 있어야 한다.
이제 프로파일의 스캐닝 시스템 및 스캐닝 하위조립체(16)를 설명하면, 특정 길이 및 세기를 가지는 라인 빔이 특정 속도로 희망 결정화 라인의 전체 길이를 따라서 스캐닝되는 경우에, 희망 노출 시간 및 영향으로 전체 라인을 균질하게 조사할 수 있다. 이러한 방법은 임의의 길이의 연속적으로 긴 라인을 생성하기 위해서 장축 방향으로 짧은 빔이 끌릴(drag) 수 있게 하고, 그에 따라 라인 봉합을 불필요하게 한다. 단축을 따른 빔의 프로파일은 덜 중요하나, 빔의 길이를 따라서 일정하게 유지되어야 한다. 상단부 모자형 또는 심지어 수퍼가우스(supergaussian) 단축 프로파일은 레이저 파워의 더 많은 이용을 가능하게 할 것이나, 프로세스가 효과적이게 하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 스캐닝 기술은, 이하에서 설명되는 바와 같이, 도 16a 내지 도 16d의 회전 거울 또는 음향-광학 편향기(AOD)에 의해서 실현된다.
도 12의 (a) 및 도 12의 (b)는 스캐닝 기술을 구현하는 일반적인 동작 원리 구성을 도시한다. 도 11의 (a)는 화살표(A)의 방향으로 긴 라인을 조사하는 일정한 펄스의 빔을 도시한다. 라인을 따른 모든 위치는, 예를 들어, 동일한 상단부 편평 빔(도 11의 (c))에 노출되고, 그에 따라 특정의 시점에서, 초기 부분(101)이 완전히 결정화된다. 최근에 조사된 라인 범위(103)는 여전히 결정화의 프로세스 이내이고, 패널이 화살표(A)를 따라서 더 이동될 때 완전히 결정화될 것이고, 라인 범위(105)는 현재 조사되고 있고 범위(107)는 아직 조사되지 않는다. 도 11의 (b)에 도식적으로 도시된 결정화하고자 하는 라인의 열 프로파일은 전술한 라인 범위(101 내지 107)의 상태를 도시한다.
주어진 레이저 파워 및 라인 빔 폭에 대해서, 희망하는 영향 및 노출 시간을 달성하기 위한 필요 라인 빔 길이 및 스캐닝 속도는 이하와 같이 결정될 수 있다: 길이(Lb) 및 이동 속도(v)의 라인 빔을 가지는 도 11의 (c)의 상단부 모자형 라인 빔을 가정한다. 이러한 속도에서, 노출 시간은
T = Lb/v이다.
그에 따라, 노출 시간(T) 및 라인 빔 길이(Lb)의 경우에, 요구되는 속도는:
v = Lb/T 이다.
표적 레이저 파워(P), 및 라인 빔 폭(Wb)에 대해서, 세기는:
I = P/Lb Wb 이다.
임의 지점에서의 스캐닝 영향을:
H = I T = P T / Lb Wb 이다.
전술한 것을 요약하면, 레이저 파워(P) 및 라인 빔 폭(Wb)에서, 희망 영향(H) 및 노출 시간(T)에 대해서, 필요 라인 길이 및 스캐닝 속도가:
Lb = P T/H Wb
v = P/H Wb 라는 것이 용이하게 확인된다.
예:
레이저 파워 = 150 W
라인 빔 폭 = 5 ㎛
요구되는 노출 시간 = 300 ns
요구되는 영향 = 0.7 J/cm2 (7,000 J/m2)
전술한 것을 기초로, 라인 빔 길이(Lb) = 1.3 mm
스캐닝 속도 = 4,300 m/s 이다.
도 13의 (a) 내지 도 13의 (d)는 스캐닝 구성을 개념적으로 도시한다. 레이저 공급원은, 스캐닝 조립체 이후에 마스크 평면 내에서 또는 화상 평면에서 직접적으로 희망 빔 프로파일을 생성하는 빔 컨디셔닝 하위조립체를 통과하는 고조파 빔을 출력한다. 도 13의 (b) 내지 도 13의 (d)를 간략히 설명하면, 희망 프로파일은 양 축(104)을 따른 가우스, 하나의 축의 방향을 따른 가우스/준(Quasi) 가우스 및 다른 축(106)의 방향을 따른 상단부 모자형 그리고 108에 의해서 표시된 바와 같은 양 축의 방향을 따른 상단부 모자형 프로파일일 수 있다. 만약 상단부 모자형 프로파일을 희망한다면, 균질화 하위조립체가 요구되고, 그 구성은 레이저 빔 특성 및 희망 프로파일에 따라 달라진다. 빔은, 마스크 평면을 통과하기 전에 또는 화상 평면 패널에 직접적으로 전달되기 전에, 스캐너 및 스캐닝 광학기기 상으로 입사되어 희망 빔 프로파일을 획득한다.
도 14a 내지 도 14e는, 1각형(monogon) 또는 다면형 다각형(100)과 같은, 회전 거울을 구비한 빔 전달 및 스캐닝 하위조립체(18)의 가능한 구성 중 하나를 도시한다. 도 2를 간략히 다시 설명하면, 스캐너(100)는 전환 거울(46) 대신에 갠트리 기계에 장착되고 마스크를 조명하기 위해서 균질화기와 함께 또는 균질화기가 없이 이용될 수 있다. 면은 45o 또는 90o 와 같은 임의 각도로 배향될 수 있고, 도 14b 내지 도 14e에 도시된 망원경식의, 원통형 갈리린 확산기를 향해서 광 경로를 따라 고조파 빔을 편향시킨다. 이어서, 확장된 빔은, 대물 렌즈(60) 내로 커플링되기 전에, 단축 필드 렌즈(50), 마스크(54) 및 전환 거울(58)을 통과한다.
다른 유형의 스캐닝-기반의 빔 전달 시스템은 음향-광학 영향에 의존하고 AOD로서 추가적으로 지칭되는 광학 솔리드 스테이트 편향기의 이용을 포함한다. 도시하지는 않았으나 통상의 기술자에게 잘 알려져 있는 AOD는 이동 부분을 포함하지 않고, 그에 따라 기계적 스캐너보다 빠른 편향 속도를 나타내고 더 신뢰 가능하다. AOD는, 재료 내의 음파를 전파에 의해서 유도되는, 광학적으로 투명한 재료 내에서 굴절률을 주기적으로 변화시키는 것을 기초로 한다. 굴절률을 변화시키는 것은, 재료의 밀도 변화를 유도하는, 재료의 굴절 및 압축의 결과이다. 이러한 주기적으로 변화되는 굴절률은, 재료를 통해서 이동되는 레이저 빔을 회절시킬, 결정 내에서 소리의 속력으로 이동되는, 광학 격자와 유사하게 작용한다.
SLS의 맥락에서, 라인 빔으로 어닐링하고자 하는 패널은, 개별적인 분출 모드 섬유 레이저로 달성될 수 있는 라인 빔의 길이 보다 몇 자릿수 더 큰 크기이다. 따라서, 입자 크기가 1 미크론보다 작고 0.2 미크론 정도로 작은 연속적인 폴리-Si 입자 구조를 효과적으로 달성하기 위해서 개별적인 또는 다수의 레이저로부터의 빔을 함께 봉합하는 것이 필요하다.
ELA 프로세스를 위해서 이용되는 엑시머 레이저는 낮은 반복율과 함께 펄스당 큰 에너지를 갖는다. 이는, 그러한 레이저가 큰 패널의 단일 라인 어닐링에 적합하게 하고, 라인 빔은 전체 패널 폭을 둘러싼다.
그러나, 동일한 총 파워 출력을 가지는 분출 모드 섬유 레이저는 몇 자릿수만큼 더 작은 펄스 에너지를 가지며, 몇 자릿수 더 큰 반복율을 필요로 한다. 펄스 에너지는 너무 낮아서 단일 레이저로부터의 라인 빔이 전체 패널 폭을 둘러싸게 할 수 없다.
이러한 이유로, 결과적인 폴리-Si 입자 구조가 관심 영역에 걸쳐 연속적이 되도록, 개별적인 라인 빔을 함께 봉합하거나 스캔할 필요가 있다. 관심 영역은 전체 패널 지역일 수 있거나, 그 일부일 수 있다.
또한, 매우 큰 반복율에서, SLS 결정화가 발생되기 위한 충분한 냉각을 허용하기에 충분치 못한 시간이 개별적인 분출들 사이에 존재할 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 빔 위치에서 결정화 발생을 위한 충분한 냉각이 존재하도록, 모든 제2 라인 빔을 제1 통과에 배치할 필요가 있을 수 있고, 이어서 개재되는(intervening) 라인 빔을 제2 통과에 배치할 필요가 있다. 대안적으로, 펄스 픽킹 방법 또는 장축 방향으로 동시에 스캐닝하는 방법이 구현될 수 있다. 펄스 픽킹은 통과마다 모든 제2 라인을 배치하는 것 대신에, 또는 그와 함께 이용될 수 있다. 2개의 인접한 라인을 장축 내에서 함께 봉합하는 것은 상당한 난관을 제공한다. 이상적으로 각각의 라인 빔은 완벽하게 날카로운 연부를 가질 것이고, 인접한 빔들의 연부들이 정확하게 접경될 것이다.
다른 가능성은, 인접한 빔들이 중첩될 때 유효 세기가 균질하게 유지되도록, 빔의 단부의 세기 프로파일을 재단하는 것이다. 비록 중첩되는 가간섭 빔에서 가간섭성/스페클 문제가 존재하지만, 각각의 분출 내의 개별적인 펄스가 동시에 도달하지 않도록, 인접 빔들을 점재시킬 수 있다.
이하의 개시내용은 연속적인 폴리-Si 커버리지를 위한 다양한 빔 라인들의 봉합 방법을 포함한다. 빔 전달 및 패널 핸들링 하위조립체를 제어하는 것은, 다양한 라인 패턴 및 개별적인 라인 빔이 봉합되어 관심 영역을 둘러싸게 하는 방식을 제공할 수 있다.
도 15의 (a) 및 도 15의 (b)를 참조하면, 1-D 스캐닝을 가지는 연속적인 라인은, LA 연속적 라인 빔과 다소 유사하게, 개별적인 빔이 효과적으로 연속적인 라인을 구성하도록 개별적인 빔을 정렬시키기 위해서 이용되는 개념적으로 가장 단순한 방법이다. 이어서, 이러한 효과적인 라인 빔은 도 16a에 도시된 바와 같이 전체 패널을 따라서 일(1) 차원으로 스캐닝될 것이다. 개별적인 라인 빔의 치수에 따라, 이는 대물 렌즈/투사 렌즈 및 기타 광학 요소의 매우 조밀한 충진(packing)을 초래할 수 있고, 그에 따라 장착 및 정렬 고정이 극도의 난관이 될 수 있다.
도 15의 (a) 및 도 15의 (b)는, 조밀한 충진 문제를 완화시키는 각각의 구성을 도시한다. 접힘 거울(fold mirror)(110)을 개별적인 빔의 웨이스트 부근에 즉, 화상 평면에 근접하여 배치함으로써, 빔들 사이에 충분한 자유 공간이 존재한다. 개별적인 대물/투사 렌즈 또는 렌즈들(60)(도 5)은, 다수 레이저 빔의 경우에, 이러한 렌즈의 고정을 위한 공간을 자유롭게 하기 위해서 상이한 배향들로 순차적으로 배치될 수 있다. 각각 도 15의 (a) 및 도 15의 (b) 상의 2개의 도시된 배열체는 개별적인 라인 빔의 교번적인 방향 접힘, 및 3방향 접힘 적층을 도시한다. 이러한 기본적인 개념은 동일한 목표를 달성하기 위한 다른 구성으로 확장될 수 있다. 연속적인 라인을 생성하는 것과 관련된 난관은 일차적으로 정렬, 가간섭적인 간섭, 자동 포커스 및 기계적/열적 안정성과 관련된다.
결과적인 연속적 라인 빔이 어닐링 프로세스를 지원하기 위해서 세기 및 프로파일 모두에서 충분히 균질하도록, 개별적인 라인 빔은, 위치 및 각도 모두에서, 주의 깊게 정렬되어야 한다. SLS 프로세스를 위해서, 개별적인 빔은 전체 연속적 결정화 라인 길이를 따라서
Figure 112018009862569-pct00005
0.1 ㎛ 공차까지 서로에 대해서 정렬되어야 한다.
개별적인 라인 빔들이 만나는 곳에서 일부 중첩이 요구된다. 중첩의 범위는 특정 빔 프로파일에 따라 다를 것이다. SLS 프로세스를 위해서 이용되는 섬유 레이저는 큰 공간적 및 시간적 가간섭성을 가지고, 중첩될 때 간섭 영향을 받기 쉽다. 이웃하는 개별적인 빔들 모두는 서로에 대해서 무작위적인 위상을 가져야 하거나, t 프로파일 및 속도 하위조립체를 참조하여 전술한 바와 같이, 각각의 분출 내의 개별적인 펄스들이 이웃하는 라인 빔에 대해서 별개의 시간들에 도달하도록 펄스 분출들이 타이밍되어야 한다.
비록 개별적인 라인 빔이 요구되는 연속적인 라인 빔 매개변수를 전달하도록 구성될 수 있더라도, 큰 지역의 패널을 연속적으로 프로세스하는 동안 라인 빔은 정렬을 유지하여야 한다. 예를 들어 8세대 패널의 큰 치수를 고려하면, 차별적인 열 팽창으로 인해서, 심지어 1 ℃의 작은 온도차도 패널 치수에 걸쳐 10 ㎛ 이상의 오정렬을 초래할 수 있다.
또한, 단일 통과에서의 결정화 발생을 위해서 분출 반복율이 너무 크다면, 모든 제2 분출을 제1 통과에 배치하고 이어서 나머지 분출을 제2 통과에 채우는 것이 요구될 수 있다.
마지막으로, 레이저 프로세스의 포커스의 깊이가 제한될 것이고, 이는 패널이 필요한 포커스 깊이를 충족시키기에는 불충분한 편평도를 가지게 할 수 있다. 이러한 경우에, 개별적인 라인 빔의 각각에 대해서 동적 자동 포커스를 구현할 필요가 있을 것이다.
연속적인 라인의 추가적인 변경예는 도 16b에 도시된 바와 같은 다수 통과를 포함한다. 만약 연속적인 라인의 길이가 패널 폭의 일부로 제한된다면, 통과들 사이에 라인 빔 오프셋을 가지고, 몇몇 통과를 이용하는 것에 의해서 전체 패널이 커버될 수 있다. 만약 라인이 ½ 패널 폭이라면, 2번의 통과가 요구될 수 있다. 1/3 패널 폭은 3번의 통과를 요구할 수 있고, 기타 등등이 요구될 수 있다. 이러한 접근 방식이 전체 패널 폭 라인 빔과 연관된 난관의 일부를 용이하게 하지만, 통과들 사이에서 폴리-Si 입자 구조의 연속성을 유지하는 것과 연관된 난관이 존재한다. 연속적인 통과에서의 분출은
Figure 112018009862569-pct00006
0.1 ㎛ 의 정확도까지 양 축으로 정렬되어야 한다. 다시, 반복율이 너무 크다면, 순차적인 분출들의 물리적 분리가 요구될 것이다.
도 17의 (a) 및 도 17의 (b)를 참조하면, 다수의 짧은 라인 빔으로부터 연속적인 라인 빔을 생성하고자 하는 시도 대신에, 빔이 일 방향으로 스캔될 수 있고 다른 방향으로 스텝핑되어 연속적인 폴리-Si 입자 구조를 제공할 수 있도록, 균일하게 이격된 개별적인 라인 빔을 패널에 걸쳐 분산시킬 수 있다. 간결함을 위해서, 라인 빔은 단계마다(step after step) 동일한 방향으로 스캐닝된다. 대안적으로, 각각의 통과에 대한 스텝핑 이후에 교번적인 방향으로 스캐닝할 수 있다. 레이저의 수, 레이저의 특정 특성, 개별적인 라인 빔 치수, 및 개별적인 라인 빔을 어떻게 생성하는지에 따라서, 빔의 실제 수는 몇 개 내지 몇 십 개일 수 있다. 다시, 분출 반복율은 순차적인 분출들의 물리적 분리를 요구할 수 있다. 도 17의 분리된 라인 빔들이 도 16의 많은 수의 연속적으로 봉합된 개별적인 라인 빔으로 각각 이루어지도록, 도 16b 그리고 도 17의 (a) 및 도 17의 (b)에 도시된 실시예가 조합될 수 있다.
순차적인 분출들을 물리적으로 분리하는 요건은 반복률 및/또는 맞물림 제약으로 인해서 발생될 수 있다. 순차적인 펄스들을 물리적으로 분리하기 위한 2가지 기본적인 방법이 있다.
하나의 기술은 증가된 스캔 속력을 가지는 다수의 통과를 포함한다. 여기에서, 개별적인 펄스들이 물리적으로 분리되어 모든 제2 라인 빔을 생성하도록, 단일 라인 빔이 충분한 속력으로 패널에 대해서 단축 방향으로 스캔된다. 연속적으로 발생되는 통과가 단축 방향으로 오프셋되고, 그에 따라 누락된 교번적인 라인 빔들이 배치된다.
이러한 전술한 기술은 라인 빔 간격을 요구하는 다른 기술에 비해서 가장 개념적으로 단순한 것이나, 이는 또한 단일 통과에서 라인 빔들을 연속적으로 배치하는 것에 비해서 스캔 속력의 배가(doubling)를 요구한다. 예를 들어, 만약 레이저가 1MHz에서 동작되고, 라인 빔이 2 ㎛ 마다 이격되어야 한다면, 단일 통과는 2m/s의 스캐닝 속력을 필요로 하는 반면, 2배의 통과는 4m/s를 필요로 할 것이다. 이는, 0.1 ㎛ 레벨의 정확도로 큰 패널에 걸쳐 빔을 스캔하기 위한 극히 빠른 속력이다.
만약, 맞물림 비율이 2 보다 큰, 다수-통과 맞물림이 구현된다면, 스캐닝 속력 문제는 맞물림 비율과 선형적으로 정도가 더해진다(compounded).
만약 펄스 분출이 상이한 빔 라인들로 순차적으로 분리된다면, 개별적인 빔 라인에 대한 유효 반복률이 계수에 의해서 감소되도록, 일정한 계수 값에서 반복된다. 2 m/s의 단일 빔 라인을 요구하는 전술한 예는, 예를 들어, 계수가 4라면, 500 mm/s의 4개의 빔 라인으로 수정될 수 있다.
만약 다수 스캔이 이용된다면, 다수 통과 연속 라인 빔, 별개의 라인 빔 위치, 또는 그 조합이든지 간에, 개별적인 통과들 사이의 이음매(seam)에서 난관이 항상 존재할 것이다. 이음매에 걸쳐 폴리-Si 입자 구조의 연속성을 유지하는 것은 난관이 될 것이다. SLS 어닐링된 패널로부터 제조하고자 하는 최종 장치를 위한 특정 요건은 허용 가능한 이음매 불연속성을 규정할 것이다.
만약 그러한 요건이 너무 엄격하여 연속적인 이음매로 충족시킬 수 없다면, 빔 맞물림 체계를 구현할 수 있고, 도 18, 도 19, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 개별적인 빔들 사이의 경계들이 패널에 걸쳐 엇갈린다. 맞물림의 정도에 따라, 장치 트랜지스터가 빔 봉합 경계의 특정 부분 지역보다 더 큰 지역을 가지지 않는 것이 보장될 수 있다.
맞물림은 또한 패널 상에서 물리적으로 인접되는 빔의 배치 시간을 분리하는 것에 관한 부가된 장점을 가지며, 그에 의해서 큰 반복률로 인한 펄스들 사이의 부적절한 결정화 시간의 영향을 감소 또는 제거한다.
도 18의 (a) 내지 도 18의 (c)를 참조하면, 맞물림은 개별적인 통과와 오프셋되게 각각 배치하는 것에 의해서 달성될 수 있다. 예를 들어, 만약 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이 2-빔 맞물림이 요구된다면, 펄스 간격이 정확히 2 라인 폭이 되도록, 스캔 속력이 결정될 수 있을 것이다. 이어서, 빔은 빔 길이의 절반만큼 패널에 대해서 스텝핑될 것이다. 제2 통과는 펄스를 제1 통과의 펄스들 사이에 정확하게 배치할 것이다. 이어서, 빔은 다시 빔 길이의 절반만큼 스텝핑될 것이고, 도 18의 (c)에 도시된 바와 같이, 제3 통과는 제1 통과의 빔과 정확하게 정렬된 빔을 배치할 것이다.
만약 도 19의 (a) 내지 도 19의 (e)에 도시된 바와 같이 3-빔 맞물림이 요구된다면, 펄스들이 3개 라인 폭만큼 이격되고 스텝 크기가 통과들 사이에서 빔 길이의 1/3이 되는 것을 제외하고, 동일한 과정이 후속될 것이다. 맞물리는 빔의 수는 임의로 크게 선택될 수 있다. 이러한 방법은 최대로 달성 가능한 시스템 스캔 속력에 의해서 제한될 것이다. 주어진 펄스 반복률 및 라인 폭에서, 요구되는 스캔 속력은 맞물린 빔의 수와 함께 선형적으로 증가될 것이다. 맞물림은 반복률 및 결정화 시간과 관련된 모든 문제를 자동적으로 제거한다.
도 20의 (a) 내지 도 20의 (d) 및 도 21의 (a) 내지 도 21의 (c)를 참조하면, 모든 펄스를 개별적으로, 한번에 하나의 통과로 배치하는 대신에, 모든 요구되는 맞물림이 단일 통과 내에서 발생되도록 다수의 빔을 동시에 배치할 수 있다. 이러한 형상(figure)은 단일 통과 2-빔 3-빔 맞물림을 설명한다. 단일 스캔 중에, 다수의 빔이 맞물리도록, 빔들이 서로에 대해서 배치된다. 개별적인 펄스 배치를 위한 모드에서와 같이, 맞물린 빔의 수는 구현예의 실용성에 의해서만 제한된다.
스캔 방향으로 개별적인 빔들을 분리함으로써, 이러한 방법은 결정화 시간과 관련하여 유효 반복률을 맞물린 펄스의 수와 함께 선형적으로 감소시킨다. 이러한 방법은 맞물린 패턴을 채우기 위해서 요구되는 통과의 수를 감소시킬 뿐만 아니라, 도 22의 펄스 픽킹 방법과 조합되어 양호하게 작용한다.
빔 봉합 방법은 레이저 및 시스템 재원의 제약 내에서 요구되는 p-Si 입자 특성을 달성하기 위해서 조합되어 구현될 수 있다. 또한, 개시된 기술의 각각 및 그 조합은 다수의, 협력적인 레이저 공급원으로, 그리고 또한 후술되는 펄스 픽킹 방법과 함께 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 큰 레이저 반복률은 SLS에서 펄스들 사이에서 결정화를 위한 불충분한 시간을 초래할 수 있다. 물리적으로 분리된 펄스들로 각각의 스캔 라인을 채우기 위해서 다수의 통과를 이용하는 대신에, 펄스를 고정된 계수를 가지는 별개의 빔 라인으로 픽킹할 수 있다. 펄스 픽킹은, 앞서서 개시된 바와 같은 기계적(스캐닝 다각형, 검류계, 등), 음향-광학 방법 또는 통상의 기술자에게 알려진 전자-광학 방법을 이용하는 스캐닝 하위조립체(100)와 연관된다.
펄스 픽킹 기술은 상이한 방법들로 구현될 수 있다. 하나의 방식은 펄스 픽킹된 빔을 개별적인 빔 라인으로 지향시키는 것을 포함하고, 그러한 개별적인 빔 라인은 이어서 단일 라인과 유사하게 스캔된다. 이는 2개의 접근 방식 - 연속적인 라인 및 맞물린 라인 빔들 - 을 이용하여 실현될 수 있고 개별적인 빔 라인의 유효 반복률을 감소시키는 장점을 가지나, 레이저마다 다수의 빔 전달을 필요로 한다.
제1 접근 방식은 펄스 픽킹된 빔들이 서로에 대해서 지연될 수 있게 하고 조합될 수 있게 하여, 단일 빔 전달을 통해서 통과될 수 있는 하나의 긴 균질한 연속적 라인을 형성할 수 있게 한다. 이는, 낮은 반복률, 더 높은 펄스 에너지 레이저로 달성될 수 있는 것과 유사한 라인 빔을 초래한다. 대안적인 접근 방식은 맞물림과 관련되고, 전술한 바와 같이, 다수 통과 맞물림을 생성하기 위해서 펄스 픽킹된 빔을 이용하는 것 또는 단일 통과 맞물림된 패턴을 생성하도록 배열된 것을 포함한다.
펄스 픽킹의 다른 방식은, 도 23에 도시된 다각형(100) 또는 AOD와 같은, 회전 스캐너와 함께 장축 스캐닝을 포함한다. 재지향된 빔은 근접 마스크 상으로 입사되고, 그곳에서 나이프 연부는 표면을 조사하는 빔의 길이를 규정한다. 빔의 라인폭은 근접 마스크의 축소 정도와 상이한 축소 정도를 가지는 앞서서 개시된 단축 마스크를 이용하여 형성된다. 결과적으로, 펄스의 연속적인 분출은, 장축을 따라서 분리되고 단축과 관련하여 효과적으로 감소된 분출 반복률에서 연속적인 더 긴 라인에서 봉합되는, 인접한, 밀접 배치된 라인들을 생성한다. 이는 라인 끌기 기술과 상이한데, 이는 라인 끌기 기술은 연속성을 특징으로 하고 명백하게 봉합을 요구하지 않기 때문이다. 연속적인 분출과 같은 빔의 장축을 따른 스캔은 패널 상에서 라인 내에서 연속적으로 봉합된다.
앞서서 개시된 모든 구성 및 기술에도 불구하고, 라인 빔 내의 국소적이고, 지속적인 불균질성 영역은 다결정질 입자 구조 내에서 패터닝을 초래할 수 있다. 이러한 패턴은, 특히 패터닝이 주기적이 될 봉합된 라인들에서, 마감된 디스플레이 내에서 가시적인 무라를 유발할 수 있다. 하나의 완화 기술은, 불균질성을 효과적으로 평활화하기 위해서 그리고 결과적인 무라를 용인 가능한 레벨로 감소시키기 위해서, (봉합을 포함하는) 불균질 영역이 순차적 라인 내의 상이한 위치들에 있도록, 라인 빔을 패널 상으로 디더링하는 것이다.
구조적으로, 디더링 시스템은 빔 경로 내로 배치되는 회전 쐐기 또는 확산 요소를 포함할 수 있다. 이는 가간섭 빔 내의 스페클 제거에 있어서 매우 효과적일 수 있으나, SLS 어닐링 프로세스에서 이용하기 어려울 수 있는데, 이는 회전 요소가 2 차원에서 빔을 오염시키고 SLS 어닐링이 매우 좁은 라인 빔을 요구하기 때문이다. 임의의 디더링/오염은 라인 빔의 장축 방향만으로 존재하여야 한다.
디더링은 본질적으로 주기적 또는 확률적(stochastic)일 수 있다. 주기적인 디더링은, 톱니 또는 사인 곡선과 같은, 주기적 프로파일을 따를 것이다. 확률적 디더링은 불균질성의 무작위적인(또는 의사-무작위적인) 분산을 초래할 것이다. 바람직한 유형의 디더링은 디더링 방법 및 무라의 용인 가능한 레벨에 따라 달라질 것이다. 확률적인 디더링은 무라 감소에 있어서 더 효과적일 것으로 예상되는 반면, 주기적 디더링은 용인 가능한 무라를 달성하면서 덜 복잡하게/저비용적으로 구현될 수 있다.
디더링의 크기 및 주기성(확률적이 아닌 경우)은, 봉합이 있거나 없거나 간에, 불균질성의 유형에, 그리고 어떠한 레벨의 무라가 용인 가능한 지에 따라 달라질 것이다. 그 크기 및 주기성은 10 미크론 단위로부터, 잠재적으로, 1 밀리미터 초과의 범위일 수 있다. 일차원적인 디더링은 도 24 내지 도 28에 도시된 몇몇 대안적인 하위조립체에 의해서 달성될 수 있다.
도 24는 패널 또는 마스크 이후의 임의의 적합한 구성요소를 발진시키도록 동작되는 디더링 시스템(120)을 도시한다. 패널은 SLS 어닐링 프로세스 중에 라인 빔의 방향으로 발진/진동된다. 장치 길이 라인의 경우에, 이는, 도 27에 도시된 바와 같이, 주기적 또는 확률적 발진일 수 있다. 봉합된 라인의 경우에, 주기적 발진을 이용하는 것이 필요할 수 있고, 연속적인 통과가 동일한 주기적 경로를 따른다. 이는 봉합된 라인의 일정한 중첩, 및 스캔 경로를 따른 중첩 영역의 평활화 모두를 보장할 것이다. 만약 확률적인 디더링이 봉합된 라인과 함께 이용된다면, 연속적인 스캔들 사이의 중첩은 매우 가변적일 것이다. 이는 많은 유형의 장치, 특히 OLED 장치에서 용인 가능하지 않을 수 있다.
도 25는, 라인 빔의 선명한 형성을 유지하면서, 필요한 불균질성 평활화를 생성하기 위해서, SLS 어닐링 프로세스 중에 라인 빔의 방향으로 발진/진동되는, 렌즈 또는 거울과 같은, 빔 전달 시스템의 광학 구성요소를 발진시키는 디더링 시스템(120)의 다른 구성을 도시한다. 만약 디더링이 마스크 평면 앞에서 빔 내로 도입된다면, 마스크는 패널 상의 라인 빔 연부의 직선형 경로를 유지하기 위해서 이용될 수 있다. 이러한 경우에, 주기적 또는 확률적 디더링이 동일하게 적용될 수 있을 것이다. 만약 디더링이 마스크 이후에 도입된다면, 결과적인 라인 분산은 패널을 발진시키는 것과 동등할 것이고 도 27에 도시된 바와 같이 주기적 대 확률적 디더링에 대한 동일한 내용이 유지된다.
도 26은 마스크를 발진시키는 디더링 시스템(120)의 또 다른 구성을 도시한다. 마스크는 SLS 어닐링 프로세스 중에 라인 빔의 방향으로 발진/진동된다. 이는 연속적인 통과들 사이에서 봉합 구역을 평활화할 것이나, 라인 빔 내의 불균질성을 평활화하지 않을 것이다. 다시, 패널 발진에 대한 것과 같이, 주기적 대 확률적 디더링에 대한 동일한 내용이 유지된다.
본 발명을 구현하는 특정의 구체적인 구조가 본원에서 도시되고 설명되었지만, 통상의 기술자는, 기본적인 발명의 개념의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 부품들의 다양한 수정 및 재배열이 이루어질 수 있다는 것 그리고 그러한 것이, 첨부된 청구항의 범위에 의해서 표시되는 바와 같은 것을 제외하고, 본원에서 도시되고 설명된 특별한 형태로 제한되지 않는다는 것을 명백하게 이해할 것이다.

Claims (24)

  1. 부분적 용융 레이저 어닐링(LA) 또는 순차적 측방향 응고(SLS) 어닐링 프로세스에 의해서 비정질 Si(a-Si) 패널을 결정화하기 위한 시스템이며:
    경로를 따라 적어도 80 MHz의 펄스 반복률에서 펄스형 고조파 빔을 방출하는, 적어도 하나의 단일 횡방향 모드(SM) 준-연속적 파동(QCW) 섬유 레이저 공급원;
    섬유 레이저 공급원의 하류에 위치되고 고조파 빔이 희망하는 발산 및 공간적 분산 특성을 가지도록 고조파 빔을 변형시키도록 구성된 빔 컨디션닝 조립체;
    대상 평면 내의 희망 스캐닝 속도에서 희망 세기 프로파일을 가지는 컨디셔닝된 고조파 빔을 제공하도록 동작되는 빔 속도 및 프로파일 조립체;
    컨디셔닝된 고조파 빔의 폭이 화상 평면에서 적어도 1 ㎛의 좁은 라인폭으로 감소되도록, 대상 평면 내의 컨디셔닝된 고조파 빔을 희망 축소로 적어도 하나의 빔 축을 따라 화상 평면 상으로 화상화하기 위한 빔 화상화 조립체; 및
    1 ㎛ 이하의 균일한 입자 크기를 가지는 폴리실리콘(p-Si) 구조로의 a-Si의 변환을 제공하기 위해서 적어도 100 ns의 각각의 시간 동안의 노광 시간으로 적어도 2차례 a-Si 패널의 각각의 위치를 조사하기 위해서, 화상화된 좁은 라인폭 빔과 패널 사이에서 상대적인 위치 및 속도를 제공하도록 동작되는 패널 핸들링 조립체를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    다수의 SM QCW 섬유 레이저 공급원을 더 포함하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    빔 속도 및 프로파일 시스템은 고-비율의 가우스 고조파 빔을 편평한-상단부 고조파로 변환하도록 구성되고 빔 단편화 및 재조합 시스템, 빔 재-아포다이제이션 시스템, 빔 조합 시스템, 및 빔 크로핑 시스템으로부터 선택되는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    빔 단편화 및 재조합 시스템은 파리 눈 또는 바이-프리즘 광학 배열체로부터 선택되는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    파리 눈은 화상화 또는 비-화상화 균질화기인, 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    빔 조합 시스템은 대상 평면에서 크롭되는 세기 프로파일의 중앙 균질 중앙 상단 부분을 생성하기 위해서 다수의 고조파 빔들을 중첩 및 점재시키도록 구성되는, 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    빔 조합 시스템은 다수의 고조파 빔을 중첩시키도록 동작되고, 결과적인 고조파 빔이 장축 방향으로 균질하도록 중첩된 빔 중 하나가 외번되는, 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    빔 조합 시스템은 편광화 빔 조합기 또는 필드 렌즈 조합기 또는 회절 빔 조합기 또는 파리 눈으로 구성되는, 시스템.
  9. 제3항에 있어서,
    빔 재-아포다이제이션 시스템은, 고비율의 가우스 고조파 빔을 적어도 하나의 빔 축에서 편평한-상단부 세기 프로파일로 변환하는 적어도 하나의 또는 다수의 비원통형 광학 요소로 구성되는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    화상화된 좁은 라인폭 빔이 봉합이 없이 결정화의 라인을 균질하게 그리고 연속적으로 생성하도록, 빔 속도 및 프로파일 시스템은 희망 속도를 가지는 컨디셔닝된 고조파 빔을 제공하도록 동작되는 스캐너로 구성되는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    스캐너는 회전 거울 또는 음향 광학 편향기 또는 검류계로부터 선택되는, 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    빔 화상화 조립체는, 짧은 빔 축 방향으로 희망 스캐닝 속도에서 희망 세기 프로파일을 가지는 컨디셔닝 고조파 빔을, 대상 평면을 형성하고 장축 방향으로 빔의 연부를 선명화하기 위한 컷팅 나이프를 가지는 제1 마스크 상에 포커스하는 포커싱 렌즈, 및 제1 마스크의 하류에 그리고 패널에 인접하여 위치되는 대물 렌즈로 구성되는, 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    빔 화상화 조립체는 제1 마스크와 대물 렌즈 사이에 위치되고 결정화의 라인의 잔류 불균질부를 흐리게 하도록 구성된 제2 마스크를 더 포함하는, 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    빔 화상화 조립체는 희망 세기 프로파일을 가지는 컨디셔닝 고조파 빔의 직교적인 빔 축들을 따라서 상이한 희망 축소를 제공하는 애너모픽 렌즈 배열체로 구성되는, 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    빔 화상화 조립체는 애너모픽적이고 각각의 직교적인 빔 축들을 따라 상이한 축소를 제공하고 상이한 대상 평면을 가지는 2개의 이격된 마스크를 포함하는, 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    빔 화상화 조립체는 패널 상의 빔라인의 희망 길이를 규정하도록 구성된 근접 마스크를 가지고, 근접 마스크는 연부 회절을 제한하는 거리에서 패널로부터 이격되는, 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    패널 핸들링 조립체는, 패널이 고정된 빔 화상화 조립체에 대해서 직교적 XY 평면들을 따라 변위될 수 있도록, 피어닐링 패널을 지지하는 지지부를 포함하는, 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    패널 핸들링 조립체는, 피어닐링 패널을 지지하며 패널이 직교적 XY 평면들을 따라 변위될 수 있는 빔 화상화 조립체에 대해서 정지적이 되도록 구성된 지지부를 포함하는, 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    패널 핸들링 조립체는, 패널이 XY 평면 중 하나 상에서 변위될 수 있도록 그리고 빔 화상화 시스템이 XY 평면 중 다른 하나 상에서 변위될 수 있도록, 피어닐링 패널을 지지하는 지지부로 구성되는, 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    SM QCW 섬유 레이저 공급원은 변위 가능한 빔 화상 시스템에 대해서 고정된 위치에 장착되거나 그와 함께 변위 가능하게 장착되는, 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    자동 포커스 시스템, 빔 프로파일러 및 무라 측정 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  22. 제5항에 있어서,
    파리 눈 균질화기는 가간섭성 효과를 제거하기 위해서 지연 스텝 유리 요소로 구성되는, 시스템.
  23. 제1항에 있어서,
    p-Si 구조의 잔류 불균질 영역이 효과적으로 잔류 불균질성을 평활화하고 무라를 미리결정된 기준 범위로 감소시키는 순차적인 라인들을 따른 상이한 위치들에 있도록, 좁은 라인폭 빔을 패널 상으로 디더링시키도록 동작되는 디더링 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    디더링 시스템은:
    대상 평면 하류의 패널 또는 광학 구성요소, 또는
    빔 전달 시스템의 광학 구성요소, 또는
    SLS 어닐링 프로세스 중에 컨디셔닝된 고조파 좁은 폭 라인 빔의 방향으로 빔 경로를 따른 광학 구성요소, 또는
    대상 평면을 형성하는 마스크, 를 발진시키도록 동작되는, 시스템.
KR1020187002768A 2015-06-29 2016-06-29 비정질 실리콘 기재의 균일한 결정화를 위한 섬유 레이저-기반 시스템 KR102509883B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562186057P 2015-06-29 2015-06-29
US62/186,057 2015-06-29
US201662315310P 2016-03-30 2016-03-30
US62/315,310 2016-03-30
PCT/US2016/040222 WO2017004280A1 (en) 2015-06-29 2016-06-29 Fiber laser-based system for uniform crystallization of amorphous silicon substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180014439A KR20180014439A (ko) 2018-02-08
KR102509883B1 true KR102509883B1 (ko) 2023-03-13

Family

ID=57609576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187002768A KR102509883B1 (ko) 2015-06-29 2016-06-29 비정질 실리콘 기재의 균일한 결정화를 위한 섬유 레이저-기반 시스템

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3314633A4 (ko)
KR (1) KR102509883B1 (ko)
CN (1) CN107924827B (ko)
WO (1) WO2017004280A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11673208B2 (en) * 2017-07-31 2023-06-13 Ipg Photonics Corporation Fiber laser apparatus and method for processing workpiece
WO2019028082A1 (en) * 2017-07-31 2019-02-07 Ipg Photonics Corporation LASER APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING THIN FILMS
EP3642384A4 (en) * 2017-07-31 2021-03-31 IPG Photonics Corporation LASER DEVICE AND METHOD FOR PROCESSING THIN FILMS
US20200238441A1 (en) * 2017-10-13 2020-07-30 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for spot beam and line beam crystallization

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070054443A1 (en) 2005-09-02 2007-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US20070087488A1 (en) 2005-10-18 2007-04-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2014120686A (ja) 2012-12-18 2014-06-30 Japan Steel Works Ltd:The 結晶半導体膜の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050189329A1 (en) * 2003-09-02 2005-09-01 Somit Talwar Laser thermal processing with laser diode radiation
JP4567984B2 (ja) * 2004-01-30 2010-10-27 株式会社 日立ディスプレイズ 平面表示装置の製造装置
TWI479660B (zh) * 2006-08-31 2015-04-01 Semiconductor Energy Lab 薄膜電晶體，其製造方法，及半導體裝置
CN101933201A (zh) * 2007-08-01 2010-12-29 深度光子公司 用于脉冲式谐波紫外激光器的方法和装置
JP5688203B2 (ja) * 2007-11-01 2015-03-25 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体基板の作製方法
JP2009135448A (ja) * 2007-11-01 2009-06-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体基板の作製方法及び半導体装置の作製方法
KR101094294B1 (ko) * 2009-11-17 2011-12-19 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 표시 장치 제조 방법
TWI545627B (zh) * 2012-06-13 2016-08-11 Sumitomo Heavy Industries 半導體裝置的製造方法及雷射退火裝置
US9343307B2 (en) * 2013-12-24 2016-05-17 Ultratech, Inc. Laser spike annealing using fiber lasers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070054443A1 (en) 2005-09-02 2007-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US20070087488A1 (en) 2005-10-18 2007-04-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2014120686A (ja) 2012-12-18 2014-06-30 Japan Steel Works Ltd:The 結晶半導体膜の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3314633A1 (en) 2018-05-02
KR20180014439A (ko) 2018-02-08
EP3314633A4 (en) 2019-04-10
WO2017004280A1 (en) 2017-01-05
CN107924827B (zh) 2022-07-01
CN107924827A (zh) 2018-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7864429B2 (en) Optical illumination system for creating a line beam
KR101167324B1 (ko) 레이저 박막 폴리실리콘 어닐링 광학 시스템
KR101115077B1 (ko) 레이저 박막 폴리실리콘 어닐링 시스템
JP3903761B2 (ja) レ−ザアニ−ル方法およびレ−ザアニ−ル装置
KR102509883B1 (ko) 비정질 실리콘 기재의 균일한 결정화를 위한 섬유 레이저-기반 시스템
JP4322359B2 (ja) レーザ加工装置
US9233435B2 (en) Apparatus and method for the interference patterning of planar samples
US7991037B2 (en) Multi-beam laser apparatus
TW201323124A (zh) 雷射加工方法、雷射加工裝置及其製造方法
KR101268107B1 (ko) 레이저 조사장치, 레이저 조사방법, 및 반도체장치 제조방법
US20070096008A1 (en) Systems and methods to shape laser light as a homogeneous line beam for interaction with a film deposited on a substrate
US9953851B2 (en) Process sheet resistance uniformity improvement using multiple melt laser exposures
US20080316748A1 (en) Illumination system
JP6732627B2 (ja) レーザ光照射装置
JP2004103628A (ja) レーザアニール装置及びｔｆｔ基板のレーザアニール方法
JP4610201B2 (ja) レーザ照射装置
JP2010062559A (ja) 半導体層の構造を変化させるプロセスおよび装置
US20230236431A1 (en) Device for generating a laser line on a work plane
CN112213862B (zh) 用于使光辐射强度均匀化的光学系统
JP2020530196A (ja) ファイバーレーザー装置及びワークピースを処理するための方法
JP2009160613A (ja) レーザビーム照射方法およびレーザビーム照射装置
JP4628879B2 (ja) 表示装置の製造方法
JP4442537B2 (ja) レーザプロセス装置
CN113811981A (zh) 用于加工半导体材料的方法和光学系统
JP2008060314A (ja) レーザアニール装置、レーザアニール方法、及び半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant