KR102589001B1 - 레이저 결정화 시스템 및 레이저 결정화 방법 - Google Patents

레이저 결정화 시스템 및 레이저 결정화 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 결정화 시스템은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 챔버의 내부로 이송시키는 이송부, 챔버 내에서 비정질 실리콘 박막의 결정화를 위해 기판에 엑시머 레이저를 조사하는 레이저 출사부, 챔버 내에서 기판이 배치되는 스테이지, 기판의 광선 투과율을 측정하는 계측부 및 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면 레이저 출사부가 기판에 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 광선 투과율이 기준 투과율보다 높으면 레이저 출사부가 기판에 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

레이저 결정화 시스템 및 레이저 결정화 방법 {LASER POLYCRYSTALLIZATION SYSTEM AND METHOD OF PERFORMING LASER POLYCRYSTALLIZATION}
본 발명은 비정질 실리콘 박막에 엑시머 레이저를 조사하여 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 결정화하는 레이저 결정화 시스템 및 레이저 결정화 방법에 관한 것이다.
표시 장치의 대형화 및 고화질화 추세에 의하여 소자의 고성능이 요구됨에 따라 높은 전자 이동도를 갖는 고성능 박막 트랜지스터가 요구되고 있다. 이에, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터보다 높은 성능을 갖는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터가 주목받고 있다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 수십에서 수백 cm2/Vs의 전자 이동도를 갖기 때문에 높은 전자 이동도를 요구하는 데이터 구동 회로나 주변 회로 등을 기판 내에 내장할 수 있게 하며, 트랜지스터의 채널을 작게 만들 수 있어 화면의 개구율을 크게 할 수 있게 한다. 일반적으로, 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 박막(amorphous silicon; a-Si)을 증착한 후에 결정화하는 방법으로 제조될 수 있다. 이러한 방법 중 엑시머 레이저 어닐링(excimer laser annealing; ELA) 결정화 방법은 비정질 실리콘 박막에 엑시머 레이저를 조사하여 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 결정화한다. 이 과정에서 기판 상에 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않거나 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 경우, 비정질 실리콘 박막에 엑시머 레이저를 조사하게 되면 비정질 실리콘 박막이 증착되지 않은 부분이나 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소에 의해 막들뜸 현상이 발생하고, 챔버 및/또는 어닐링 윈도우(annealing window)가 오염될 수 있다. 이 때, 막들뜸 현상이 발생하면 결정화된 다결정 실리콘 박막 상에 기류 얼룩이 발생하기 때문에 해당 박막은 폐기되어야 하고, 챔버 및/또는 어닐링 윈도우가 오염되면 어닐링 윈도우 교체, 챔버 세정 등과 같은 레이저 결정화 설비 점검을 수행해야 하기 때문에 막대한 비용 손실이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 목적은 기판 상에 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않았거나 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 경우 비정질 실리콘 박막에 엑시머 레이저가 조사되지 않도록 할 수 있는 레이저 결정화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기판 상에 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않았거나 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 경우 비정질 실리콘 박막에 엑시머 레이저가 조사되지 않도록 할 수 있는 레이저 결정화 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 시스템은, 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 챔버의 내부로 이송시키는 이송부, 상기 챔버 내에서 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화를 위해 상기 기판에 엑시머 레이저를 조사하는 레이저 출사부, 상기 챔버 내에서 상기 기판이 배치되는 스테이지, 상기 기판의 광선 투과율을 측정하는 계측부 및 상기 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 계측부는 상기 챔버의 외부에 위치하고, 상기 제어부는 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 낮거나 같으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버 내로 이송시켜 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버 내로 이송시키지 않거나 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기준 투과율은 상기 기판을 정상 기판으로 판정 가능한 최대 광선 투과율로 설정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기준 투과율은 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 계측부는 상기 레이저 출사부와 상기 챔버의 입구 사이에 설치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 계측부는 상기 챔버의 상기 입구에 설치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 결정화 시스템은 상기 기판이 상기 챔버로 진입하기 전에 상기 기판을 세정하는 세정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 계측부는 상기 세정부의 내부, 상기 세정부의의 입구 또는 상기 세정부의 출구에 설치되고, 상기 제어부는 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 낮거나 같으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 이송시켜 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 이송시키지 않거나 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 시스템은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 챔버의 내부로 이송시키는 이송부, 상기 챔버 내에서 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화를 위해 상기 기판에 엑시머 레이저를 조사하는 레이저 출사부, 상기 챔버 내에서 상기 기판이 배치되는 스테이지, 상기 기판의 광선 반사율을 측정하는 계측부 및 상기 광선 반사율이 기준 반사율보다 높거나 같으면 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 낮으면 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 계측부는 상기 챔버의 외부에 위치하고, 상기 제어부는 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 높거나 같으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버 내로 이송시켜 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 낮으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버 내로 이송시키지 않거나 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기준 반사율은 상기 기판을 정상 기판으로 판정 가능한 최소 광선 반사율로 설정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기준 반사율은 이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 계측부는 상기 레이저 출사부와 상기 챔버의 입구 사이에 설치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 계측부는 상기 챔버의 상기 입구에 설치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 결정화 시스템은 상기 기판이 상기 챔버로 진입하기 전에 상기 기판을 세정하는 세정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 계측부는 상기 세정부의 내부, 상기 세정부의 입구 또는 상기 세정부의 출구에 설치되고, 상기 제어부는 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 높거나 같으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 이송시켜 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 낮으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 이송시키지 않거나 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판의 광선 투과율을 측정하는 단계, 상기 광선 투과율과 기준 투과율을 비교하는 단계, 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 낮거나 같으면 상기 기판에 엑시머 레이저를 조사함으로써 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 다결정 실리콘 박막을 형성하는 단계 및 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기준 투과율은 상기 기판을 정상 기판으로 판정 가능한 최대 광선 투과율로 설정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기준 투과율은 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값으로 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 시스템은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 챔버의 내부로 이송시키는 이송부, 챔버 내에서 비정질 실리콘 박막의 결정화를 위해 기판에 엑시머 레이저를 조사하는 레이저 출사부, 챔버 내에서 기판이 배치되는 스테이지, 기판의 광선 투과율을 측정하는 계측부 및 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면 레이저 출사부가 기판에 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 광선 투과율이 기준 투과율보다 높으면 레이저 출사부가 기판에 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 제어부를 포함함으로써, 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않았거나 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판을 실시간으로 검출하고, 불량 기판에 엑시머 레이저가 조사됨에 따라 발생할 수 있는 막들뜸 현상 및 챔버 및/또는 어닐링 윈도우의 오염을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 시스템은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 챔버의 내부로 이송시키는 이송부, 챔버 내에서 비정질 실리콘 박막의 결정화를 위해 기판에 엑시머 레이저를 조사하는 레이저 출사부, 챔버 내에서 기판이 배치되는 스테이지, 기판의 광선 반사율을 측정하는 계측부 및 광선 반사율이 기준 반사율보다 높거나 같으면 레이저 출사부가 기판에 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 광선 반사율이 기준 반사율보다 낮으면 레이저 출사부가 기판에 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 제어부를 포함함으로써, 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않았거나 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판을 실시간으로 검출하고, 불량 기판에 엑시머 레이저가 조사됨에 따라 발생할 수 있는 막들뜸 현상 및 챔버 및/또는 어닐링 윈도우의 오염을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판의 광선 투과율을 측정하고, 상기 광선 투과율과 기준 투과율을 비교하며, 상기 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면 기판에 엑시머 레이저를 조사함으로써 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 다결정 실리콘 박막을 형성하고, 상기 광선 투과율이 기준 투과율보다 높으면 기판에 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어함으로써, 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않았거나 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판을 실시간으로 검출하고, 불량 기판에 엑시머 레이저가 조사됨에 따라 발생할 수 있는 막들뜸 현상 및 챔버 및/또는 어닐링 윈도우의 오염을 미연에 방지할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 레이저 결정화 시스템(10)은 이송부(100), 레이저 출사부(200), 스테이지(300), 계측부(400-1) 및 제어부(500-1)를 포함할 수 있다.
이송부(100)는 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)을 챔버(chamber, CB)의 내부로 이송시킬 수 있다. 기판(110)은 투명한 또는 불투명한 재료(예를 들어, 유리 또는 플라스틱)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 폴리이미드(PolyImide) 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 비정질 실리콘 박막은 저압 화학 기상 증착, 상압 화학 기상 증착, 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 스퍼터링(Sputtering), 진공 증착 등의 방법으로 기판(110)에 증착될 수 있다.
레이저 출사부(200)는 엑시머 레이저(LB)를 단속적으로 발생시켜 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)에 조사함으로써 결정화 공정을 수행할 수 있다. 엑시머 레이저(LB)는 단파장, 고출력 및 고효율의 엑시머 레이저 일 수 있다. 엑시머 레이저(LB)는 비활성기체(예를 들어, Ar2,Kr2,Xe2),비활성기체 할로겐화물(예를 들어, ArF, ArCl, KrF, KrCl, XeF, XeCl), 할로겐화 수은(예를 들어, HgCl, HgBr, HgI), 비활성기체 산화합물(예를 들어, ArO, KrO, XeO), 다원자 엑시머(예를 들어, Kr2F,Xe2F)등을 포함할 수 있다.
결정화 공정은, 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110) 상에 레이저 출사부(200)로부터 엑시머 레이저(LB)가 나노초(nano second)동안 조사되어 비정질 실리콘 박막의 온도를 급상승 시킨 후 냉각하는 것을 통해 비정질 실리콘 박막을 용융 및 재결정시키는 공정이다.
한편, 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)은 정상 기판과 불량 기판으로 구분할 수 있다. 상기 정상 기판은, 기판 상에 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되고, 상기 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 낮은 기판일 수 있다. 상기 불량 기판은, 기판 상에 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않았거나, 상기 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 기판일 수 있다. 일 예시에 있어서, 상기 정상 기준치는 3at%(atomic percent)일 수 있으나, 이는 기판(110)의 구조에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 기판의 두께가 다르거나, 기판에 증착된 비정질 실리콘 박막의 두께가 다르거나, 또는 기판과 비정질 실리콘 박막 사이에 금속층이 추가되는 경우, 정상 기준치는 달라질 수 있다. 불량 기판에 엑시머 레이저(LB)를 조사하게 되면, 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않은 부분이나 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소에 의해 막들뜸 현상이 발생할 수 있고, 챔버 및/또는 어닐링 윈도우가 오염될 수 있다.
스테이지(300)는 기판(110)을 지지하여 엑시머 레이저(LB)가 기판(110)의 전체에 대해 스캔(scan)될 수 있도록 할 수 있다. 챔버(CB)는 레이저 출사부(200)와 스테이지(300)를 포함할 수 있으며, 일 예로 레이저 출사부(200)와 스테이지(300)는 챔버(CB) 내에서 각각 상하부로 대응하며 설치될 수 있다. 챔버(CB)의 내부는 엑시머 레이저(LB)의 오염을 방지하고 결정화 공정의 안정화를 위해 밀봉된 박스(box) 형태일 수 있으며, 불활성 가스(예를 들어 질소(N2)가스)가 충진되어 있을 수 있다.
계측부(400-1)는 기판(110)의 광선 투과율(light transmittance)을 측정할 수 있는 모든 계측도구를 포함할 수 있다. 계측부(400-1)는 레이저 출사부(200)와 챔버(CB)의 입구 사이에 설치되어, 챔버(CB)의 내부로 이송된 기판(110)의 광선 투과율을 측정할 수 있다. 계측부(400-1)는 기판(110)의 광선 투과율을 측정하여, 상기 광선 투과율이 포함된 신호(MS, measurement signal)를 제어부(500-1)에 송신할 수 있다.
기판(110)의 광선 투과율은 비정질 실리콘 박막이 기판(110) 상에 정상적으로 증착된 부분보다 비정질 실리콘 박막이 기판(110) 상에 정상적으로 증착되지 않은 부분에서 높게 측정될 수 있다. 또한, 기판(110)의 광선 투과율은 기판(110)에 증착된 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 높을수록 높게 측정될 수 있다. 즉, 불량 기판의 광선 투과율은 정상 기판의 광선 투과율보다 높게 측정될 수 있다.
제어부(500-1)는 계측부(400-1)로부터 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)의 광선 투과율이 포함된 신호(MS)를 수신하여 기판(110)의 광선 투과율과 기준 투과율을 비교할 수 있다. 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율과 기준 투과율을 비교하여, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 실시간으로 판정할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS, irradiation signal)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 높으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 비정질 실리콘 박막(a-Si)의 하부에는 다른 구성이 추가될 수 있다. 일 예시로, 기판으로부터 불순 원소의 침투를 방지하고 표면을 평탄화하기 위해 버퍼층이 형성될 수 있다. 다른 예시로, 표시 장치의 성능 개선을 위해 금속층이 형성될 수 있다. 다양한 예시에 있어서 기판(110)의 구성이 달라지게 되면 그에 따라 기판(110)의 광선 투과율도 달라질 수 있다. 그러나 기판(110)의 구성이 달라지더라도, 기준 투과율을 변경함으로써 레이저 결정화 시스템(10)을 수행할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 기준 투과율은 정상 기판으로 판정할 수 있는 기판의 최대 광선 투과율로 설정될 수 있다. 이 경우, 제어부(500-1)는 계측부(400-1)로부터 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)의 광선 투과율이 포함된 신호(MS)를 수신하여 기판(110)의 광선 투과율과 최대 광선 투과율을 비교할 수 있다. 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율과 최대 광선 투과율을 비교하여, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 실시간으로 판정할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 최대 광선 투과율보다 낮거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 최대 광선 투과율보다 높으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 기준 투과율은 비정질 실리콘 박막이 증착된 이전의 기판들의 광선 투과율들의 평균값으로 설정될 수 있다. 이 경우, 제어부(500-1)는 계측부(400-1)로부터 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)의 광선 투과율이 포함된 신호(MS)를 수신하여 기판(110)의 광선 투과율과 이전의 기판들의 광선 투과율들의 평균값을 비교할 수 있다. 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율과 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값을 비교하여, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 실시간으로 판정할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값보다 낮거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값보다 높으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값은 최대 광선 투과율을 활용하기 어려울 때 특히 활용할 수 있다. 일 예시로, 결정화 공정에 투입되는 기판들의 크기나 두께, 비정질 실리콘 박막의 두께 등의 공정 조건은 각 공정의 라인 또는 각 공정의 설비마다 다르게 설정될 수 있으며, 그에 따라 제어부(500-1)는 최대 광선 투과율을 공정 조건마다 다르게 설정할 필요가 있다. 이러한 경우, 각각의 공정에서 생산되는 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값을 활용할 수 있다. 또한 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값은 필요에 따라 다양하게 설정할 수 있을 것이다. 나아가, 기준 투과율은 최대 광선 투과율 및 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값 외에도 필요에 따라 다양하게 설정할 수 있을 것이다.
상기에서는 기판(110)의 광선 투과율을 이용하여 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판을 판정하고, 상기 불량 기판에 대해 결정화 공정을 진행하지 않을 수 있는 레이저 결정화 시스템에 대하여 설명하지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 레이저 결정화 시스템은, 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 높으면 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않은 불량 기판으로 판정하여 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어하는 레이저 결정화 시스템도 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템(20)은 이송부(100), 레이저 출사부(200), 스테이지(300), 계측부(400-2) 및 제어부(500-1)를 포함할 수 있다. 다만, 계측부(400-2)가 설치되는 위치를 제외하고는 도 1의 레이저 결정화 시스템(10)과 실질적으로 동일하므로, 레이저 결정화 시스템(20)에 대해서는 계측부(400-2)를 중심으로 설명하기로 한다.
계측부(400-2)는 기판(110)의 광선 투과율을 측정할 수 있는 모든 계측도구를 포함할 수 있다. 계측부(400-2)는 챔버(CB)의 입구에 설치되어, 챔버(CB)로 이송되고 있는 기판(110)의 광선 투과율을 측정할 수 있다. 계측부(400-2)는 기판(110)의 광선 투과율을 측정하여, 상기 광선 투과율이 포함된 신호(MS)를 제어부(500-1)에 송신할 수 있다.
제어부(500-1)는 계측부(400-2)로부터 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)의 광선 투과율이 포함된 신호(MS)를 수신하여 기준 투과율과 비교할 수 있다. 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율과 기준 투과율을 비교하여, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 실시간으로 판정할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 높으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템(30)은 이송부(100), 레이저 출사부(200), 스테이지(300), 계측부(400-3), 제어부(500-1) 및 세정부(600)를 포함할 수 있다. 도 3의 레이저 결정화 시스템(30)은 도 1의 레이저 결정화 시스템(10)과 비교하여, 세정부(600)를 더 포함할 수 있고, 계측부(400-3)를 설치하는 위치가 변경될 수 있다. 이를 제외하고는 도 1의 레이저 결정화 시스템(10)과 실질적으로 동일하므로 중복하는 설명은 생략하고, 세정부(600) 및 계측부(400-3)를 중심으로 설명하기로 한다.
이송부(100)는 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)을 챔버(CB)의 내부로 이송시킬 수 있으며, 기판(110)을 챔버(CB)의 내부로 이송시키기 전에 세정부(600)의 내부로 이송시킬 수 있다. 세정부(600)는 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)이 챔버(CB)로 진입하기 전에 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)을 세정할 수 있다. 비정질 실리콘 박막 상에는 자연 산화막이 형성될 수 있으며, 이는 플루오린화 수소산(hydrofluoric acid)을 이용하여 세정될 수 있다. 플루오린화 수소산은 플루오린화 수소(hydrogen fluoride, HF)가 용해된 수용액일 수 있다. 예를 들면, 플루오린화 수소산은 약 0.5%의 플루오린화 수소를 포함할 수 있다. 플루오린화 수소산으로 기판(110)을 세정하여 비정질 실리콘 박막 상에 형성된 자연 산화막을 제거할 수 있다.
계측부(400-3)는 기판(110)의 광선 투과율을 측정할 수 있는 모든 계측도구를 포함할 수 있다. 계측부(400-3)는 세정부(600)의 내부, 입구 또는 출구에 설치될 수 있다. 도 3에서는 계측부(400-3)가 세정부(600)의 입구에 설치되는 것을 도시하였다. 계측부(400-3)는 세정부(600)의 입구에 설치되어, 세정부(600)의 내부로 이송되는 기판(110)의 광선 투과율을 측정할 수 있다. 계측부(400-3)는 기판(110)의 광선 투과율을 측정하여, 상기 광선 투과율이 포함된 신호(MS)를 제어부(500-1)에 송신할 수 있다.
제어부(500-1)는 계측부(400-3)로부터 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)의 광선 투과율이 포함된 신호(MS)를 수신하여 기준 투과율과 비교할 수 있다. 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율과 기준 투과율을 비교하여, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 실시간으로 판정할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 높으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
또한, 계측부(400-3)가 챔버(CB)의 외부에 위치하는 경우, 제어부(500-1)는 이송부(100)도 제어할 수 있다. 예를 들어, 계측부(400-3)는 세정부(600)의 입구에 설치되어 기판(110)이 챔버(CB)의 내부로 이송되기 전에 기판(110)의 광선 투과율을 측정할 수 있고, 상기 광선 투과율이 포함된 신호(MS)를 제어부(500-1)로 송신할 수 있다. 따라서, 제어부(500-1)는 기판(110)이 챔버(CB)의 내부로 이송되기 전에 기판(110)의 광선 투과율과 기준 투과율을 비교할 수 있고, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 판정할 수 있으므로, 이송부(100)도 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 이송부(100)가 기판(110)을 챔버(CB) 내로 이송시키도록 이송부(100)로 신호(TS, transfer signal)를 인가하여 이송부(100)를 제어하고, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500-1)는 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 높으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 이송부(100)가 기판(110)을 챔버(CB) 내로 이송시키지 않도록 이송부(100)로 신호(TS)를 인가하여 이송부(100)를 제어하거나, 또는 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템(40)은 이송부(100), 레이저 출사부(200), 스테이지(300), 계측부(400-4) 및 제어부(500-1)를 포함할 수 있다. 다만, 계측부(400-4)의 구성을 제외하고는 도 1의 레이저 결정화 시스템(10)과 실질적으로 동일하므로, 레이저 결정화 시스템(40)에 대해서는 계측부(400-4)를 중심으로 설명하기로 한다.
계측부(400-4)는 기판(110)의 광선 투과율을 측정할 수 있는 모든 계측 도구를 포함할 수 있다. 또한, 도 4에 도시한 대로, 계측부(400-4)는 복수 개의 구성으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 복수 개의 구성은 일정 범위의 파장을 가지는 광선(L)을 방출하는 방출부와 기판(110)을 투과하는 광선(L)의 세기를 검출하는 검출부 일 수 있다. 일 예시로, 계측부(400-4)는 자외선 분광기(UV spectrometer)와 검출기 일 수 있다. 또한, 도 4에서는 복수 개의 구성으로 이루어진 계측부(400-4)가 레이저 출사부(200)와 챔버(CB)의 입구 사이에 설치되는 것을 도시하였지만, 상술한 바와 같이 계측부(400-4)는 챔버(CB)의 입구, 세정부(600)의 내부, 세정부(600)의 입구 또는 세정부(600)의 출구 등에 설치될 수 있다.
한편, 본 발명의 레이저 결정화 시스템은 기판(110)의 광선 투과율 대신, 기판(110)의 광선 반사율(light reflectivity)을 이용할 수 있다. 이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템(50)은 이송부(100), 레이저 출사부(200), 스테이지(300), 계측부(400-5) 및 제어부(500-2)를 포함할 수 있다. 다만, 이송부(100), 레이저 출사부(200) 및 스테이지(300)는 도 1의 레이저 결정화 시스템(10)과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 계측부(400-5) 및 제어부(500-2)를 중심으로 설명하기로 한다.
계측부(400-5)는 기판(110)의 광선 반사율을 측정할 수 있는 모든 계측도구를 포함할 수 있다. 계측부(400-5)는 레이저 출사부(200)와 챔버(CB)의 입구 사이에 설치되어, 챔버(CB)의 내부로 이송된 기판(110)의 광선 반사율을 측정할 수 있다. 계측부(400-5)는 기판(110)의 광선 반사율을 측정하여, 상기 광선 반사율이 포함된 신호(MS)를 제어부(500-2)에 송신할 수 있다. 또한 도시하지는 않았지만 상술한 바와 같이, 계측부(400-5)는 챔버(CB)의 입구에 설치되어, 챔버(CB)로 이송되고 있는 기판(110)의 광선 반사율을 측정할 수 있다. 또한, 레이저 결정화 시스템(50)은 세정부(600)를 더 포함할 수 있고, 이 때 계측부(400-5)는 세정부(600)의 내부, 입구 또는 출구에 설치되어, 기판(110)의 광선 반사율을 측정할 수 있다.
기판(110)의 광선 반사율은 비정질 실리콘 박막이 기판(110) 상에 정상적으로 증착된 부분보다 비정질 실리콘 박막이 기판(110) 상에 정상적으로 증착되지 않은 부분에서 낮게 측정될 수 있다. 또한, 기판(110)의 광선 투과율은 기판(110)에 증착된 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 높을수록 낮게 측정될 수 있다. 즉, 불량 기판의 광선 반사율은 정상 기판의 광선 반사율보다 낮게 측정될 수 있다.
제어부(500-2)는 계측부(400-5)로부터 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)의 광선 반사율이 포함된 신호(MS)를 수신하여 기준 반사율과 비교할 수 있다. 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 반사율과 기준 반사율을 비교하여, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 실시간으로 판정할 수 있다. 또한, 제어부(500-2)는 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 반사율이 기준 반사율보다 높거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 반사율이 기준 반사율보다 낮으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
또한, 계측부(400-5)가 챔버(CB)의 외부에 위치하는 경우, 제어부(500-2)는 이송부(100)도 제어할 수 있다. 예를 들어, 계측부(400-5)는 세정부(600)의 내부, 입구 또는 출구에 설치되어, 기판(110)이 챔버(CB)의 내부로 이송되기 전에 기판(110)의 광선 반사율을 측정할 수 있고, 상기 광선 반사율이 포함된 신호(MS)를 제어부(500-2)로 송신할 수 있다. 따라서, 제어부(500-2)는 기판(110)이 챔버(CB)의 내부로 이송되기 전에 기판(110)의 광선 반사율과 기준 반사율을 비교할 수 있고, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 판정할 수 있으므로, 이송부(100)도 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 반사율이 기준 반사율보다 높거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 이송부(100)가 기판(110)을 챔버(CB) 내로 이송시키도록 이송부(100)로 신호(TS)를 인가하여 이송부(100)를 제어하고, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 이송부(100)가 기판(110)을 챔버(CB) 내로 이송시키지 않도록 이송부(100)로 신호(TS)를 인가하여 이송부(100)를 제어하거나, 또는 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 비정질 실리콘 박막(a-Si)의 하부에는 다른 구성이 추가될 수 있다. 일 예시로, 기판으로부터 불순 원소의 침투를 방지하고 표면을 평탄화하기 위해 버퍼층이 형성될 수 있다. 다른 예시로, 표시 장치의 성능 개선을 위해 금속층이 형성될 수 있다. 다양한 예시에 있어서 기판(110)의 구성이 달라지게 되면 그에 따라 기판(110)의 광선 반사율도 달라질 수 있다. 그러나 기판(110)의 구성이 달라지더라도, 기준 반사율을 변경함으로써 레이저 결정화 시스템(50)을 수행할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 기준 반사율은 정상 기판으로 판정할 수 있는 기판의 최소 광선 반사율로 설정될 수 있다. 이 경우, 제어부(500-2)는 계측부(400-5)로부터 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)의 광선 반사율이 포함된 신호(MS)를 수신하여 기판(110)의 광선 반사율과 최소 광선 반사율을 비교할 수 있다. 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 반사율과 최소 광선 반사율을 비교하여, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 실시간으로 판정할 수 있다. 또한, 제어부(500-2)는 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 반사율이 최소 광선 반사율보다 높거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 기판(110)의 광선 반사율이 최소 광선 반사율보다 낮으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 기준 반사율은 비정질 실리콘 박막이 증착된 이전의 기판들의 광선 반사율들의 평균값으로 설정될 수 있다. 이 경우, 제어부(500-2)는 계측부(400-5)로부터 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(110)의 광선 반사율이 포함된 신호(MS)를 수신하여 기판(110)의 광선 반사율과 이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값을 비교할 수 있다. 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 반사율과 이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값을 비교하여, 기판(110)이 정상 기판인지 또는 불량 기판인지 여부를 실시간으로 판정할 수 있다. 또한, 제어부(500-2)는 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 반사율이 이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값보다 높거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500-2)는 기판(110)의 광선 반사율이 이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값보다 낮으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어할 수 있다.
이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값은 최소 광선 반사율을 활용하기 어려울 때 특히 활용할 수 있다. 일 예시로, 결정화 공정에 투입되는 기판들의 크기나 두께, 비정질 실리콘 박막의 두께 등의 공정 조건은 각 공정의 라인 또는 각 공정의 설비마다 다르게 설정될 수 있으며, 그에 따라 제어부(500-2)는 최소 광선 반사율을 공정 조건마다 다르게 설정할 필요가 있다. 이러한 경우, 각각의 공정에서 생산되는 이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값을 활용할 수 있다. 또한 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값은 필요에 따라 다양하게 설정할 수 있을 것이다. 나아가, 기준 반사율은 최소 광선 반사율 및 이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값 외에도 필요에 따라 다양하게 설정할 수 있을 것이다.
상기에서는 기판(110)의 광선 반사율을 이용하여 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판을 판정하고, 상기 불량 기판에 대해 결정화 공정을 진행하지 않을 수 있는 레이저 결정화 시스템에 대하여 설명하지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 레이저 결정화 시스템은, 기판(110)의 광선 반사율이 기준 반사율보다 낮으면 비정질 실리콘 박막이 정상적으로 증착되지 않은 불량 기판으로 판정하여 레이저 출사부(200)가 기판(110)에 엑시머 레이저(LB)를 조사하지 않도록 레이저 출사부(200)로 신호(IS)를 인가하여 레이저 출사부(200)를 제어하는 레이저 결정화 시스템도 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 시스템(60)은 이송부(100), 레이저 출사부(200), 스테이지(300), 계측부(400-6), 제어부(500-2)를 포함할 수 있다. 다만, 계측부(400-6)의 구성을 제외하고는 도 5의 레이저 결정화 시스템(50)과 실질적으로 동일하므로, 레이저 결정화 시스템(60)에 대해서는 계측부(400-6)를 중심으로 설명하기로 한다.
계측부(400-6)는 기판(110)의 광선 반사율을 측정할 수 있는 모든 계측 도구를 포함할 수 있다. 또한, 도 6에 도시한 대로, 계측부(400-6)는 복수 개의 구성으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 복수 개의 구성은 일정 범위의 파장을 가지는 광선(L)을 방출하는 방출부와 기판(110)에서 반사되는 광선(L)의 세기를 검출하는 검출부 일 수 있다. 또한, 도 6에서는 복수 개의 구성으로 이루어진 계측부(400-6)가 레이저 출사부(200)와 챔버(CB)의 입구 사이에 설치되는 것을 도시하였지만, 상술한 바와 같이 계측부(400-6)는 챔버(CB)의 입구, 세정부(600)의 내부, 세정부(600)의 입구 또는 세정부(600)의 출구 등에 설치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법은 먼저 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판의 광선 투과율을 측정하는 단계 및 기판의 광선 투과율과 기준 투과율을 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 이후 기판의 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치와 같거나 그보다 낮은 정상 기판으로 판정하여, 엑시머 레이저를 조사함으로써 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 다결정 실리콘 박막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 기판의 광선 투과율이 기준 투과율보다 높으면, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 결정화 방법은 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면, 기판은 상기 기판의 광선 투과율이 기준 투과율보다 높은 경우, 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도가 정상 기준치보다 높은 불량 기판으로 판정하여, 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이후, 상기 레이저 결정화 방법은 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도를 감소시키는 단계는 일 예시로 열처리 공정을 포함할 수 있으며, 열처리 공정은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 로(furnace)에 소정 시간 열처리함으로써 수행할 수 있다. 열처리 온도와 시간이 증가할수록 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도는 낮아질 수 있으며, 이후 기판의 광선 투과율을 측정하는 단계를 다시 진행할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 기준 투과율은 정상 기판으로 판정할 수 있는 기판의 최대 광선 투과율로 설정될 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 기준 투과율은 비정질 실리콘 박막이 증착된 이전의 기판들의 광선 투과율들의 평균값으로 설정될 수 있다. 이에 대한 내용은 전술한 바와 같으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 표시 장치 및 이를 이용하는 다양한 전자 기기들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰, 스마트폰, 비디오폰, 스마트패드, 스마트워치, 태블릿 PC, 차량용 네비게이션, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 노트북, 헤드 마운트 디스플레이 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 홰당 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.
10, 20, 30, 40, 50, 60: 레이저 결정화 시스템
100: 이송부 200: 레이저 출사부
300: 스테이지 400: 계측부
500: 제어부 600: 세정부
110: 기판 LB: 엑시머 레이저

Claims (20)

  1. 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 챔버의 내부로 이송시키는 이송부;
    상기 챔버 내에서 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화를 위해 상기 기판에 엑시머 레이저를 조사하는 레이저 출사부;
    상기 챔버 내에서 상기 기판이 배치되는 스테이지;
    상기 기판의 광선 투과율을 측정하는 계측부; 및
    상기 광선 투과율이 기준 투과율보다 낮거나 같으면 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 제어부를 포함하는 레이저 결정화 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 계측부는 상기 챔버의 외부에 위치하고,
    상기 제어부는 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 낮거나 같으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버 내로 이송시켜 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버 내로 이송시키지 않거나 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 기준 투과율은 상기 기판을 정상 기판으로 판정 가능한 최대 광선 투과율로 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 기준 투과율은 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 계측부는 상기 레이저 출사부와 상기 챔버의 입구 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 계측부는 상기 챔버의 입구에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 챔버로 진입하기 전에 상기 기판을 세정하는 세정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 계측부는 상기 세정부의 내부, 상기 세정부의의 입구 또는 상기 세정부의 출구에 설치되고,
    상기 제어부는 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 낮거나 같으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 이송시켜 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 이송시키지 않거나 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템
  9. 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 챔버의 내부로 이송시키는 이송부;
    상기 챔버 내에서 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화를 위해 상기 기판에 엑시머 레이저를 조사하는 레이저 출사부;
    상기 챔버 내에서 상기 기판이 배치되는 스테이지;
    상기 기판의 광선 반사율을 측정하는 계측부; 및
    상기 광선 반사율이 기준 반사율보다 높거나 같으면 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 낮으면 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 제어부를 포함하는 레이저 결정화 시스템.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 계측부는 상기 챔버의 외부에 위치하고,
    상기 제어부는 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 높거나 같으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버 내로 이송시켜 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 낮으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버 내로 이송시키지 않거나 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템
  11. 제9 항에 있어서, 상기 기준 반사율은 상기 기판을 정상 기판으로 판정 가능한 최소 광선 반사율로 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  12. 제9 항에 있어서, 상기 기준 반사율은 이전 기판들의 광선 반사율들의 평균값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 계측부는 상기 레이저 출사부와 상기 챔버의 입구 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  14. 제9 항에 있어서, 상기 계측부는 상기 챔버의 입구에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 챔버로 진입하기 전에 상기 기판을 세정하는 세정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 계측부는 상기 세정부의 내부, 상기 세정부의 입구 또는 상기 세정부의 출구에 설치되고,
    상기 제어부는 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 높거나 같으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 이송시켜 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하도록 제어하고, 상기 광선 반사율이 상기 기준 반사율보다 낮으면 상기 이송부가 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 이송시키지 않거나 상기 레이저 출사부가 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 시스템.
  17. 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판의 광선 투과율을 측정하는 단계;
    상기 광선 투과율과 기준 투과율을 비교하는 단계;
    상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 낮거나 같으면 상기 기판에 엑시머 레이저를 조사함으로써 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 다결정 실리콘 박막을 형성하는 단계; 및
    상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 기판에 상기 엑시머 레이저를 조사하지 않도록 제어하는 단계를 포함하는 레이저 결정화 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 광선 투과율이 상기 기준 투과율보다 높으면 상기 비정질 실리콘 박막에 남아 있는 수소의 농도를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.
  19. 제17 항에 있어서, 상기 기준 투과율은 상기 기판을 정상 기판으로 판정 가능한 최대 광선 투과율로 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.
  20. 제17 항에 있어서, 상기 기준 투과율은 이전 기판들의 광선 투과율들의 평균값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.
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