KR102648920B1 - Laser polycrystallization apparatus and method of laser polycrystallization using the same - Google Patents

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Abstract

레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 기판을 지지하는 스테이지, 상기 기판에 레이저 빔을 제공하는 레이저 발생부, 상기 기판 상에서 산란된 상기 레이저빔의 산란 빔을 검출하는 산란 빔 검출부, 및 검출된 상기 디지털화된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받아 저장하고, 이를 바탕으로 상기 레이저 발생부의 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 제어부를 포함한다.The monitoring system of the laser crystallization device includes a stage that supports a substrate, a laser generator that provides a laser beam to the substrate, a scattered beam detector that detects a scattered beam of the laser beam scattered on the substrate, and the detected digitalized image. It includes a control unit that receives and stores data on the intensity of the scattered beam and corrects the intensity of the laser beam of the laser generator based on this data.

Description

레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 이를 이용한 레이저 결정화 방법{LASER POLYCRYSTALLIZATION APPARATUS AND METHOD OF LASER POLYCRYSTALLIZATION USING THE SAME}Monitoring system of laser crystallization device and laser crystallization method using the same {LASER POLYCRYSTALLIZATION APPARATUS AND METHOD OF LASER POLYCRYSTALLIZATION USING THE SAME}

본 발명은 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용한 레이저 결정화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 품질이 향상된 폴리 실리콘 박막을 제조하기 위한 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용한 레이저 결정화 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a monitoring system for a laser crystallization device and a laser crystallization method using the monitoring system for the laser crystallization device. More specifically, the present invention relates to a monitoring system for a laser crystallization device and a laser crystallization method for manufacturing polysilicon thin films with improved quality. It relates to a laser crystallization method using a monitoring system of the device.

최근 들어, 기술의 발전에 힘입어 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 뛰어난 디스플레이 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 디스플레이 장치에는 기존 브라운관 텔레비전(cathode ray tube: CRT)이 성능이나 가격 면에서 많은 장점을 가지고 널리 사용되었으나, 소형화 또는 휴대성의 측면에서 CRT의 단점을 극복하고, 소형화, 경량화 및 저전력 소비 등의 장점을 갖는 표시 장치, 예를 들면 플라즈마 표시 장치, 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 등이 주목을 받고 있다. Recently, thanks to technological advancements, display products are being produced that are smaller, lighter, and have better performance. Until now, existing cathode ray tube (CRT) display devices have been widely used with many advantages in terms of performance and price, but the shortcomings of CRT in terms of miniaturization and portability have been overcome, and the shortcomings of CRT have been overcome, such as miniaturization, weight reduction, and low power consumption. Display devices with advantages, such as plasma displays, liquid crystal displays, and organic light emitting display devices, are attracting attention.

상기 표시 장치는 박막 트랜지스터를 포함하는데, 상기 박막 트랜지스터(thin film transistor)는 절연성 지지 기판 위에 반도체 박막을 이용하여 만든 특별한 종류의 전계 효과 트랜지스터이다. 상기 박막 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터와 마찬가지로 게이트, 드레인, 소스의 세단자를 가진 소자이며, 가장 주된 기능은 스위칭 동작이다. 상기 박막 트랜지스터는 센서, 기억 소자, 광 소자 등에 도 이용되지만, 상기 표시 장치의 화소 스위치 소자 또는 구동 소자로서 주로 이용된다.The display device includes a thin film transistor, which is a special type of field effect transistor made using a semiconductor thin film on an insulating support substrate. The thin film transistor, like a field effect transistor, is a device with three terminals: gate, drain, and source, and its main function is a switching operation. The thin film transistor is also used in sensors, memory elements, optical elements, etc., but is mainly used as a pixel switch element or driving element in the display device.

상기 표시 장치의 대형화 및 고화질화 추세에 의하여 소자의 고성능이 요구됨에 따라 전자 이동도가 0.5~1cm2 Vs 수준인 비정질 실리콘 박막 트랜지스터보다 높은 이동도를 갖는 고성능 박막 트랜지스터 제조 기술이 요구되고 있다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)는 기존의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 보다 월등히 높은성능을 갖는다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 수십에서 수백 cm2/Vs의 이동도를 갖기 때문에 높은 이동도를 요구하는 데이터 구동 회로나 주변 회로 등을 기판 내에 내장할 수 있도록 하며, 트랜지스터의 채널을 작게 만들 수 있으므로 화면의 개구율을 크게 할 수 있게 한다. 또한, 구동 회로의 내장으로 인하여 화소수의 증가에 따른 구동 회로 연결을 위한 배선 피치의 한계가 없으므로 고해상도가 가능하며, 구동 전압과 소비 전력을 낮출 수 있고, 소자 특성 열화 문제가 매우 적은 장점이 있다.As high performance of devices is required due to the trend of larger display devices and higher image quality, there is a demand for high-performance thin film transistor manufacturing technology with higher mobility than amorphous silicon thin film transistors with electron mobility of 0.5 to 1 cm 2 Vs. Polycrystalline silicon thin film transistors (poly-Si TFTs) have significantly higher performance than existing amorphous silicon thin film transistors. Since polycrystalline silicon thin film transistors have a mobility of tens to hundreds of cm 2 /Vs, they allow data driving circuits or peripheral circuits that require high mobility to be built into the substrate, and the transistor channel can be made small, allowing for screen resolution. Allows the aperture ratio to be increased. In addition, due to the built-in driving circuit, there is no limit to the wiring pitch for connecting the driving circuit as the number of pixels increases, so high resolution is possible, driving voltage and power consumption can be lowered, and the problem of deterioration of device characteristics is very small. .

상기 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 만들기 위해서 비정질의 실리콘을 결정화시켜 다결정 실리콘으로 만드는 엑시머레이저(ELC) 결정화 기술등이 연구되고 있다. 그런데, 이러한 다결정 실리콘의 결정화도는 육안으로 관측하기 어렵고, 허용 오차 범위가 한정적이므로 다결정 실리콘의 결정화도를 균일하게 유지하기 위한 다양한 방법 및 장치가 요구되고 있다.In order to make the polycrystalline silicon thin film transistor, excimer laser (ELC) crystallization technology, which crystallizes amorphous silicon into polycrystalline silicon, is being studied. However, the crystallinity of polycrystalline silicon is difficult to observe with the naked eye, and the tolerance range is limited, so various methods and devices are required to maintain the crystallinity of polycrystalline silicon uniformly.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 품질이 향상된 다결정 실리콘 박막을 형성하기 위한 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 제공하는 것이다. Accordingly, the technical problem of the present invention was conceived in this regard, and the purpose of the present invention is to provide a monitoring system for a laser crystallization device for forming a polycrystalline silicon thin film with improved quality.

본 발명의 다른 목적은 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용한 레이저 결정화 방법 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a laser crystallization method using a monitoring system for the laser crystallization device.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 기판을 지지하는 스테이지, 상기 기판에 레이저 빔을 제공하는 레이저 발생부, 상기 기판 상에서 산란된 상기 레이저빔의 산란 빔을 검출하는 산란 빔 검출부, 및 검출된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받아 저장하고, 이를 바탕으로 상기 레이저 발생부의 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 제어부를 포함한다.A monitoring system for a laser crystallization device according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above includes a stage supporting a substrate, a laser generator providing a laser beam to the substrate, and scattering of the laser beam scattered on the substrate. It includes a scattered beam detection unit that detects a beam, and a control unit that receives and stores data on the intensity of the detected scattered beam and corrects the intensity of the laser beam of the laser generator based on this data.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 상에는 비정질 실리콘 박막이 형성될 수 있다. 상기 레이저 빔에 의해 상기 비정질 실리콘 박막이 결정화 되어 폴리 실리콘 박막을 형성할 수 있다. In one embodiment of the present invention, an amorphous silicon thin film may be formed on the substrate. The amorphous silicon thin film may be crystallized by the laser beam to form a polysilicon thin film.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 저장된 데이터를 바탕으로, 상기 레이저 빔의 세기인 레이저 에너지를 보정하거나, 상기 레이저 빔을 형성하기 위한 광학계를 조정하는 피드백 신호를 발생하여, 상기 레이저 발생부 또는 상기 광학계에 제공할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the control unit corrects laser energy, which is the intensity of the laser beam, based on the stored data, or generates a feedback signal to adjust the optical system for forming the laser beam, It can be provided to the generator or the optical system.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 저장된 데이터를 바탕으로, 작업 중인 상기 기판에 대한 결정화의 정도가 적절한지를 판단하여, 이를 바탕으로 상기 기판의 리워크(rework) 여부에 대한 리워크 정보를 상기 스테이지에 제공할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the control unit determines whether the degree of crystallization of the substrate being worked is appropriate based on the stored data, and determines whether to rework the substrate based on this. Information can be provided to the stage.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 빔은 상기 기판 상에 입사각(a1)을 갖도록 입사되어, 반사각(a2)을 갖는 반사 빔 및 산란각(a3)을 갖는 산란 빔으로 출사될 수 있다. 상기 산란 빔의 상기 산란각은 상기 반사각 보다 클 수 있다. In one embodiment of the present invention, the laser beam may be incident on the substrate to have an incident angle (a1) and be emitted as a reflected beam with a reflection angle (a2) and a scattered beam with a scattering angle (a3). The scattering angle of the scattered beam may be larger than the reflection angle.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향이 이루는 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 스테이지는 상기 기판을 상기 제1 방향으로 이동시키실 수 있다. 상기 레이저 빔은 상기 제2 방향으로 긴 직사각형 형태의 라인 빔(line beam)일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the substrate may be placed on a plane formed by a first direction and a second direction perpendicular to the first direction. The stage may move the substrate in the first direction. The laser beam may be a rectangular line beam that is long in the second direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 산란 빔 검출부는 상기 제2 방향을 따라 복수개의 위치에서의 산란 빔을 검출하기 위해, 상기 제2 방향을 따라 복수개가 설치될 수 있다. 상기 제어부는 상기 제2 방향을 따라 복수의 위치에서의 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 저장할 수 있다. In one embodiment of the present invention, a plurality of scattered beam detection units may be installed along the second direction to detect scattered beams at a plurality of positions along the second direction. The control unit may store data about the intensity of the scattered beam at a plurality of positions along the second direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 레이저 빔이 통과하는 위치에 어닐링 윈도우가 형성되고, 밀봉된 박스 형태의 챔버, 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 레이저 빔의 끝단을 차단하는 빔 커터, 및 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 기판 상에 반사된 레이저 빔을 흡수하여 소산시키는 빔 범프, 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 기판 상에서 산란된 상기 산란 빔을 반사하는 미러, 및 상기 미러에서 반사된 상기 산란 빔이 통과하여, 상기 산란 빔을 상기 산란 빔 검출부로 안내하는 렌즈를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the monitoring system of the laser crystallization device is a sealed box-shaped chamber in which an annealing window is formed at a position through which the laser beam passes, and is disposed within the chamber, and an annealing window is formed at a position through which the laser beam passes. A beam cutter for blocking, and a beam bump disposed in the chamber to absorb and dissipate the laser beam reflected on the substrate, a mirror disposed in the chamber and reflecting the scattered beam scattered on the substrate, and the mirror The scattered beam reflected from passes through and may further include a lens that guides the scattered beam to the scattered beam detection unit.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 챔버 내에 배치되고, 정렬 레이저를 발생하는 정렬 레이저 발생부, 상기 정렬 레이저 발생부에서 발생된 상기 정렬 레이저가 통과하는 정렬 렌즈, 및 상기 정렬 렌즈를 통과한 상기 정렬 레이저가 반사되는 정렬 미러를 더 포함할 수 있다. 상기 정렬 미러에서 반사된 상기 정렬 레이저는 상기 기판 및 상기 미러에서 차례로 반사되고, 상기 렌즈를 통과하여 상기 산란 빔 검출부로 입사할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the monitoring system of the laser crystallization device includes an alignment laser generator disposed in the chamber and generating an alignment laser, an alignment lens through which the alignment laser generated from the alignment laser generator passes, And it may further include an alignment mirror through which the alignment laser that has passed through the alignment lens is reflected. The alignment laser reflected from the alignment mirror may be sequentially reflected from the substrate and the mirror, pass through the lens, and enter the scattered beam detector.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 산란 빔 검출부로부터 검출된 상기 산란 빔의 세기를 아날로그화 또는 디지털화하는 변환부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 변환부로부터 아날로그화 또는 디지털화된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the monitoring system of the laser crystallization device may further include a conversion unit that analogizes or digitizes the intensity of the scattered beam detected from the scattered beam detection unit. The control unit may receive data on the intensity of the scattered beam that has been analogized or digitized from the conversion unit.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법은 레이저 발생기의 레이저 세기를 설정하고, 기판 상에 조사되는 레이저 빔의 위치를 정렬하는 OPED 설정 및 레이저 정렬 단계, 비정질 실리콘 박막이 형성된 상기 기판 상에 상기 레이저 빔을 조사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 폴리 실리콘 박막을 형성하는 결정화 단계, 상기 결정화 단계에서의 상기 레이저 빔이 상기 기판 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하여 모니터링 하는 결정화 모니터링 단계, 및 상기 결정화 모니터링 단계에서 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 레이저 결정화 조건을 보정하는 실시간 피드백 단계를 포함할 수 있다. The laser crystallization method according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above includes an OPED setting and laser alignment step of setting the laser intensity of the laser generator and aligning the position of the laser beam irradiated on the substrate, and an amorphous silicon thin film. A crystallization step of irradiating the laser beam onto the formed substrate to crystallize the amorphous silicon thin film to form a polysilicon thin film, and monitoring the laser beam in the crystallization step by detecting the intensity of the scattered beam scattered on the substrate. It may include a crystallization monitoring step, and a real-time feedback step of correcting laser crystallization conditions based on the intensity of the scattered beam detected in the crystallization monitoring step.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 결정화 단계에서 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막의 결정화도가 적정 범위인지 판단하는 결정화 정상 판단 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 판단은 상기 결정화 모니터링 단계에서 검출된 상기 산란 빔의 세기를 바탕으로 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the laser crystallization method may further include a crystallization normal determination step of determining whether the crystallinity of the polysilicon thin film crystallized in the crystallization step is within an appropriate range. The determination may be made based on the intensity of the scattered beam detected in the crystallization monitoring step.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 결정화 정상 판단 단계는 상기 산란 빔의 세기가 피크 값에 근접하는 경우, 정상으로 판단하고, 상기 산란 빔의 세기가 상기 피크 값에 대해 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 불량으로 판단할 수 있다. 상기 피크 값은 상기 레이저 빔의 세기에 따른 상기 산란 빔의 세기 그래프의 피크 값일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the crystallization normal determination step is determined as normal when the intensity of the scattered beam is close to the peak value, and when the intensity of the scattered beam is outside a preset range for the peak value, the crystallization is determined to be normal. It can be judged as defective. The peak value may be a peak value of a graph of the intensity of the scattered beam according to the intensity of the laser beam.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우, 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 빔의 세기를 적정한 수준으로 변경하는 레이저 에너지 변경 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the laser crystallization method includes a laser energy changing step of changing the intensity of the laser beam to an appropriate level based on the intensity of the scattered beam when the crystallization is determined to be defective in the normal determination step. It may further include.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우, 상기 레이저 빔을 발생하는 광학계를 조절하는 광학계 변경단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the laser crystallization method may further include an optical system changing step of adjusting the optical system that generates the laser beam when the crystallization is determined to be defective in the normal determination step.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우, 결정화가 진행된 상기 기판에 대해 다시 결정화 단계를 진행하는 리워크(rework) 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the laser crystallization method may further include a rework step of performing a crystallization step again on the crystallized substrate when it is determined to be defective in the crystallization normal determination step. there is.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 검출된 상기 산란 빔의 세기 및 보정된 레이저 결정화 조건을 실시간으로 저장하여 데이터 베이스화 하는 실시간 데이터 저장 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the laser crystallization method may further include a real-time data storage step of storing the detected intensity of the scattered beam and the corrected laser crystallization conditions in real time to form a database.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 레이저 빔의 OPED (Optimized Energy Density) 값을 산출하기 위한 시험 기판 제작 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the laser crystallization method may further include a test substrate manufacturing step for calculating the OPED (Optimized Energy Density) value of the laser beam.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 시험 기판 제작 단계는, 상기 레이저 빔의 세기를 초기값으로 설정하고, 상기 레이저 빔의 위치를 정렬하는 레이저 에너지 초기값 설정 단계, 비정질 실리콘 박막이 형성된 시험 기판의 제1 영역에 상기 레이저 빔을 조사하는 시험 기판 결정화 단계, 상기 레이저 빔의 세기를 상기 초기값과 다른 값으로 설정하고, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 제2 영역의 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화 하는 레이저 에너지 변경 단계, 상기 레이저 빔의 세기를 변화해 가며, 서로 다른 영역들에 결정화를 진행하고, 각 경우에서의 산란 빔의 세기를 측정하는 결정화 모니터링 단계, 및 상기 모니터링된 데이터를 이용하여 OPED 를 산출하는 OPED 산출 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the test substrate manufacturing step includes setting the intensity of the laser beam to an initial value, a laser energy initial value setting step of aligning the position of the laser beam, and a test substrate on which an amorphous silicon thin film is formed. A test substrate crystallization step of irradiating the laser beam to a first area, setting the intensity of the laser beam to a value different from the initial value, and irradiating the laser beam to a second area different from the first area to determine the second area. A laser energy change step of crystallizing the amorphous silicon thin film in a region, a crystallization monitoring step of changing the intensity of the laser beam, performing crystallization in different regions, and measuring the intensity of the scattered beam in each case, and An OPED calculation step may be included in which OPED is calculated using the monitored data.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법은 기판 상에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 단계, 상기 레이저 조사 단계에서의 상기 레이저 빔이 상기 기판 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하는 산란 빔 검출 단계, 및 상기 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 레이저 에너지 보정 단계를 포함한다. A laser crystallization method according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above includes a laser irradiation step of irradiating a laser beam onto a substrate, and the intensity of the scattered beam of the laser beam scattered on the substrate in the laser irradiation step. A scattered beam detection step of detecting, and a laser energy correction step of correcting the intensity of the laser beam based on the detected intensity of the scattered beam.

본 발명의 실시예들에 따르면, 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 산란 빔 검출부를 이용해 검출된 상기 산란 빔의 세기 데이터를 실시간으로 모니터링하므로, 사용자에 따른 검사 편차가 없으며, 상기 제어부가 적절한 피드백 정보를 이용하여 최적 결정화도에 이르도록 제어되므로, 결정화 에너지 변환에 따른 결정화도의 실시간 계측 및 이를 이용한 최적 에너지 결정이 가능하고, 결정화 불량 사전 검출뿐만 아니라, 리워크에 대한 결정이 자동으로 제어 가능하다. 또한, 정렬 레이저를 이용하여, 상기 산란 빔 검출부가 상기 산란 빔을 올바르게 검출할 수 있도록, 사전 정렬할 수 있다. According to embodiments of the present invention, the monitoring system of the laser crystallization device monitors the intensity data of the scattered beam detected using the scattered beam detection unit in real time, so there is no inspection deviation depending on the user, and the control unit provides appropriate feedback information. Since it is controlled to reach the optimal crystallinity using crystallization energy conversion, real-time measurement of crystallinity according to crystallization energy conversion and optimal energy determination using this are possible, and not only preliminary detection of crystallization defects but also automatic control of decisions on rework. Additionally, using an alignment laser, the scattered beam detection unit can be pre-aligned so that the scattered beam can be correctly detected.

즉, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 레이저 빔의 산란 빔의 세기를 상기 레이저 발생부의 레이저 에너지 등의 조건에 따라 실시간으로 모니터링 하여, 상기 산란 빔의 세기의 피크 값을 찾아 OPED로 결정할 수 있다. 따라서 최적의 레이저 세기를 결정할 수 있으며, 이를 실시간으로 모니터링 하여 피드백 하므로, 복수의 기판들에 대한 복수의 공정 조건에 따라 최적의 결정화도를 유지할 수 있다. That is, the monitoring system of the laser crystallization device monitors the intensity of the scattered beam of the laser beam in real time according to conditions such as the laser energy of the laser generator, finds the peak value of the intensity of the scattered beam, and determines OPED. . Therefore, the optimal laser intensity can be determined, and since this is monitored and fed back in real time, optimal crystallinity can be maintained according to multiple process conditions for multiple substrates.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다. However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템의 정렬(alignment)부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 결정화 한 폴리 실리콘 박막 표면에 대한 주사전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscope) 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프의 일 예이다.
도 5b는 도 5a의 그래프에서 각 레이저 에너지 레벨에 대한 폴리 실리콘 박막의 표면의 원자현미경(AFM; Atomic Force Microscope) 사진들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 시험 기판 제작 단계의 모니터링을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 모니터링을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 레이저를 조사하는 기판의 평면도이다. 1 is a schematic diagram of a monitoring system for a laser crystallization device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of an alignment unit of the monitoring system of the laser crystallization device of FIG. 1.
Figure 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of a polysilicon thin film crystallized using a monitoring system of a laser crystallization device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the intensity of the scattered beam relative to the laser intensity digitized by the monitoring system of the laser crystallization device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5a is an example of a graph showing the intensity of the scattered beam relative to the laser intensity digitized by the monitoring system of the laser crystallization apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5B is Atomic Force Microscope (AFM) photographs of the surface of the polysilicon thin film for each laser energy level in the graph of FIG. 5A.
Figure 6 is a flowchart showing monitoring of the test substrate manufacturing step of the laser crystallization method according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flowchart showing monitoring of a laser crystallization method according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a plan view of a substrate irradiated with a laser using a monitoring system of a laser crystallization device according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템의 개략적인 도면이다. 도 2는 도 1의 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템의 정렬(alignment)부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a schematic diagram of a monitoring system for a laser crystallization device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of an alignment unit of the monitoring system of the laser crystallization device of FIG. 1.

도 1을 참조하면, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 레이저 발생부(100), 챔버(200), 어닐링 윈도우(210), 빔 커터(220), 빔 덤프(230), 미러(MR), 렌즈(LN), 산란 빔 검출부(250), 스테이지(300), 변환부(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the monitoring system of the laser crystallization device includes a laser generator 100, a chamber 200, an annealing window 210, a beam cutter 220, a beam dump 230, a mirror (MR), and a lens. (LN), a scattered beam detection unit 250, a stage 300, a conversion unit 400, and a control unit 500 may be included.

상기 스테이지(300)는 레이저 빔(L)이 조사되는 기판(10)을 지지할 수 있다. 상기 스테이지(300)는 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향(D2)이 이루는 평면 상에 배치되는 상기 기판(10)을 상기 제1 방향(D1)으로 이동시키며, 상기 레이저 빔이 상기 기판(10)의 전체에 대해 스캔(scan)될 수 있도록 할 수 있다. The stage 300 may support the substrate 10 to which the laser beam L is irradiated. The stage 300 moves the substrate 10 disposed on a plane formed by a first direction D1 and a second direction D2 perpendicular to the first direction in the first direction D1, The laser beam can be scanned over the entire substrate 10.

상기 기판(10) 상에는 비정질(amorphous) 실리콘 박막(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 비정질 실리콘 박막은 스퍼터링 방법, 감압 CVD, 또는 플라스마 CVD 방법 같은 종래의 방법에 의해 실리콘 또는 실리콘 기반 물질(예를 들어, SixGe1-x)을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 비정질 실리콘 박막에 상기 레이저 빔(BEAM)이 조사되어, 상기 비정질 실리콘 박막이 결정화 됨에 따라, 다결정 실리콘(폴리 실리콘) 박막이 형성될 수 있다. 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화는 레이저 빔이 수 나노초(nano second)동안 조사되어 비정질 실리콘의 온도를 급상승 시킨 후 냉각하는 것을 통해 비정질 실리콘을 용융 및 재결정시키는 원리이다. 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막은 전계 효과 이동도(μFE)가 비정질 실리콘에 비해 수백 배 높고, 고주파에서 높은 신호처리 능력도 우수하여 유기발광 표시장치와 같은 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.An amorphous silicon thin film (not shown) may be formed on the substrate 10. The amorphous silicon thin film may be formed using silicon or a silicon-based material (eg, SixGe1-x) by conventional methods such as sputtering, reduced pressure CVD, or plasma CVD. When the laser beam (BEAM) is irradiated to the amorphous silicon thin film and the amorphous silicon thin film is crystallized, a polycrystalline silicon (polysilicon) thin film may be formed. Crystallization of the amorphous silicon thin film is based on the principle of melting and recrystallizing the amorphous silicon by rapidly raising the temperature of the amorphous silicon by irradiating a laser beam for several nanoseconds and then cooling it. The crystallized polysilicon thin film has a field effect mobility (μFE) hundreds of times higher than that of amorphous silicon and has excellent high signal processing capabilities at high frequencies, so it can be used in display devices such as organic light-emitting displays.

상기 레이저 발생부(100)는 레이저 빔(laser beam)을 발생하여, 상기 레이저 빔을 상기 기판(10) 상에 조사할 할 수 있다. 상기 레이저 빔은 레이저 발진기에 의해 생성되는 레이저를 이용하여 형성할 수 있으며, 상기 레이저는 기체 레이저 또는 고체 레이저가 사용될 수 있다. 기체 레이저로서는, Ar 레이저, Kr 레이저 등이 있고, 고체 레이저로서는, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3 레이저, Y2O3 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저 등이 있다. The laser generator 100 may generate a laser beam and irradiate the laser beam onto the substrate 10 . The laser beam can be formed using a laser generated by a laser oscillator, and the laser can be a gas laser or a solid-state laser. Gas lasers include Ar laser and Kr laser, and solid lasers include YAG laser, YVO4 laser, YLF laser, YAlO3 laser, Y2O3 laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, and Ti:sapphire laser.

상기 레이저 발진기에서 출사된 레이저는 가우시안 분포의 에너지 밀도를 가질 수 있는데, 복수의 미러 및/또는 렌즈들을 포함하는 광학계(optics; 미도시)를 지나면서 라인 빔(line beam) 형태로 상기 기판(10)에 제공될 수 있다. (도 8의 LB 참조)The laser emitted from the laser oscillator may have an energy density of Gaussian distribution, and passes through an optical system (not shown) including a plurality of mirrors and/or lenses and forms a line beam on the substrate (10). ) can be provided. (See LB in Figure 8)

상기 광학계는 원하는 크기의 상기 레이저 빔을 얻기 위해, 복수의 렌즈들 및 반사 부재 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광학계는 상기 레이저 발진기에서 발생된 레이저가 원하는 위치에 조사될 수 있도록 가이드 할 수 있다. 상기 광학계에 의해 상기 레이저는 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)이 이루는 평면 상에서, 상기 제2 방향(D2)으로 긴 직사각형 형태의 라인 빔(line beam)으로 형성되며, 상기 라인 빔은 상기 제1 및 제2 방향(D1, D2)과 수직한 제3 방향(D3)에 대해 입사각(a1)을 갖도록 상기 기판(10)에 조사될 수 있다. The optical system may include a plurality of lenses and a reflective member to obtain the laser beam of a desired size. Additionally, the optical system can guide the laser generated from the laser oscillator so that it can be irradiated to a desired location. By the optical system, the laser is formed as a long rectangular line beam in the second direction (D2) on a plane formed by the first direction (D1) and the second direction (D2), The line beam may be irradiated to the substrate 10 to have an incident angle a1 with respect to a third direction D3 perpendicular to the first and second directions D1 and D2.

상기 챔버(200)는 밀봉된 박스(box) 형태 일 수 있으며, 상기 레이저 빔이 통과하는 위치에 상기 어닐링 윈도우(210)가 배치될 수 있다. 상기 챔버(200) 내에서 상기 레이저 빔의 오염을 방지하고, 안정화를 위해, 상기 챔버(200) 내에는 불활성 가스 예컨대 질소(N2) 가스가 충진되어 있을 수 있다. The chamber 200 may be in the form of a sealed box, and the annealing window 210 may be disposed at a location through which the laser beam passes. To prevent contamination and stabilize the laser beam within the chamber 200, the chamber 200 may be filled with an inert gas, such as nitrogen (N2) gas.

상기 빔 커터(220)가 상기 챔버(200) 내에 설치될 수 있다. 상기 빔 커터(220)는 상기 레이저 빔의 끝단을 차단하여, 상기 레이저 빔의 끝단에서의 외곽 산란 빔을 차단하여, 상기 기판(10)에 대한 상기 레이저 빔의 조사 영역을 명확히 할 수 있다. The beam cutter 220 may be installed in the chamber 200. The beam cutter 220 blocks the end of the laser beam, thereby blocking the outer scattered beam at the end of the laser beam, and can clarify the irradiation area of the laser beam on the substrate 10.

상기 빔 덤프(beam dump; 230)가 상기 챔버(200) 내에 설치될 수 있다. 상기 빔 덤프(230)는 상기 기판(10) 상에 반사된 레이저 빔을 흡수하여 소산시킨다. 상기 기판(10)에 상기 입사각(a1)을 갖고 입사한 레이저 빔은 상기 기판(10)의 표면에서 반사되어, 반사각(a2)을 갖는 반사된 레이저 빔이 상기 빔 덤프(230)에 입사되어 소산될 수 있다. 상기 반사각(a2)은 상기 입삭가(a1)과 동일할 수 있다. The beam dump (230) may be installed in the chamber (200). The beam dump 230 absorbs and dissipates the laser beam reflected on the substrate 10. The laser beam incident on the substrate 10 with the incident angle a1 is reflected from the surface of the substrate 10, and the reflected laser beam with the reflection angle a2 is incident on the beam dump 230 and dissipated. It can be. The reflection angle (a2) may be equal to the angle of incidence (a1).

상기 기판(10)에 상기 입사각(a1)을 갖고 입사한 레이저 빔은 상기 기판(10)의 표면에서 산란되어 산란 빔을 형성하는 데, 상기 기판(10) 상의 비정질 실리콘 박막이 결정화 되면서 폴리 실리콘 층 상에 복수의 돌기를 형성하게 된다. 상기 돌기에 의해, 상기 레이저 빔은 산란되며, 상기 반사각(a2)과 다른 각도의 산란각(a3)을 갖고 상기 기판(10) 상에서 출사될 수 있다. The laser beam incident on the substrate 10 with the incident angle a1 is scattered on the surface of the substrate 10 to form a scattered beam, and the amorphous silicon thin film on the substrate 10 is crystallized to form a polysilicon layer. Multiple protrusions are formed on the surface. By the protrusion, the laser beam is scattered and may be emitted on the substrate 10 with a scattering angle (a3) that is different from the reflection angle (a2).

한편, 상기 산란 빔의 산란각(a3)은 다음의 수학식에 의해 계산될 수 있다. Meanwhile, the scattering angle (a3) of the scattered beam can be calculated using the following equation.

d*(sin(a3)-sin(a1))=mλd*(sin(a3)-sin(a1))=mλ

(여기서 d는 돌기와 돌기 사이 거리, λ는 입사빔의 파장, a1은 입사각, a3은 산란각) (where d is the distance between protrusions, λ is the wavelength of the incident beam, a1 is the incident angle, and a3 is the scattering angle)

상기 폴리 실리콘 박막 상에 적절한 크기 및 정렬성을 갖는 돌기가 형성되는 경우, 상기 산란 빔의 상기 산란각(a3)은 상기 입사각(a1) 보다 클 수 있다. When protrusions of appropriate size and alignment are formed on the polysilicon thin film, the scattering angle (a3) of the scattered beam may be greater than the incident angle (a1).

상기 미러(MR) 및 상기 렌즈(LN)는 상기 챔버(200) 내에 설치될 수 있다. 상기 산란 빔은 상기 미러(MR)에서 반사되고, 상기 렌즈(LN)를 통과하여, 상기 산란 빔 검출부(250)로 입사하여, 상기 산란 빔 검출부(250)가 상기 산란 빔의 세기를 검출할 수 있다. 상기 산란 빔 검출부(250)는 포토 디텍터(photodetector) 등의 수광 소자일 수 있다. The mirror (MR) and the lens (LN) may be installed in the chamber 200. The scattered beam is reflected from the mirror MR, passes through the lens LN, and enters the scattered beam detector 250, so that the scattered beam detector 250 can detect the intensity of the scattered beam. there is. The scattered beam detection unit 250 may be a light receiving device such as a photodetector.

상기 산란 빔 검출부(250)에 의해 검출된 상기 산란 빔의 세기는 변환부(400)에 입력되어, 아날로그화 되어 아날로그 값으로 변환되거나 또는 디지털화되어 디지털 값으로 변환될 수 있다. The intensity of the scattered beam detected by the scattered beam detection unit 250 may be input to the conversion unit 400, analogized and converted into an analog value, or digitized and converted into a digital value.

상기 아날로그화 또는 디지털화 된 상기 산란 빔의 세기는 상기 제어부(500)에 제공되고, 상기 제어부(500)는 각각의 조건에 있어서의 상기 산란 빔의 세기를 실시간으로 저장하고, 이를 바탕으로, 레이저 빔의 세기인 레이저 에너지를 보정하거나, 광학계를 조정하는 피드백 정보(FB)를 상기 레이저 발생부(100) 및 상기 광학계에 제공할 수 있다. 즉, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 따르면, 레이저 조건 및 결정화도를 실시간으로 모니터링 하고, 피드백하여 결정화 품질을 향상시킬 수 있다. The analogized or digitized intensity of the scattered beam is provided to the control unit 500, and the control unit 500 stores the intensity of the scattered beam under each condition in real time, and based on this, the laser beam Feedback information (FB) that corrects the intensity of laser energy or adjusts the optical system can be provided to the laser generator 100 and the optical system. That is, according to the monitoring system of the laser crystallization device, laser conditions and crystallinity can be monitored in real time and feedback is provided to improve crystallization quality.

한편, 상기 저장된 값들을 바탕으로, 작업 중인 기판(10)에 대한 결정화의 정도가 적절한지를 판단할 수 있으며, 상기 제어부(500)는 이를 바탕으로 리워크(rework) 여부에 대한 리워크 정보(RW)를 상기 스테이지(300)에 제공할 수 있다. 상기 기판(10) 상의 상기 폴리 실리콘 박막에 대한 결정화도가 적절하지 않는 경우, 상기 폴리 실리콘 박막에 대해 다시 레이저 조사 작업을 수행함으로써(rework), 상기 결정화도를 적절하게 보완할 수 있다. Meanwhile, based on the stored values, it can be determined whether the degree of crystallization for the substrate 10 being worked on is appropriate, and based on this, the control unit 500 provides rework information (RW) on whether to rework. ) can be provided to the stage 300. If the crystallinity of the polysilicon thin film on the substrate 10 is not appropriate, the crystallinity can be appropriately compensated by reworking the polysilicon thin film.

한편, 상기 각 구성들 간의 데이터 전달은 유선 또는 무선 연결이 가능할 수 있다. 예를 들면, 상기 변환부(400)와 상기 제어부(500)는 서로 무선 데이터 전송이 가능하도록 할 수 있다. Meanwhile, data transfer between each of the above components may be possible through wired or wireless connection. For example, the conversion unit 400 and the control unit 500 may enable wireless data transmission with each other.

도 2를 참조하면, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 산란 빔 검출부(250)의 정렬을 위하여, 추가적으로, 정렬 레이저 발생부(260), 정렬 렌즈(LNa) 및 정렬 미러(MRa)를 더 포함할 수 있다. 상기 정렬 레이저 발생부(260)에서 발생한 정렬 레이저는 상기 정렬 렌즈(LNa)를 통과하고, 상기 정렬 미러(MRa)에서 반사될 수 있다. 이후, 상기 정렬 레이저는 상기 기판(10) 상에서 반사되고, 상기 미러(MR) 및 상기 렌즈(LN)를 지나 상기 산란 빔 검출부(250)로 입사될 수 있다. 상기 정렬 레이저를 이용하여, 상기 레이저 빔의 상기 산란 빔이 상기 산란 빔 검출부(250)로 진행하여, 상기 산란 빔 검출부(250)가 상기 산란 빔을 올바르게 검출할 수 있도록, 사전 정렬할 수 있다. Referring to FIG. 2, the monitoring system of the laser crystallization device further includes an alignment laser generator 260, an alignment lens (LNa), and an alignment mirror (MRa) to align the scattered beam detection unit 250. can do. The alignment laser generated from the alignment laser generator 260 may pass through the alignment lens LNa and be reflected by the alignment mirror MRa. Thereafter, the alignment laser may be reflected on the substrate 10, pass through the mirror MR and the lens LN, and be incident on the scattered beam detection unit 250. Using the alignment laser, the scattered beam of the laser beam can advance to the scattered beam detection unit 250 and be pre-aligned so that the scattered beam detection unit 250 can correctly detect the scattered beam.

일반적으로, 폴리 실리콘 박막의 결정화도에 대한 검사는 검사자가 직접 눈으로 검사하는 목시 검사(Manual Macro) 나 자동 검사 장치(Auto-Macro)를 이용한다. 그러나, 목시 검사의 경우 검사자에 따른 편차가 크며, 자동 검사 장치를 이용하는 경우에도, 얼룩 불량은 검출 가능하나, 최적 결정화도를 위한 레이저 에너지, 광학계 조절 정보는 얻을 수 없었다. In general, the crystallinity of a polysilicon thin film is inspected using a visual inspection (Manual Macro) or an automatic inspection device (Auto-Macro), which the inspector directly inspects. However, in the case of visual inspection, there is a large variation depending on the inspector, and even when using an automatic inspection device, defective stains can be detected, but information on laser energy and optical system adjustment for optimal crystallinity cannot be obtained.

본 실시예에 따르면, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 산란 빔 검출부와 변환부를 이용하여 아날로그화 또는 디지털화된 데이터를 실시간으로 모니터링하므로, 사용자에 따른 검사 편차가 없으며, 상기 제어부가 적절한 피드백 정보를 이용하여 최적 결정화도에 이르도록 제어되므로, 결정화 에너지 변환에 따른 결정화도의 실시간 계측 및 이를 이용한 최적 에너지 결정이 가능하고, 결정화 불량 사전 검출뿐만 아니라, 리워크에 대한 결정이 자동으로 제어 가능하다. 또한, 정렬 레이저를 이용하여, 상기 산란 빔 검출부가 상기 산란 빔을 올바르게 검출할 수 있도록, 사전 정렬할 수 있다. According to this embodiment, the monitoring system of the laser crystallization device monitors analogized or digitized data in real time using a scattered beam detection unit and a conversion unit, so there is no inspection deviation depending on the user, and the control unit uses appropriate feedback information. Since it is controlled to reach the optimal crystallinity, it is possible to measure the crystallinity in real time according to crystallization energy conversion and determine the optimal energy using this, and not only detects crystallization defects in advance but also automatically controls the decision on rework. Additionally, using an alignment laser, the scattered beam detection unit can be pre-aligned so that the scattered beam can be correctly detected.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 결정화 한 폴리 실리콘 박막 표면에 대한 주사전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscope) 사진이다.Figure 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of a polysilicon thin film crystallized using a monitoring system of a laser crystallization device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 레이저 결정화에 따라 결정화된 폴리 실리콘 박막 상의 돌기들이 일정한 간격으로 정렬되어 형성된 모양을 관찰할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be observed that the protrusions on the polysilicon thin film crystallized through laser crystallization are aligned at regular intervals.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the intensity of the scattered beam relative to the laser intensity digitized by the monitoring system of the laser crystallization device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 상기 산란 빔의 세기가 모니터링 될 수 있는데, 레이저 발생부의 레이저 에너지(레이저 세기)를 달리 하면서, 산란 빔의 세기의 변화를 모니터링 할 수 있다. Referring to FIG. 4, the intensity of the scattered beam can be monitored by the monitoring system of the laser crystallization device, and the change in the intensity of the scattered beam can be monitored while varying the laser energy (laser intensity) of the laser generator. there is.

그래프에서, x 축은 레이저 빔의 세기, 즉 레이저 세기를 나타내고(단위: (mJ/cm2)), y 축은 상기 산람 빔 검출부에서 검출된 산란 빔의 세기(단위: (mJ/cm2))를 나타낸다. 여기서 PEAK는 검출된 상기 산란 빔의 세기의 최대 값이며, RMS 는 root mean square 값을 나타낸다. In the graph, the x-axis represents the intensity of the laser beam, that is, the laser intensity (unit: (mJ/cm 2 )), and the y-axis represents the intensity of the scattered beam detected by the scattered beam detector (unit: (mJ/cm 2 )). indicates. Here, PEAK is the maximum value of the detected intensity of the scattered beam, and RMS represents the root mean square value.

상기 그래프에서 상기 산란 빔의 최대치가 검출되는 부분(점선 타원 부분)에 대응하는 레이저 세기를 OPED (Optimized Energy Density (mJ/cm2))로 결정할 수 있다. In the graph, the laser intensity corresponding to the portion where the maximum value of the scattered beam is detected (dotted oval portion) can be determined as OPED (Optimized Energy Density (mJ/cm 2 )).

즉, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 레이저 빔의 산란 빔의 세기를 상기 레이저 발생부의 레이저 에너지 등의 조건에 따라 실시간으로 모니터링 하여, 상기 산란 빔의 세기의 피크 값을 찾아 OPED로 결정할 수 있다. 따라서 최적의 레이저 세기를 결정할 수 있으며, 이를 실시간으로 모니터링 하여 피드백 하므로, 복수의 기판들에 대한 복수의 공정 조건에 따라 최적의 결정화도를 유지할 수 있다. That is, the monitoring system of the laser crystallization device monitors the intensity of the scattered beam of the laser beam in real time according to conditions such as the laser energy of the laser generator, finds the peak value of the intensity of the scattered beam, and determines OPED. . Therefore, the optimal laser intensity can be determined, and since this is monitored and fed back in real time, optimal crystallinity can be maintained according to multiple process conditions for multiple substrates.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프의 일 예이다. 도 5b는 도 5a의 그래프에서 각 레이저 에너지 레벨에 대한 폴리 실리콘 박막의 표면의 원자현미경(AFM; Atomic Force Microscope) 사진들이다. Figure 5a is an example of a graph showing the intensity of the scattered beam relative to the laser intensity digitized by the monitoring system of the laser crystallization apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 5B is Atomic Force Microscope (AFM) photographs of the surface of the polysilicon thin film for each laser energy level in the graph of FIG. 5A.

도 5a 를 참조하면, OPED (Optimized Energy Density) 값은 검출된 산란 빔의 세기의 피크 값인 426 (mJ/cm2) 으로 결정할 수 있으며, 각 레이저 에너지 레벨에 대한 폴리 실리콘 박막의 표면의 원자현미경(AFM; Atomic Force Microscope) 사진(도 5b)을 참조하면, 상기 OPED (Optimized Energy Density) 값은 421 내지 432 (mJ/cm2) 임을 확인할 수 있으며, 426 (mJ/cm2) 은 타당한 값임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5A, the OPED (Optimized Energy Density) value can be determined as 426 (mJ/cm 2 ), which is the peak value of the intensity of the detected scattered beam, and is obtained by atomic force microscopy (atomic force microscopy) of the surface of the polysilicon thin film for each laser energy level. Referring to the AFM; Atomic Force Microscope (FIG. 5b), it can be seen that the OPED (Optimized Energy Density) value is 421 to 432 (mJ/cm 2 ), and 426 (mJ/cm 2 ) is a reasonable value. You can.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 시험 기판 제작 단계의 모니터링을 나타낸 순서도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 모니터링을 나타낸 순서도이다. Figure 6 is a flowchart showing monitoring of the test substrate manufacturing step of the laser crystallization method according to an embodiment of the present invention. Figure 7 is a flowchart showing monitoring of a laser crystallization method according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 6을 참조하면, 도 1에 도시된 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여, 상기 레이저 결정화 방법의 시험 기판 제작 단계를 수행할 수 있다. Referring to Figures 1 and 6, the test substrate manufacturing step of the laser crystallization method can be performed using the monitoring system of the laser crystallization device shown in Figure 1.

상기 시험 기판 제작 단계는 레이저 에너지 설정 및 레이저 정렬 단계(S110), 시험기판 결정화 단계(S120), 레이저 에너지 변경 단계(S130), 결정화 모니터링 단계(S140), OPED 산출 단계(S150), 위치별 산포 정상 판단 단계(S160) 및 광학계 변경 단계(S170) 및 시험 완료 단계(S180)를 포함할 수 있다. The test board manufacturing step includes the laser energy setting and laser alignment step (S110), the test board crystallization step (S120), the laser energy change step (S130), the crystallization monitoring step (S140), the OPED calculation step (S150), and the distribution by location. It may include a normal determination step (S160), an optical system change step (S170), and a test completion step (S180).

상기 시험 기판 제작 단계는 다양한 레벨의 레이저 에너지에 따라 결정화도의 차이를 실험하기 위한 것으로, 기판 상에 비정질 실리콘 박막을 형성하고, 복수의 영역들에 대해 다양한 레벨의 레이저 에너지로 설정된 레이저 빔을 조사하여, 상기 영역들 각각에 대한 결정화도를 비교할 수 있다. 이를 통해, 레이저 에너지 세기, 산란 빔 세기, 광학계의 설정 정도, 에 따른 결정화도를 모니터링 하고, 최적의 OPED를 산출할 수 있다. The test substrate manufacturing step is to test the difference in crystallinity according to various levels of laser energy. An amorphous silicon thin film is formed on the substrate, and a laser beam set at various levels of laser energy is irradiated to a plurality of areas. , the crystallinity for each of the above regions can be compared. Through this, it is possible to monitor the crystallinity according to the laser energy intensity, scattered beam intensity, optical system setting degree, and calculate the optimal OPED.

상기 레이저 에너지 설정 및 레이저 정렬 단계(S110)에서는 상기 레이저 빔의 세기를 초기값으로 설정하고, 상기 레이저 빔의 위치를 정렬할 수 있다. In the laser energy setting and laser alignment step (S110), the intensity of the laser beam can be set to an initial value and the position of the laser beam can be aligned.

상기 시험기판 결정화 단계(S120)에서는 비정질 실리콘 박막이 형성된 시험 기판의 제1 영역에 상기 레이저 빔을 조사하여 상기 제1 영역의 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화한다. In the test substrate crystallization step (S120), the laser beam is irradiated to a first region of the test substrate on which the amorphous silicon thin film is formed to crystallize the amorphous silicon thin film in the first region.

상기 레이저 에너지 변경 단계(S130)에서는 상기 레이저 빔의 세기를 상기 초기값과 다른 값으로 설정하고, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 제2 영역의 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화 한다. In the laser energy changing step (S130), the intensity of the laser beam is set to a value different from the initial value, and the laser beam is irradiated to a second area different from the first area to form the amorphous silicon thin film in the second area. crystallize.

상기 결정화 모니터링 단계(S140)에서는 상기 레이저 빔의 세기를 변화해 가며 서로 다른 영역들에 결정화를 진행하고, 각 경우에서의 산란 빔의 세기를 측정하여 이를 모니터링 할 수 있다. In the crystallization monitoring step (S140), crystallization progresses in different areas by changing the intensity of the laser beam, and this can be monitored by measuring the intensity of the scattered beam in each case.

상기 OPED 산출 단계(S150)에서는 상기 모니터링된 데이터를 이용하여 OPED 를 산출한다. 예를 들면, 상기 데이터는 도 4에 도시된 그래프와 같으며, 상기 그래프의 피크 값을 선택하여 상기 OPED 값을 산출할 수 있다. In the OPED calculation step (S150), OPED is calculated using the monitored data. For example, the data is like the graph shown in FIG. 4, and the OPED value can be calculated by selecting the peak value of the graph.

상기 위치별 산포 정상 판단 단계(S160)에서는 상기 OPED 값을 이용하여 다음 영역에 대해 결정화를 진행하고, 복수의 위치에 대한 산란 빔을 검출하여, 위치별 산포를 계산할 수 있다. 상기 산포가 미리 설정된 범위 내에 포함되면 정상으로 판단할 수 있으며, 이를 벗어나는 경우 불량으로 판단할 수 있다. In the position-specific distribution normality determination step (S160), crystallization is performed for the next area using the OPED value, and scattered beams for a plurality of positions are detected to calculate the position-specific distribution. If the distribution is within a preset range, it can be judged as normal, and if it falls outside this range, it can be judged as defective.

상기 위치별 산포 정상 판단 단계(S160)에서 불량으로 판단되는 경우, 상기 광학계 변경 단계(S170)를 진행하여, 상기 레이저 빔의 정렬을 보정할 수 있다. 이를 반복하여, 최적의 레이저 조사 조건을 결정할 수 있다. If it is determined to be defective in the positional distribution normality determination step (S160), the optical system change step (S170) may be performed to correct the alignment of the laser beam. By repeating this, optimal laser irradiation conditions can be determined.

상기 위치별 산포 정상 판단 단계(S160)에서 정상으로 판단되는 경우, 시험 완료 단계(S180)로 진행되며, 상기 시험 기판의 제작이 완료되고, 피처리 기판에 대한 레이저 결정화 공정을 진행할 수 있다. If it is determined to be normal in the location-specific distribution normality determination step (S160), the test progresses to the test completion step (S180), the production of the test substrate is completed, and the laser crystallization process for the substrate to be processed can be performed.

도 1 및 도 7을 참조하면, 상기 레이저 결정화 방법은 OPED 설정 및 레이저 정렬 단계(S210), 결정화 단계(S220), 결정화 모니터링 단계(S230), 결정화 정상 판단 단계(S240), 레이저 에너지 변경 단계(S250), 광학계 변경단계(S260), 리워크(rework) 단계(S270) 및 공정 완료 단계(S290)를 포함할 수 있다. 1 and 7, the laser crystallization method includes an OPED setting and laser alignment step (S210), a crystallization step (S220), a crystallization monitoring step (S230), a crystallization normal determination step (S240), and a laser energy change step ( It may include a step S250), an optical system change step (S260), a rework step (S270), and a process completion step (S290).

상기 OPED 설정 및 레이저 정렬 단계(S210)에서는, 상기 시험 기판 제작 단계를 통해 산출된 OPED 값을 이용하여, 상기 레이저 발생부(100)의 레이저 에너지를 설정할 수 있다. 또한, 상기 레이저 발생부(100) 및 상기 광학계를 정렬하여, 상기 기판(10) 상의 레이저 빔의 위치를 정렬할 수 있다. In the OPED setting and laser alignment step (S210), the laser energy of the laser generator 100 can be set using the OPED value calculated through the test board manufacturing step. Additionally, by aligning the laser generator 100 and the optical system, the position of the laser beam on the substrate 10 can be aligned.

상기 결정화 단계(S220)에서는, 레이저 빔을 조사하여 상기 기판(10) 상의 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 폴리 실리콘 박막을 형성할 수 있다. In the crystallization step (S220), a laser beam may be irradiated to crystallize the amorphous silicon thin film on the substrate 10 to form a polysilicon thin film.

상기 결정화 모니터링 단계(S230)에서는, 상기 결정화 단계(S220)에서의 상기 레이저 빔이 상기 기판(10) 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하여, 상기 산란 빔의 세기, 레이저 에너지, 광학계의 설정 정보 등을 실시간으로 저장하여 모니터링 할 수 있다. In the crystallization monitoring step (S230), the intensity of the scattered beam scattered on the substrate 10 by the laser beam in the crystallization step (S220) is detected to determine the intensity of the scattered beam, laser energy, and optical system setting information. etc. can be saved and monitored in real time.

상기 결정화 정상 판단 단계(S240)에서는 상기 결정화 단계(S220)에서 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막의 결정화도가 적정범위인지 판단할 수 있다. 상기 판단은 상기 결정화 모니터링 단계(S230)에서 검출된 상기 산란 빔의 세기를 바탕으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 레이저 에너지에 따른 상기 산란 빔의 세기가 피크 값에 근접하는 경우, 정상으로 판단할 수 있고, 상기 산란 빔의 세기가 상기 피크 값에 대해 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 불량으로 판단할 수 있다. In the crystallization normal determination step (S240), it can be determined whether the crystallinity degree of the polysilicon thin film crystallized in the crystallization step (S220) is within an appropriate range. The determination may be made based on the intensity of the scattered beam detected in the crystallization monitoring step (S230). For example, if the intensity of the scattered beam according to the laser energy is close to the peak value, it can be judged as normal, and if the intensity of the scattered beam is outside the preset range for the peak value, it can be judged as defective. there is.

상기 결정화 정상 판단 단계(S240)에서 불량으로 판단되는 경우, 상기 결정화 모니터링 단계(S230)에서 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 레이저 결정화 조건을 보정하는 실시간 피드백이 이루어질 수 있다. 상기 실시간 피드백은 레이저 에너지의 변경(S250 참조), 광학계의 변경(S260 참조) 및/또는 리워크(S270) 등이 있을 수 있다. If it is determined to be defective in the normal crystallization determination step (S240), real-time feedback to correct the laser crystallization conditions may be provided based on the intensity of the scattered beam detected in the crystallization monitoring step (S230). The real-time feedback may include changes in laser energy (see S250), changes in the optical system (see S260), and/or rework (S270).

상기 레이저 에너지 변경 단계(S250)에서는, 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 발생부(100)의 레이저 에너지를 적정한 수준으로 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 산란 빔의 세기가 그래프(도4 참조)의 피크 값에서 우측으로 이동되는 경우, 상기 레이저 에너지를 상기 그래프에 근거하여 계산된 정도만큼 줄여서, 상기 산란 빔의 세가가 다시 피크 값을 갖도록 조정할 수 있다. In the laser energy changing step (S250), the laser energy of the laser generator 100 can be changed to an appropriate level based on the intensity of the scattered beam. For example, when the intensity of the scattered beam moves to the right from the peak value in the graph (see Figure 4), the laser energy is reduced by the amount calculated based on the graph, so that the intensity of the scattered beam returns to the peak value. It can be adjusted to have .

상기 광학계 변경단계(S260)에서는 상기 레이저 빔을 조절하기 위해, 상기 광학계를 조절할 수 있다. 상기 레이저 빔의 조사 조건은 상기 레이저 빔의 세기인 레이저 에너지뿐만 아니라, 상기 광학계의 정렬, 세팅에도 관계 있으며, 상기 레이저 에너지 조절만으로, 원하는 산란 빔의 세기가 검출되지 않는 경우, 상기 광학계를 조절할 필요가 있다. In the optical system changing step (S260), the optical system can be adjusted to adjust the laser beam. The irradiation conditions of the laser beam are related not only to the laser energy, which is the intensity of the laser beam, but also to the alignment and setting of the optical system. If the desired intensity of the scattered beam is not detected only by adjusting the laser energy, it is necessary to adjust the optical system. There is.

상기 리워크(rework) 단계(S270)에서는 상기 기판에 대한 결정화 작업을 다시 수행할지 여부(rework)를 판단하여 리워크를 진행할 수 있다. 상기 결정화도가 적정 수준을 만족하지 못하는 경우, 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막의 결정화도, 즉 형성된 돌기의 정렬성, 결정의 크기 등이 적정 수준을 만족하지 못하면, 원하는 폴리 실리콘 특성을 얻을 수 없다. 이에 따라, 결정화된 폴리 실리콘 박막에 다시 레이저 빔을 조사하여, 용융 및 재결정 작업을 진행할 수 있다. In the rework step (S270), rework can be performed by determining whether to perform the crystallization operation on the substrate again. If the crystallinity does not meet an appropriate level, the crystallinity of the crystallized polysilicon thin film, that is, the alignment of formed protrusions, the size of crystals, etc., does not meet an appropriate level, the desired polysilicon properties cannot be obtained. Accordingly, by irradiating the laser beam again to the crystallized polysilicon thin film, melting and recrystallization operations can be performed.

한편, 일반적으로 레이저 에너지 변경 단계(S250)를 이용하여 결정화도를 개선해보고, 상기 레이저 에너지 변경 단계(S250)에도 불구하고 결정화도가 개선되지 않는 경우, 상기 광학계 변경단계(S260)를 이용하여 결정화도를 개선해 볼 수 있다. 또한, 상기 광학계 변경단계(S260)에도 불구하고, 결정화도가 개선되지 않는 경우, 상기 리워크(rework) 단계(S270)를 진행할 수 있다. 그러나, 이러한 순서에 제한되지 않으며, 상기 제어부(500)는 축적된 데이터를 이용하여 적절한 단계를 곧바로 실행할 수도 있을 것이다. Meanwhile, in general, try to improve the crystallinity using the laser energy changing step (S250), and if the crystallinity is not improved despite the laser energy changing step (S250), try improving the crystallinity using the optical system changing step (S260). can see. In addition, if the crystallinity is not improved despite the optical system changing step (S260), the rework step (S270) may be performed. However, this order is not limited, and the control unit 500 may immediately execute appropriate steps using the accumulated data.

상기 실시간 데이터 저장 단계(S280)에서는 상기 결정화 모니터링 단계(S230), 상기 결정화 정상 판단 단계(S240), 상기 레이저 에너지 변경 단계(S250), 상기 광학계 변경단계(S260), 리워크(rework) 단계(S270) 등에서 검출된 상기 산란 빔의 세기 및 보정된 레이저 결정화 조건 등의 내용을 실시간으로 저장하여 데이터 베이스화 할 수 있다. 상기 데이터 베이스를 이용하여 상기 제어부(500)는 필요로 하는 피드백 신호(FB) 또는 리워크 신호(RW)를 발생할 수 있다. In the real-time data storage step (S280), the crystallization monitoring step (S230), the crystallization normal determination step (S240), the laser energy changing step (S250), the optical system changing step (S260), and the rework step ( The intensity of the scattered beam detected in (S270), etc. and the corrected laser crystallization conditions can be saved in real time and made into a database. Using the database, the control unit 500 can generate the necessary feedback signal (FB) or rework signal (RW).

상기 결정화 정상 판단 단계(S240)에서 정상으로 판단되는 경우, 후속 공정을 진행하거나 공정을 완료하는 상기 공정 완료 단계(S290)가 진행될 수 있다. If it is determined to be normal in the crystallization normal determination step (S240), the process completion step (S290) of proceeding with a subsequent process or completing the process may proceed.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 레이저를 조사하는 기판의 평면도이다. Figure 8 is a plan view of a substrate irradiated with a laser using a monitoring system of a laser crystallization device according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 8을 참조하면, 상기 산란 빔 검출부(250)는 상기 제2 방향(D2)을 따라 복수개의 위치(TA1, TA2, TA3,)에서의 산란 빔을 검출하기 위해, 상기 제2 방향(D2)을 따라 복수개가 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(500)는 상기 제2 방향(D2)을 따라 복수의 위치에서의 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 저장할 수 있으며, 이를 통해 상기 레이저 빔이 라인 빔 형태일 때, 상기 라인 빔의 길이 방향에 따른 산란 빔의 산포를 제어할 수 있으며, 이에 따라, 결정화도의 상기 제2 방향(D2)에 따른 산포를 제어할 수 있다. 1 and 8, the scattered beam detection unit 250 detects scattered beams at a plurality of positions (TA1, TA2, TA3,) along the second direction (D2), in the second direction (D2). Multiple units may be installed along D2). Accordingly, the control unit 500 can store data on the intensity of the scattered beam at a plurality of positions along the second direction D2, and through this, when the laser beam is in the form of a line beam, the line It is possible to control the distribution of the scattered beam along the longitudinal direction of the beam, and accordingly, the distribution of the crystallinity along the second direction (D2) can be controlled.

본 발명의 실시예들에 따르면, 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 산란 빔 검출부와 변환부를 이용하여 아날로그화 또는 디지털화된 데이터를 실시간으로 모니터링하므로, 사용자에 따른 검사 편차가 없으며, 상기 제어부가 적절한 피드백 정보를 이용하여 최적 결정화도에 이르도록 제어되므로, 결정화 에너지 변환에 따른 결정화도의 실시간 계측 및 이를 이용한 최적 에너지 결정이 가능하고, 결정화 불량 사전 검출뿐만 아니라, 리워크에 대한 결정이 자동으로 제어 가능하다. 또한, 정렬 레이저를 이용하여, 상기 산란 빔 검출부가 상기 산란 빔을 올바르게 검출할 수 있도록, 사전 정렬할 수 있다. According to embodiments of the present invention, the monitoring system of the laser crystallization device monitors analogized or digitized data in real time using a scattered beam detection unit and a conversion unit, so there is no inspection deviation depending on the user, and the control unit provides appropriate feedback information. Since it is controlled to reach the optimal crystallinity using , it is possible to measure the crystallinity in real time according to crystallization energy conversion and determine the optimal energy using this. In addition to detecting crystallization defects in advance, the decision on rework can be automatically controlled. Additionally, using an alignment laser, the scattered beam detection unit can be pre-aligned so that the scattered beam can be correctly detected.

즉, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 레이저 빔의 산란 빔의 세기를 상기 레이저 발생부의 레이저 에너지 등의 조건에 따라 실시간으로 모니터링 하여, 상기 산란 빔의 세기의 피크 값을 찾아 OPED로 결정할 수 있다. 따라서 최적의 레이저 세기를 결정할 수 있으며, 이를 실시간으로 모니터링 하여 피드백 하므로, 복수의 기판들에 대한 복수의 공정 조건에 따라 최적의 결정화도를 유지할 수 있다. That is, the monitoring system of the laser crystallization device monitors the intensity of the scattered beam of the laser beam in real time according to conditions such as the laser energy of the laser generator, finds the peak value of the intensity of the scattered beam, and determines OPED. . Therefore, the optimal laser intensity can be determined, and since this is monitored and fed back in real time, optimal crystallinity can be maintained according to multiple process conditions for multiple substrates.

본 발명은 유기 발광 표시 장치 및 이를 포함하는 다양한 전자 기기들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰, 스마트폰, 비디오폰, 스마트패드, 스마트 워치, 태블릿 PC, 차량용 네비게이션, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 노트북, 헤드 마운트 디스플레이 등에 적용될 수 있다.The present invention can be applied to organic light emitting display devices and various electronic devices including the same. For example, the present invention can be applied to mobile phones, smart phones, video phones, smart pads, smart watches, tablet PCs, car navigation systems, televisions, computer monitors, laptops, head mounted displays, etc.

이상에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 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.Although the present invention has been described above with reference to exemplary embodiments, those skilled in the art can vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be modified and changed.

10: 기판 100: 레이저 발생부
200: 챔버 210: 어닐링 윈도우
220; 빔 커터 230: 빔 덤프
250: 산란 빔 검출부 260: 정렬 레이저 발생부
300: 스테이지 400: 변환부
500: 제어부 L: 레이저 빔
MR: 미러 LN: 렌즈
MRa: 정렬 미러 LNa: 정렬 렌즈
RW: 리워크 정보 FB: 피드백 정보10: Substrate 100: Laser generator
200: Chamber 210: Annealing window
220; Beam Cutter 230: Beam Dump
250: Scattered beam detection unit 260: Alignment laser generator
300: stage 400: conversion unit
500: Control unit L: Laser beam
MR: Mirror LN: Lens
MRa: Alignment Mirror LNa: Alignment Lens
RW: Rework information FB: Feedback information

Claims (20)

기판을 지지하는 스테이지;
상기 기판에 레이저 빔을 제공하는 레이저 발생부;
상기 기판 상에서 산란된 상기 레이저빔의 산란 빔을 검출하는 산란 빔 검출부;
검출된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받아 저장하고, 이를 바탕으로 상기 레이저 발생부의 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 제어부; 및
상기 레이저 빔이 통과하는 위치에 어닐링 윈도우가 형성되고, 밀봉된 박스 형태의 챔버를 포함하고,
상기 산란 빔은 상기 챔버 내에 설치된 미러와 렌즈 중 적어도 하나를 지나는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.A stage supporting the substrate;
a laser generator that provides a laser beam to the substrate;
a scattered beam detection unit that detects a scattered beam of the laser beam scattered on the substrate;
a control unit that receives and stores data on the intensity of the detected scattered beam and corrects the intensity of the laser beam of the laser generator based on this data; and
An annealing window is formed at a position through which the laser beam passes, and includes a sealed box-shaped chamber,
A monitoring system for a laser crystallization device, wherein the scattered beam passes through at least one of a mirror and a lens installed in the chamber. 제1 항에 있어서,
상기 기판 상에는 비정질 실리콘 박막이 형성되고,
상기 레이저 빔에 의해 상기 비정질 실리콘 박막이 결정화 되어 폴리 실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.According to claim 1,
An amorphous silicon thin film is formed on the substrate,
A monitoring system for a laser crystallization device, wherein the amorphous silicon thin film is crystallized by the laser beam to form a polysilicon thin film. 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 저장된 데이터를 바탕으로, 상기 레이저 빔의 세기인 레이저 에너지를 보정하거나, 상기 레이저 빔을 형성하기 위한 광학계를 조정하는 피드백 신호를 발생하여, 상기 레이저 발생부 또는 상기 광학계에 제공하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.According to claim 1,
Based on the stored data, the control unit corrects laser energy, which is the intensity of the laser beam, or generates a feedback signal to adjust the optical system for forming the laser beam, and provides the feedback signal to the laser generator or the optical system. A monitoring system for a laser crystallization device characterized by: 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 저장된 데이터를 바탕으로, 작업 중인 상기 기판에 대한 결정화의 정도가 적절한지를 판단하여, 이를 바탕으로 상기 기판의 리워크(rework) 여부에 대한 리워크 정보를 상기 스테이지에 제공하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.According to claim 1,
The control unit determines whether the degree of crystallization of the substrate being worked is appropriate based on the stored data, and provides rework information on whether or not the substrate should be reworked to the stage based on this. A monitoring system for a laser crystallization device. 제1 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 기판 상에 입사각(a1)을 갖도록 입사되어, 반사각(a2)을 갖는 반사 빔 및 산란각(a3)을 갖는 산란 빔으로 출사되고,
상기 산란 빔의 상기 산란각은 상기 반사각 보다 큰 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.According to claim 1,
The laser beam is incident on the substrate to have an incident angle (a1) and is emitted as a reflected beam with a reflection angle (a2) and a scattered beam with a scattering angle (a3),
A monitoring system for a laser crystallization device, characterized in that the scattering angle of the scattered beam is greater than the reflection angle. 제1 항에 있어서,
상기 기판은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향이 이루는 평면 상에 배치되고, 상기 스테이지는 상기 기판을 상기 제1 방향으로 이동시키며,
상기 레이저 빔은 상기 제2 방향으로 긴 직사각형 형태의 라인 빔(line beam)인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.According to claim 1,
The substrate is disposed on a plane formed by a first direction and a second direction perpendicular to the first direction, and the stage moves the substrate in the first direction,
A monitoring system for a laser crystallization device, wherein the laser beam is a rectangular line beam that is long in the second direction. 제6 항에 있어서,
상기 산란 빔 검출부는 상기 제2 방향을 따라 복수개의 위치에서의 산란 빔을 검출하기 위해, 상기 제2 방향을 따라 복수개가 설치되고,
상기 제어부는 상기 제2 방향을 따라 복수의 위치에서의 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.According to clause 6,
A plurality of scattered beam detection units are installed along the second direction to detect scattered beams at a plurality of positions along the second direction,
A monitoring system for a laser crystallization device, wherein the control unit stores data on the intensity of the scattered beam at a plurality of positions along the second direction. 제1 항에 있어서,
상기 챔버 내에 배치되고, 상기 레이저 빔의 끝단을 차단하는 빔 커터;
상기 챔버 내에 배치되고, 상기 기판 상에 반사된 레이저 빔을 흡수하여 소산시키는 빔 범프;
상기 챔버 내에 배치되고, 상기 기판 상에서 산란된 상기 산란 빔을 반사하는 상기 미러; 및
상기 미러에서 반사된 상기 산란 빔이 통과하여, 상기 산란 빔을 상기 산란 빔 검출부로 안내하는 상기 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.According to claim 1,
a beam cutter disposed within the chamber and blocking an end of the laser beam;
a beam bump disposed within the chamber and absorbing and dissipating the laser beam reflected on the substrate;
the mirror disposed within the chamber and reflecting the scattered beam scattered on the substrate; and
A monitoring system for a laser crystallization device, further comprising the lens through which the scattered beam reflected from the mirror passes and guides the scattered beam to the scattered beam detection unit. 제8 항에 있어서,
상기 챔버 내에 배치되고, 정렬 레이저를 발생하는 정렬 레이저 발생부;
상기 정렬 레이저 발생부에서 발생된 상기 정렬 레이저가 통과하는 정렬 렌즈; 및
상기 정렬 렌즈를 통과한 상기 정렬 레이저가 반사되는 정렬 미러를 더 포함하고,
상기 정렬 미러에서 반사된 상기 정렬 레이저는 상기 기판 및 상기 미러에서 차례로 반사되고, 상기 렌즈를 통과하여 상기 산란 빔 검출부로 입사하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.According to clause 8,
an alignment laser generator disposed within the chamber and generating an alignment laser;
an alignment lens through which the alignment laser generated from the alignment laser generator passes; and
Further comprising an alignment mirror through which the alignment laser passing through the alignment lens is reflected,
The alignment laser reflected from the alignment mirror is sequentially reflected from the substrate and the mirror, passes through the lens, and enters the scattered beam detection unit. 제1 항에 있어서,
상기 산란 빔 검출부로부터 검출된 상기 산란 빔의 세기를 아날로그화 또는 디지털화하는 변환부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 변환부로부터 아날로그화 또는 디지털화된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템.According to claim 1,
It further includes a conversion unit that analogizes or digitizes the intensity of the scattered beam detected by the scattered beam detection unit,
A monitoring system for a laser crystallization device, wherein the control unit receives data on the intensity of the scattered beam analogized or digitized from the conversion unit. 레이저 발생기의 레이저 세기를 설정하고, 기판 상에 조사되는 레이저 빔의 위치를 정렬하는 OPED 설정 및 레이저 정렬 단계;
비정질 실리콘 박막이 형성된 상기 기판 상에 상기 레이저 빔을 조사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 폴리 실리콘 박막을 형성하는 결정화 단계;
상기 결정화 단계에서의 상기 레이저 빔이 통과하는 위치에 어닐링 윈도우가 형성되고, 밀봉된 박스 형태의 챔버 내에서 상기 기판 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하여 모니터링 하는 결정화 모니터링 단계; 및
상기 결정화 모니터링 단계에서 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 레이저 결정화 조건을 보정하는 실시간 피드백 단계를 포함하고,
상기 산란 빔은 상기 챔버 내에 설치된 미러와 렌즈 중 적어도 하나를 지나는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.OPED setting and laser alignment steps of setting the laser intensity of the laser generator and aligning the position of the laser beam irradiated on the substrate;
A crystallization step of irradiating the laser beam onto the substrate on which the amorphous silicon thin film is formed to crystallize the amorphous silicon thin film to form a polysilicon thin film;
A crystallization monitoring step in which an annealing window is formed at a position through which the laser beam passes in the crystallization step, and the intensity of the scattered beam scattered on the substrate is detected and monitored in a sealed box-shaped chamber; and
A real-time feedback step for correcting laser crystallization conditions based on the intensity of the scattered beam detected in the crystallization monitoring step,
A laser crystallization method, wherein the scattered beam passes through at least one of a mirror and a lens installed in the chamber. 제11 항에 있어서,
상기 결정화 단계에서 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막의 결정화도가 적정 범위인지 판단하는 결정화 정상 판단 단계를 더 포함하고,
상기 판단은 상기 결정화 모니터링 단계에서 검출된 상기 산란 빔의 세기를 바탕으로 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.According to claim 11,
Further comprising a crystallization normal determination step of determining whether the crystallinity of the polysilicon thin film crystallized in the crystallization step is within an appropriate range,
A laser crystallization method, characterized in that the determination is performed based on the intensity of the scattered beam detected in the crystallization monitoring step. 제12 항에 있어서,
상기 결정화 정상 판단 단계는
상기 산란 빔의 세기가 피크 값에 근접하는 경우, 정상으로 판단하고, 상기 산란 빔의 세기가 상기 피크 값에 대해 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 불량으로 판단하고,
상기 피크 값은 상기 레이저 빔의 세기에 따른 상기 산란 빔의 세기 그래프의 피크 값인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.According to claim 12,
The crystallization normal judgment step is
If the intensity of the scattered beam is close to the peak value, it is judged as normal, and if the intensity of the scattered beam is outside a preset range for the peak value, it is judged as defective,
The peak value is a peak value of a graph of the intensity of the scattered beam according to the intensity of the laser beam. 제13 항에 있어서,
상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우,
상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 빔의 세기를 적정한 수준으로 변경하는 레이저 에너지 변경 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.According to claim 13,
If it is judged to be defective in the crystallization normal judgment step,
A laser crystallization method further comprising changing the intensity of the laser beam to an appropriate level based on the intensity of the scattered beam. 제13 항에 있어서,
상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우,
상기 레이저 빔을 발생하는 광학계를 조절하는 광학계 변경단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.According to claim 13,
If it is judged to be defective in the crystallization normal judgment step,
A laser crystallization method further comprising an optical system change step of adjusting an optical system that generates the laser beam. 제13 항에 있어서,
상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우,
결정화가 진행된 상기 기판에 대해 다시 결정화 단계를 진행하는 리워크(rework) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.According to claim 13,
If it is judged to be defective in the crystallization normal judgment step,
A laser crystallization method further comprising a rework step of performing a crystallization step again on the substrate that has undergone crystallization. 제11 항에 있어서,
검출된 상기 산란 빔의 세기 및 보정된 레이저 결정화 조건을 실시간으로 저장하여 데이터 베이스화 하는 실시간 데이터 저장 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.According to claim 11,
A laser crystallization method further comprising a real-time data storage step of storing the detected intensity of the scattered beam and the corrected laser crystallization conditions in real time to form a database. 제11 항에 있어서,
상기 레이저 빔의 OPED (Optimized Energy Density) 값을 산출하기 위한 시험 기판 제작 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.According to claim 11,
A laser crystallization method further comprising a test substrate manufacturing step for calculating an OPED (Optimized Energy Density) value of the laser beam. 제18 항에 있어서,
상기 시험 기판 제작 단계는,
상기 레이저 빔의 세기를 초기값으로 설정하고, 상기 레이저 빔의 위치를 정렬하는 레이저 에너지 초기값 설정 단계;
비정질 실리콘 박막이 형성된 시험 기판의 제1 영역에 상기 레이저 빔을 조사하는 시험 기판 결정화 단계;
상기 레이저 빔의 세기를 상기 초기값과 다른 값으로 설정하고, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 제2 영역의 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화 하는 레이저 에너지 변경 단계;
상기 레이저 빔의 세기를 변화해 가며, 서로 다른 영역들에 결정화를 진행하고, 각 경우에서의 산란 빔의 세기를 측정하는 결정화 모니터링 단계; 및
상기 모니터링된 데이터를 이용하여 OPED 를 산출하는 OPED 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.According to clause 18,
The test board manufacturing step is,
A laser energy initial value setting step of setting the intensity of the laser beam to an initial value and aligning the position of the laser beam;
A test substrate crystallization step of irradiating the laser beam to a first area of the test substrate on which an amorphous silicon thin film is formed;
A laser energy change step of setting the intensity of the laser beam to a value different from the initial value and irradiating the laser beam to a second area different from the first area to crystallize the amorphous silicon thin film in the second area;
A crystallization monitoring step of changing the intensity of the laser beam, performing crystallization in different areas, and measuring the intensity of the scattered beam in each case; and
A laser crystallization method comprising an OPED calculation step of calculating OPED using the monitored data. 기판 상에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 단계;
상기 레이저 조사 단계에서의 상기 레이저 빔이 통과하는 위치에 어닐링 윈도우가 형성되고, 밀봉된 박스 형태의 챔버 내에서 상기 기판 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하는 산란 빔 검출 단계; 및
상기 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 레이저 에너지 보정 단계를 포함하고,
상기 산란 빔은 상기 챔버 내에 설치된 미러와 렌즈 중 적어도 하나를 지나는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법.
A laser irradiation step of irradiating a laser beam onto a substrate;
A scattered beam detection step of forming an annealing window at a position through which the laser beam passes in the laser irradiation step and detecting the intensity of the scattered beam scattered on the substrate in a sealed box-shaped chamber; and
A laser energy correction step of correcting the intensity of the laser beam based on the detected intensity of the scattered beam,
A laser crystallization method, wherein the scattered beam passes through at least one of a mirror and a lens installed in the chamber.
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