KR19990036247A - 레이저 표면 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

레이저 표면 처리 방법에 있어서, 주어진 깊이의 적어도 두개의 전반적으로 유사한 표면이 제공되며, 처리 레이저 빔은 각 표면의 물리적 상태를 변화시키기 위해 선택된 특성을 가진 하나 또는 몇개의 단계에 각각 적용된다. 적어도 한번의 엘립소메트리 측정이 제1표면의 물리-화학적인 특성매김을 얻기 위해서, 제2표면 상에 빔을 적어도 한번 적용하기전에 제1표면의 적어도 한 영역에 이루어지는데, 레이저 빔 적용 및 엘립소메트리 측정이 일반적으로 유사한 작업 조건에서 행해지고, 따라서 레이저에 의해 만들어진 각 표면의 물리적 상태의 변화는 특성에 바탕을 두고 실시간으로, 현장에서, 빠르고 비파괴적으로 조절될 수 있다.

Description

레이저 표면 처리 장치 및 방법
일반적으로 보아, 표면에 레이저 빔을 적용하는 목적은 상기 표면의 그 구조 및 상태를 바꾸는데 있다.
실제, 비정질 실리콘의 결정화의 경우에 사용되는 메카니즘은 상기 표면의 부분적인 퓨전이다.
본 출원인은 레이저 표면 처리를 실시간으로, 현장에서, 빠르고 비파괴적으로 모니터링할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 문제를 스스로 제기했는데, 이 레이저 표면 처리에서는 주어진 깊이의 처리될 적어도 두개의 전반적으로 유사한 표면 필드(field)가 있고 각 표면 필드에는 각 표면 필드의 물리적 상태를 변화시키도록 선택된 특징을 가진 처리 레이저 빔이 한번 또는 그 이상의 경우에 각각 적용되게 된다.
본 발명은 레이저 표면 처리 및 그 모니터링에 관한 것이다.
이는 엑시머 레이저에 의한 비정질 실리콘 샘플의 어닐링(annealing)에 특히 적용된다.
본 발명의 다른 특징과 이점은 다음 설명과 첨부 도면에 비추어서 드러날 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 엑시머 레이저에 의한 비정질 실리콘 패널의 어닐링을 모니터링하기 위한 장치의 개요도;
도 2는 본 발명에 따른 엑시머 레이저에 의한 표면 처리와 연합된 분광 엘립소미터의 개략도;
도 3은 본 발명에 따른 실온 또는 240℃에서 행해진 여러 타입의 샘플(무반사층을 가지거나 가지지않은)의 레이저 어닐링의 결정화 곡선; 및
도 4는 본 발명에 따른 엑시머 레이저에 의한 비정질 실리콘 패널의 어닐링의 모니터링의 작용을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 이 문제에 대한 해법을 준다.
본 발명의 일반적인 정의에 따르면, 상기 방법은 그것이 제1표면필드의 특성짓기를 하기 위해 이 제1표면필드의 적어도 한 영역에 제2표면필드에 대한 처리빔을 적어도 한번 적용하기 전에 적어도 한번의 엘립소메트리(ellipsometry) 측정을 시행한다는 사실에 의해서 특징지워는데, 레이저 빔의 적용과 엘립소메트리 측정은 전반적으로 유사한 작업 조건하에서 수행되며 그렇게 함으로써 상기 특성 짓기에 의해 각 표면 영역의 물리적 필드 상태 변화를 실시간으로, 현장에서, 비파괴적이고 빠르게 모니터링 하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 엘립소메트리 측정은 분광기에 의한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 엘립소메트리 측정은 단일 또는 여러 파장에서 수행된다.
연구 개발 분야에서 보통 사용되는 "분광 엘립소메트리(spectroscopic ellipsometry)"로 알려진 광학적 분석이 알려져 있다. 이러한 타입의 분석은 두께의 상대적으로 넓은 범위에 걸쳐 단일층 또는 다중층 스택의 특성짓기를 허용한다.
레이저에 의해 얻어진 표면의 물리적 상태 변화를 모니터링하기 위해 그러한 광학적 분석을 사용하는 것이 이론적으로 가능할지도 모른다. 그러나, 다른 요소들 중에서 복잡성, 그러한 분석의 비용, 요구되는 시간과 레이저 및 엘립소미터의 크기는 그 기술 분야에서 숙련된 사람이 산업적으로 이와 같은 응용에 그것을 현재까지 사용하려고 생각하지 않았다는 것을 의미한다.
본 출원인은 레이저 빔의 충돌(impact)에 의해 영향을 받은 3차원적인 표면필드(간략화하기 위해 이하 종종 "표면"이라 불려짐)을 거의 커버하는(깊이로, 그러나 한점에서) 엘립소미터의 분석 분야를 마련하는 것이 가능하다는 것을 깨달았다. 이것은 상기 표면의 서로 다른 층의 처리를 모니터링하기 위한 다양한 가능성을 열어준다. 더욱이, 이러한 분석과 레이저 처리는 상대적으로 간단하고 비용이 저렴한 계측학(metrology) 및/또는 광학적 수단에 의해 전반적으로 유사한 작업 조건하에서 이행될 수 있는데, 이는 축소된 부피의 획득을 촉진하며, 또한 본 발명의 방법 및 장치를 구현하는 비용을 줄일 수 있도록 한다는 것도 알게 되었다.
더욱이, 본 출원인은 고출력 레이저 빔의 두번의 적용 사이의 시간 간격이 상기 레이저 적용 사이에 적어도 한번의 엘립소메트리 측정을 시행하는 것을 가능하게 한다는 것을 깨달았다.
본 출원인은 또한, 엘립소메트리에 의한 물리-화학적인 특성매김이 상기 레이저 처리의 전 및/또는 후에 모니터링이 수행되도록 허용할 뿐만아니라, 또한 상기 레이저 처리의 적어도 몇개의 파라미터의 최적화를 허용한다는 것을 깨달았다.
본 발명에 따르면, 이러한 레이저 처리의 최적화는 레이저 처리 각 단계의 전후 또는 각 단계동안 상기 물리-화학적인 특성매김에 적어도 부분적으로 의존하는 소정 법칙에 따라 발생한다.
실제로, 레이저 처리의 최적화 파라미터 중의 하나는 단위 표면당 및/또는 단위 시간당 레이저 빔에 의해 적용되는 에너지이다.
예를 들어, 레이저 처리의 최적화는 분광 엘립소메트리에 의해 얻어진 이 필드의 특성매김에 따라 처리될 표면 필드에 적합한 레이저 빔을 얻기 위해 레이저 소스에 의해 주어진 단위 표면당 및/또는 단위 시간당 에너지를 조절하는 것으로 되어 있다. 더욱 상세하게는, 이러한 조정은 광학적으로 및/또는 기계적으로 및/또는 전기적으로 상기 레이저빔의 에너지를 변화시키는 것으로 되어 있다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 방법을 구현하기 위한 처리 장치를 제공하는 것이다.
다음 설명은 "액티브 매트릭스 액정표시소자" 에 대해 또한, AMLCD로 불리워지는 액티브 매트릭스를 가진 액정 스크린의 제조에 관계하는 본 발명의 특별한 적용에 그리고, 더욱 상세하게는 상기 스크린 제어 회로 및 표시소자 요소 둘다를 생산하기 위해 필요한 폴리실리콘 트랜지스터(폴리실리콘 박막 트랜지스터, TFT)를 제조하는 것으로 구성되어 있는 단계에 비한정적으로 바탕을 둔다.
트랜지스터의 제조단계는 스크린의 성능, 그 중에서도 표시 속도를 결정하는데, 이 표시속도는 스크린 제어 회로가 작동할 수 있는 속도와 그 결과 TFT 트랜지스터를 구성하는 물질내에서 전기적인 전하 캐리어의 이동도에 직접적으로 비례한다.
큰 유리 기판 상에 폴리실리콘 트랜지스터의 제조에 의해 제기된 문제는 처리 온도인데, 이는 넘어서면 그 특성(본질적으로 기계적인)을 잃어버리는 기판의 임계온도를 결코 초과해서는 안된다. 이 온도는 보통의 유리기판에 대해 약 600oC 이다(예를 들어 코닝(CORNING) 유리 참조번호 7059 F 에 대해서는 593oC ).
그러나, 현재, 이 온도에서 폴리실리콘을 직접적으로 증착하기 위한 방법은 알려져 있지 않다. 유일하게 알려진 해법은 비정질 실리콘층을 증착함과 더불어 기판 파괴 온도를 초과하지 않고 그 층 자체에 에너지를 가함으로써 이를 재결정화하는 것으로 되어 있다. 비정질 실리콘의 자발적인 결정화는 약 900oC 의 온도에서 일어난다. 그러므로 기판의 온도를 지나치게 상승시키지 않고 상기 층에 충분한 에너지를 전달하는 것이 문제이다.
첫 번째 알려진 해법은 오랜 동안의 열적 어닐링을 수행하는 것으로 되어 있다. 더욱 상세하게는, 그것은 제어된 기압 아래에서 기판 열화 온도(전형적으로 600oC ) 바로 아래 온도에서 몇시간동안 패널을 유지하는 문제이다. 예를 들어, 12시간의 어닐링후에 고체상(solid phase)에서 결정화가 얻어진다. 그러나, 그러한 기술은 한정된 생산 용량을 제공한다고 하는 결점이 있다. 더욱이, 그렇게 생산된 폴리실리콘의 성능은 아마도 고체상 결정화가 여기서 결코 완전하지 않기 때문에, 그후에 야기될 트랜지스터의 이동도 및 누설 전류의 견지에서 보면 최적이 아니다.
다른 알려진 해법은 "빠른 열적 과정(Rapid Thermal Processing)"을 나타내며 또한 RTP로 불리우는 "빠른 열적 어닐링(rapid thermal annealing)"으로 알려진 기술을 이용하는 것으로 되어 있다. 그것은 한편으로 비정질 실리콘 층의 온도 상승을 촉진하는 동안에 가능한한 멀리 기판의 가열을 한정하면서 고온에서 빠른 열적 어닐링을 시행하는 문제이다. 예를 들어, 이러한 예열은 패널의 근처에 배열된 적외선 램프의 어레이에 의해 얻어진다. 계속적으로 움직임을 유지하면서, 패널이 대기압의 질소 분위기하에서 그 에너지가 유리에 의해 흡수되는 적외선 램프의 어레이에 의해 500oC 까지 예열된다. 이러한 예열은 그 에너지가 실리콘 층에 의해 선택적으로 흡수되는 고-에너지 제논 램프에 의해 발생되는 광빔에 의해 생성되는 열적 쇼크를 줄인다. 약 750oC 온도까지의 이러한 부가적인 가열은 정교한 광학적 포커싱 시스템에 의해 기판 상의 대략 1cm 폭의 스트립상에 국한된다.
이러한 방법이 빠르다할지라도, 그러나 처리의 균일성은 특히, 넓은 표면 상에서 제어하기 어렵다. 더욱이, 기판의 특성은 열확산에 기인한 온도의 지나치게 높은 증가로 인해 나빠질 수 있다.
최종적으로, 세 번째 알려진 해법은 자외선 영역에 있어서 실리콘의 특히 강한 흡수를 이용하는 것으로 되어 있는데, 반면 똑같은 파장에 대해 유리는 완전히 투명하다. 그것은 기판에 영향을 미치는 일 없이 비정질 실리콘층의 온도를 융점까지 선택적으로 올릴 수 있도록 하는 고출력의 펄스 레이저 빔을 사용하는 경우이다.
상기 방법은 매우 빠르게 수행될 수 있는 이점이 있다(308 nm에서 엑시머 레이저의 펄스의 평균 지속기간은 일반적으로 200 ns 이하이다). 결과적으로 열전도에 의한 기판 가열의 간섭 효과는 무시할 수 있다. 더욱이, 상기 처리는 어떤 특별한 예방조치없이 실온에서 적용된다(대기압하에서).
더욱이, 패널의 어떤 영역에 한정된 처리가 여기서 가능하며, 이는 비정질 실리콘과 폴리실리콘 둘 다에 대한 하이브리드 기술을 생각하게 하는 것을 가능하게 한다.
그러나, 그러한 기술은 두가지 관점에서 까다롭다: 넓은 표면에 걸쳐 균일의 처리를 제공하는 것이 필요하며, 레이저 펄스에 의한 퓨전/응결의 물리적 과정을 완벽하게 제어하는 것이 필요하다.
넓은 표면에 걸쳐 균일한 처리를 확실하게 하는 것을 추구하기 위해 중간 출력(펄스로 500mJ)의 엑시머 레이저를 사용하는 것 및, 매우 좁은 폭( 1μm )의 레이저 충돌의 시리즈에 의해 처리될 샘플의 표면을 휩쓰는 것이 알려져 있다. 이와 같이, 휩쓸어진 라인들은 부분적으로 겹쳐지고, 비추어질 필요가 있는 전체 표면을 점차로 뒤덮게 된다.
그러나, 이러한 해법은 적당한 총 작동시간을 얻기 위해 단일 기판 상에 수천개의 레이저 충돌 및, 그 결과 적당한 총 작동시간을 얻기 위해 레이저의 높은 작동속도(최소한 500Hz)를 필요로 하는 결점을 가진다. 이 작동속도는 장비의 유지 및 서비스 수명, 특히 소모성 부품에 대해 중요하다.
넓은 표면에 걸쳐 균일한 처리의 제공을 추구하기 위해, 고출력 엑시머 레이저, 예를 들어, 1kW ( 10J ×100Hz 또는 13J ×80Hz )의 유효 출력을 공급하는 X-레이에 의해 미리 이온화된 엑시머 레이저를 사용하는 것이 또한 알려져 있다. 이러한 타입의 레이저는 상술한 것보다 낮은 반복 속도를 가진 고출력 레이저 빔을 얻는 것을 가능하게 하며, 이는 넓은 표면에 걸쳐 심지어 각 패널의 전체 표면에 까지도 단일 레이저 펄스로 처리를 허용한다.
나머지는 이와 관련해서 놓인다. 이미 지적된 것처럼 "표면 필드"는 처리될 샘플부분의 전체를 말한다; "존(zone)"은 레이저의 한번 통과시에 처리된 이 필드의 부분을 말한다. 더욱이, "처리될 두개의 전반적으로 유사한 표면 필드"는 전반적으로 유사한 두 개의 별도 패널 중 어느 하나; 또는 똑같은 패널에 속해 있는 두 표면 필드를 의미한다.
적어도 두 개의 전반적으로 유사한 표면 필드상에 레이저 펄스에 의한 퓨전/결정화의 물리적 과정을 완벽하게 제어하는 것으로 이루어진 이 문제는 제1표면 필드의 물리-화학적인 특성매김 및 상기 특성매김에 의한 레이저 표면 처리의 실시간으로, 현장에서, 비파괴적이고 빠른 모니터링을 얻기 위해 레이저에 의한 제2표면필드의 처리 전에 상기 제1표면필드의 적어도 하나의 존에 행해진 적어도 한번의 엘립소메트리 측정을 구비하는 방법에 의한 본 발명에 따라 해결된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방법을 구현하는 장치는 전원 공급기(SLA)를 가지는 레이저 소스(LA)과 복수의 엑시머 레이저 헤드(LA1~ LA3)를 구비한다. 상기 레이저 헤드는 고출력이며 매우 높은 출력 예를 들어, 45 J의 단일 레이저 빔을 생성하기 위해 위치된다. 상기 헤드(LA1)는 굵은 선으로 그려진 반면에 상기 헤드(LA2)(LA3)는 그들이 선택적이기 때문에 점선으로 그려졌다. 상기 레이저 소스 또는 레이저 소스들은 예를 들어, 308 nm 파장을 가진 XeCl 타입이다.
이러한 레이저 소스은 출원번호 95 09780로 본 출원과 같은 날짜에 본 출원인에 의해 출원되고, 그 내용이 모든 유용한 목적을 위해 본 출원의 일 부분을 이루는 "레이저 표면 처리를 최적화하기 위해 다수의 레이저 유니트를 가지는 레이저 소스을 제어하기 위한 방법 및 장치"라 칭해진 특허 출원에 설명되어 있다.
크게 유리하게도, 레이저 빔은 요구된 존 크기에 적합하게 되고 동시에 출원번호 95 09781로 본 출원과 같은 날짜에 본 출원인에 의해 출원되고, 그 내용이 모든 유용한 목적을 위해 또한 본 출원의 절대 필요한 부분을 이루는 "레이저 빔을 균일화하기 위한 광학 디바이스"라 칭해진 특허 출원에 자세히 설명된 마이크로-렌즈 디바이스(HO)에 의해 균일화된다.
설치는 패널, x, y 및 z축을 가진 테이블(TAB) 및 분광할 수 있는 엘립소미터(EL)을 움직이는 로봇(RO)을 제어하는 전자적인 관리 시스템(GES1)(GES2)에 의해 완성된다. 이 엘립소미터(EL)는 레이저 빔에 대한 패널의 위치설정의 모니터링 및 패널의 레이저 처리 진전의 실시간 모니터링 둘다를 시행할 수 있다.
분광 엘립소메트리는 예를 들어, 0.1 nm에서 10 μm 에 걸친 꽤 큰 두께를 가진 층에 적용할 수 있는 다층 스택 특성매김의 비파괴적인 광학적 방법이다.
상기 측정은 분석될 샘플의 표면에서 반사된 광빔의 편광 변화에 바탕을 두고 있다. 두께는 서로 다른 물질층 사이의 굴절율의 대비를 고려함으로써 얻어진다.
유리하게도, 상기 표면 필드의 물리-화학적인 특성매김은 이 필드의 두께, 이 필드의 밀도 및 광학적 굴절율, 표면을 구성하는 서로 다른 층들의 두께 및 이 필드의 물리-화학적인 구성에 의해 이루어진 그룹에 속한 파라미터들 중 적어도 한 파라미터의 측정을 포함한다. 주어진 응용에 대한 측정된 양들의 세트는 "물리-화학적인 특성들의 멀티플릿(multiplet)"이라 불리워질 수 있다.
도 2를 참조하면, 참조번호 EL은 예를 들어 상업적인 참조번호 ES4G, MLM 또는 GESP5로 본 출원인에 의해 팔린 분광 엘립소미터를 나타낸다. 그러한 엘립소미터는 예를 들어, FR-A-2 595 471로 공고된 프랑스 특허 번호 8603188에 적어도 원리적으로 설명되어 있다.
전원 공급기(1)는 고압 제논 아크 램프와 같은 광 소스(2)을 여기시킨다. 편광에 작용할 수 있는 수단(15)를 포함하는 제1광학 시스템(10)은 상기 광 소스(2)으로부터 출사된 광빔을 서로 수직인 X, Y 및 Z 세 방향으로 바람직하게 움직일 수 있는 상기 테이블(TAB) 상에 세워진 패널(PA)을 비추는 빔으로 변환시킨다.
상기 유효한 광은 상기 패널의 표면에 대한 법선에 대하여 입사빔과 대칭되게 상기 패널에 의해 반사된 광이다.
이러한 반사된 광은 프리즘 모노크로미터(6)의 입사 슬롯에 적용되기 위해서 검광기(analyzer, 25)를 구비하는 제2광학 시스템(20)에 의해 흡수된다. 상기 모노크로미터(6)의 출사 슬롯으로부터 나오는 광은 예를 들어, 512 또는 1024 픽셀의 포토다이오드 어레이를 구비하는 광검출기(7)에 적용되어 파장 검출을 시행하는 것을 가능하게 한다(또는 그밖에 비분광 엘립소미터의 경우에 단방향(single-way) 광검출기).
전자적인 제어 유니트(GES1)는 다음에 작용한다:
-편광수단(15) 상에서 입사광의 편광에 대한 편광수단의 영향을 제어하기 위하여(회전 편광기 타입의 편광수단의 존재하에서 전자 제어 유니트는 편광기 회전에서의 계속적인 세팅에 작용한다),
-테이블(TAB) 상에서 X-Y-Z에 대한 테이블의 위치설정(positioning)을 제어하기 위하여,
-로봇(ROB) 상에서, 처리될 패널이 저장된 저장 선반으로부터 처리될 패널의 배출을 우선 제어하기 위하여, 그리고 나서 이와 같이 배출된 패널의 테이블로의 이동과, 그리고 나서 선택된 위치에서 테이블 상에 상기 패널의 위치설정과 그리고, 엘립소메트리(하나 또는 그 이상의 위치에서)후에 초기 저장 선반안에서 또는 다른 저장 선반안에서 그것을 대치하기 위한 패널의 파지를 제어하기 위하여,
-검광기(25) 상에서 스텝핑 모터를 통해 그것의 방위를 제어하기 위하여,
-모노크로미터(6) 상에서 그것의 튜닝 파장을 한정하기 위하여,
-레이저 소스(LA) 상에서 본 발명에 따른 그것의 플럭스를 제어하기 위하여.
광검출기(7)로부터 나오는 신호는 입사광의 편광 상태(예를 들어, 로타리 편광기의 경우에 편광기(15)의 각)와 관련하여 그리고 수집된 다른 데이터, 그 중에서도 처리될 패널의 위치, 검광기의 위치 및 각 측정이 대응하는 파장을 포함하는 데이터와 관련하여 기록되기 위하여 관리수단(GES1)에 적용된다.
상기 전자적인 유니트(GES1)에 의해 선택적으로 미리 처리된 이러한 정보는 마이크로컴퓨터와 같은 처리수단(GES2)에 전송되는데, 이 처리수단은 그것으로부터 엘립소메트리 정보(예를 들어 " tanψ " 와 " cosδ ")를 끌어내고, 그 다음에 엘립소메트리 분석 스폿의 각 충돌 위치의 함수로서 처리될 패널의 표면 상태 및/또는 다층 구조를 나타내는 곡선을 그린다.
섀시, 보다 바람직하게 단일 섀시는 제논 램프(2)의 전원 공급기(1), 관리수단(GES1), 모노크로미터(6), 검출기(7) 및 만약 적용할 수 있다면 처리수단(GES2)을 구비한다.
실제로, 상기 광 소스(2)의 광 방출은 렌즈(30)에 의해 광섬유(3)의 입사 커플러(31)까지 전달된다. 이것은 광섬유 출사 커플러(11), 렌즈(12), 시준 조리개(13) 및 편광기(15)를 구비한 광학 시스템(10)에 연결된다.
편광기(15)로부터의 평행빔은 집속렌즈(L1)에 의해 처리될 패널의 초점(PF) 상에 포커싱진다. 상기 렌즈(L1)는 패널의 물체면(object plane)에 위치된다.
반사된 발광은 다른 집속 렌즈(L2)에 의해 제2광섬유(5)의 입사 커플러(27) 상에 맺혀진다. 상기 렌즈(L2)는 패널의 상면(image plane)에 위치된다. 상기 렌즈(L1)(L2)는 광학적으로 연결된다.
광섬유(5)의 출사 커플러(28)는 모노크로미터(6)의 입구 슬롯에 적용되도록 렌즈(29)에 의해 집속된 방출을 전달한다.
상기 검출기(7)는 상기 모노크로미터의 출구 슬롯에 마주한다.
상기 렌즈(L1)(L2)로 이루어진 광학 어셈블리는 큰 두께를 가진 유리 기판을 구비하는 샘플의 배면에 의해 통상적으로 유발되는 간섭 반사를 제거한다.
샘플의 배면 기여의 이러한 기계적인 제거는 출원 번호 95 09779로 본 출원과 같은 날짜에 본 출원인에 의해 출원되고, 그 내용이 모든 유용한 목적을 위해 본 출원의 구성 부분을 이루는 "높은 공간 분해능을 가진 엘립소미터 장치"로 칭해진 특허 출원에 자세히 설명되어 있다.
더욱이, Z축 상에서 웨이퍼의 위치설정 오차는 스폿의 공간 분해능 때문에 중요하다. 이러한 위치설정 오차는 다음처럼 교정된다.
첫째, 수직 방향 Z에서 각 타입의 패널의 만곡은 엘립소메트리 스폿의 수동 또는 다른 조정에 의해 고려된다.
습득후에, 이러한 조정은 엘립소메트리에 의해 분석되도록 의도된 패널의 서로 다른 존을 위해 메모리에 저장된다. 또한, 각 타입의 패널의 프로파일의 제도법이 컴퓨터(GES2)의 메모리에 저장된다(이는 만곡에 관계된 조정으로부터 유도된다).
둘째, 상기 표면 처리를 모니터링하는 나머지 과정에서, 이와 같이 조정되고 저장된 충돌의 위치설정은 각 분석위치에서 재사용된다. 이들은 또한 다음 레이저 처리를 위해 사용될 수 있다.
그러나, 이것은 변형상의 차이가 똑같은 타입의 패널들 사이에 발생할 수 있기때문에 항상 충분하지는 않다.
출사 광섬유(5) 상의 스폿 위치의 미세 조정은 검광기(25)와 광섬유(5)의 입사 커플러 사이에 배치된 투명판(PT)을 회전시킴으로써 얻어진다. 이러한 회전은 광검출기 어레이(7) 상에 항상 신호가 최대가 되도록 관리수단(GES1)에 의해 제어된다.
이러한 마직막 해법은 상기에서 언급된 "높은 공간 분해능을 가진 엘립소미터 장치"에 대해 본 출원인에 의해 출원된 특허 출원에 또한 설명되어 있다.
단일-펄스 엑시머 레이저에 의한 어닐링에 있어서, 레이저 펄스(FLA)는 매우 짧게 예를 들어, 200 ns 이하로 지속된다. 그러한 펄스는 매우 빠르게 비정질 실리콘층의 부분 또는 전체 퓨전에 이르기에 충분한 에너지를 공급한다: 레이저 빔의 흡수는 0.2 μm 침투후에 완성되고, 가열(재결정화와 함께)은 우선 전면(front) 즉, 레이저 충돌을 받는 부분에 한정된다: 그 다음에 이것은 단순한 열적 확산 또는 소위 "폭발적인" 결정화 현상 중 하나에 의해 층 전체로 확장된다.
비정질 실리콘층 전면의 퓨전을 얻기에 필요한 단위 표면당 에너지 문턱치는 여기서 400 mJ/cm2이하이다. 이 에너지 이상에서, 실리콘층은 더 넓은 범위에 걸친 부분 퓨전을 겪는다. 500 mJ/cm2에서, 퓨전은 전체적이고 이 이상으로 가해진 에너지는 선험적으로 재결정화를 개선하기 위해 더 이상 유용하지 않다. 800 mJ/cm2이상에서 비정질 실리콘층이 과도하게 높은 에너지의 흡수로 또한 녹을 수 있기 때문에 그것은 심지어 위험할 수도 있다.
이것은 레이저 처리동안 상기 레이저 표면 처리를 최적화하려고 엘립소메트리에 의해 처리될 표면 구조의 특성매김을 얻는 이점을 보여준다.
덧붙여, 얻어진 폴리실리콘의 질은 실리콘 그레인(grain)의 크기와 배열, 그리고 이에 의한 결정화 과정 그 자체에 주로 의존한다.
그러나, 얻어진 폴리실리콘 결정의 평균 크기는 적용된 레이저 에너지에 의존한다.
이는 장치의 최적 기능에 가장 적합한 큰 결정이 플럭스의 매우 좁은 범위에서 얻어지기 때문이다(또는 단위 표면당 에너지). 이 범위는 레이저의 작동조건에 대응하며 이는 비정질 실리콘층이 거의 완전히 녹는 것을 가능하게 하며, 한편 폴리실리콘의 몇몇 녹지않은 그레인을 보존한다. 이들 그레인은 녹은 층의 점차적인 재결정화에 있어서 결정화의 전조(前兆) 역할을 이행하며, 그리하여 큰 결정의 출현을 촉진한다. 한편, 상기 층의 완전한 및/또는 속박이 없는 퓨전의 경우에, 이들 전조들은 사라지고, 얻어진 그레인의 크기(size)는 크기(magnitude)의 일차 또는 이차로 갑자기 떨어진다.
결정화 과정의 임계적인 특성에 대한 이들 관측은 본 발명에 의해 제공된 흥미와 이점을 돋보이게 한다.
유리하게도, 본 발명에 따른 모니터링 방법은 또한 엘립소메트리 측정에 의해 얻어진 표면의 물리-화학적인 특성매김에 적어도 부분적으로 의존하는 소정 법칙에 따른 레이저 처리 파라미터의 적어도 몇몇을 최적화하기 위해 준비가 이루어지는 단계를 구비한다.
본 발명의 가르침으로부터 모니터될 레이저 처리의 본질적인 파라미터는 레이저 플럭스와 레이저에 의해 처리될 비정질 실리콘층의 두께이다. 그러나, 레이저 플럭스와 비정질 실리콘층의 초기 두께와 별개로, 다른 파라미터들이 모니터링 과정에서 작용할 수 있다.
몇몇 경우에, 어닐링될 물질의 구조는 유리 기판상의 단순한 비정질 실리콘층보다 더 복잡해질 수 있다. 이는 투명층이 제공되는 경우인데(레이저 방사 스펙트럼 띠에서), 여기서 그 두께의 분별력있는 선택은 단순한 광학적 효과에 의해 실질상 레이저 처리의 효능을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 적당한 두께 예를 들어, 48 nm 유리층의 사용은 비정질 실리콘층의 유효 흡수를 0.42에서 0.68까지 증가시키는 것을 가능하게 하는데, 이는 똑같은 초기 에너지에 대해 대략 50%의 처리된 표면적에 있어서 이득을 말한다. 더욱이, SiO2 유리 대신에 실리콘 Si3N4 유리의 사용은 처리된 표면적의 이득이 100% 이상이기 때문에 더 유리하다.
최적 영향이 무반사층의 두께에 또한 의존할 것이고, 결정적인 방식으로 이것에 의존할 것이기 때문에, 그러한 무반사층 존재의 다른측면은 과정을 더 복잡하고 더 제어하기 어렵게 만든다는 것이다.
또한, 환원 온도 예를 들어, 250oC ~ 400oC 에서 통상적인 수단에 의해 처리될 층의 예열은 유익하게도 재결정화를 위해 요구된 플럭스를 상당히 감소시키는 것을 가능하게 한다. 얻어진 다결정의 크기는 약간 증가된다. 그러나, 프로세스는 레이저 처리가 실온에서 이루어질 때 보다 더 임계적이다.
유리하게도, 본 발명에 따른 모니터링 방법은 엘립소메트리 측정에 의해 이러한 예열 단계를 모니터하는 것을 효과적으로 가능하게 한다.
PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)과 같은 저온 기술에 의해 증착된 비정질 실리콘은 수소로부터 거의 자유롭지 못하다는 것을 주목해야 한다. 이것은 이러한 타입의 층을 증착하기 위한 시레인(silane)에 바탕을 둔 가스 혼합물의 사용이, 시레인 분해의 부산물로서 반응장치에 큰 양으로 항상 존재하는 수소를 제거하는 것이 어렵다는 사실을 초래하기 때문이다.
그러나, 아무런 조심 없이 수소로 크게 오염된 비정질 실리콘층의 엑시머 레이저에 의한 처리는 전반적으로 파국적이다. 퓨전/결정화 과정 동안에 수소의 갑작스런 해방은 층의 실제적인 폭발 및/또는 최종적인 표면 거칠기를 초래하는데 이것은 요구되는 성능과 완전히 양립할 수 없다.
이러한 경우에, 한 해법은 두 단계로 처리를 시행하는 것으로 되어 있다. 우선, 저-에너지 충돌 레이저가 첫 번째로 비정질 실시콘층의 심지어 일부분이라도 퓨전없이 수소를 방출하기 위해 적용된다. 그 다음, 재결정화 과정이 처음보다 더 큰 출력의 제2레이저 충돌동안 시행된다(그것의 출력은 제1레이저 충돌의 영향을 고려하여 조정되는 것이다).
본 발명에 따른 분광 엘립소메트리에 의한 현장에서 모니터링하는 방법은 여기에서 수소로 오염된 실리콘층의 처리에 있어서 다른 유익한 응용을 발견한다.
일반적으로, 레이저 어닐링전의 분광 엘립소메트리 측정은 본 발명에 따라 다음 파라미터들을 정확하게 측정하는 것을 가능하게 한다:
- 비정질 실리콘층의 두께: 사용된 두께는 30 및 80 nm 사이에 위치된다. 이러한 두께의 범위에서 엘립소메트리의 정확도는 0.5%보다 좋다;
- 무반사층의 두께: 정확도는 비정질 실리콘층에서 얻어진 것에 필적하거나 더 좋다;
-비정질 실리콘층의 광학적 굴절율: 비정질 실리콘층에 삽입된 수소의 존재는 분광 엘립소메트리로 완벽하게 검출할 수 있는 광학적 굴절율에 있어서의 감소를 유발한다.
어떤 처리전에 분광 엘립소미터의 사용은 따라서 두께의 관점에서 그리고 비정질 실리콘층의 물리-화학적 구성에 대하여 샘플 구조의 완전한 영상을 본 발명에 따라 얻는 것을 가능하게 한다.
상기 층의 결정화에 부가해서, 샘플 표면의 거칠기를 결정할 수 있다. 이는 표면 거칠기(특히 처리 후에)의 출현이 두께 변화에 의해 유발된 것과는 다른 엘립소메트리 곡선의 변형을 유발하기 때문에 검출될 수 있다. 이러한 가능성은 아래 설명된 패널 제조 과정을 모니터링하는데 매우 중요한다.
시발점은 특히 똑같은 제품( 똑같은 시리즈)의 거의 동일한 비정질 실리콘의 작은 두께로 덮여진 유리 패널이다. 바람직하게는 어닐링 모니터링 방법은 적당한 어닐링 절차에 의해 이어진 테스트 절차를 초기에 구비한다.
테스트 절차는 다음 단계를 구비한다:
1) - 몇몇 테스트 패널을 준비하고 그들 각각에 대해 장래의 레이저 충돌의 중심 위치에서 엘립소메트리 측정을 시행하는 단계;
2) - 서로 다른 측정의 복귀(또는 다른 통계적인 과정) 단계를 준비하고 패널의 평균 구조를 평가하는 단계; 이러한 응용에 있어서, 가장 특별히 평가된 파라미터는 적절하게 층들의 두께들, 비정질 실리콘의 유전율 상수들 및 비정질 실리콘과 무반사층에 대한 패널의 균일성이라는 것이 주목되어야 한다;
3) - 이와 같이 고려된 구조에 대해 필요한 레이저의 평균 에너지를 평가하는 단계;
4) - 상기 평균 에너지의 약 0.5배의 값에서 상기 평균값의 약 1.5배의 값을 가지는 범위에서 에너지를 가진 여러개의 테스트 패널을 처리하는 단계;
5) - 적용할 수 있는 곳에, 레이저 처리 후에 동일 패널에 엘립소메트리 측정을 시행하는 단계; 유리하게도, 이것에는 측정에 복귀하며, 그리고 레이저 에너지의 함수로서 결정화를 결정하기 위하여 결과를 평가하며, 복귀의 정확성(전체로서) 및 어떤 거칠기의 존재를 평가하는 단계를 추가한다.
이러한 테스트 절차는 고려하에 있는 구조를 결정화하는데 필요한 최적 에너지의 정확한 평가를 초래한다. 이상적인 경우에, 이러한 평가는 그 중에서도 고유 저항, X-레이에 의한 결정화 같은 보완적인 물리적 측정에 의해 확인될 수 있다.
본 발명에 따르면, 레이저의 입사 출력은 레이저 펄스에 대한 직접 작용에 의해 조정되거나 또는 광학적 감쇠기(attenuator)(조리개, 흡수성 시트), 레이저 소스의 공급 전압 또는 균일화하는 광학 디바이스의 두 집속렌즈 사이의 거리에 대한 변동기(variator)와 같은 에너지 변동기에 의해 조정된다.
예를 들어, 45 nm 두께를 가진 단순한 비정질 실리콘 구조와 실온에서 처리된 유리의 경우에, 처리전에 엘립소메트리에 의한 측정은 증착의 불균일(heterogeneity)에 기인한 약 10% 변화를 가지는 45 nm 비정질 실리콘의 두께를 준다. 표면 상에 예를 들어, 약 2.2 nm의 자연 산소의 얇은 층의 존재는 측정의 올바른 조정을 위해 고려되어야 한다. 이러한 타입의 샘플에 대해 특정적인 뚜렷한 비정질 실리콘의 평균 굴절율은 그러므로 얻어지고 기준 굴절율과 비교된다. 이러한 정확한 경우에, 발견된 굴절율은 조밀한 비정질 실리콘의 굴절율에 매우 근접하며, 따라서 다량의 삽입된 수소를 포함할 것 같지 않다. 단일 레이저 펄스를 포함하는 통상적인 처리는 따라서 최적화될 수 있다.
어떤 수의 샘플이 250 내지 370 mJ/cm2 범위에서 변화하는 플럭스를 가진 레이저에 다음에 어닐링된다. 이들 샘플은 엘립소메트리에 의해 분석된다. 미리 추출된 비정질 실리콘의 굴절율을 사용하여 복귀에 의해 다양한 샘플의 결정화가 추론된다.
결정화 곡선 (C1, 도 3)은 대략 255 mJ/cm2 에서 크게 표시된 결정화 문턱치의 존재를 보여준다. 이것은 사실상 실온에서 비정질 실리콘층의 부분적인 퓨전에 필요한 에너지 문턱치이다. 이러한 문턱치 이하에서, 실리콘의 전체층이 부분적으로 결정화된다. 결정화율은 층 전체를 퓨전하기에 충분한 에너지까지 점차로 증가한다. 이러한 변화는 미리 주어진 과정의 설명과 관계된다. 최적의 처리는 분광 엘립소메트리에 의해 측정된 결정화 레벨이 최대, 여기서 350 mJ/cm2 일 때 도달된다. 이러한 최적상태는 선택된 실례에서 단순한 균일한 층에 대한 모델의 최선의 조정에 대응한다.
다른 실례(곡선 C3)에서, 샘플은 비정질 실리콘층 상에 증착된 약 55 nm 두께를 가지는 실리콘의 무반사층을 가진다. 최적화 과정은 전과 똑같은 방식으로 시행되며, 선택된 에너지 범위는 무반사층의 존재 때문에 훨씬 작다. 레이저 충돌후에 똑같은 타입의 분석은 앞에서와 유사한 결정화 곡선을 주지만, 저 에너지를 향해 꽤 분명히 오프셋한다. 최적 에너지는 단순한 광학적 효과에 의해 유도된 에너지 이득에 대응하는 대략 260 mJ/cm2 까지 감소된다.
분광 엘립소메트리에 의한 모니터링은 무반사층을 가진 복잡한 경우에 특히 흥미롭다는 것이 주목되어야 한다. 이러한 기술은 또한 정확하게 무반사층의 두께를 준다. 다른 응용에 있어서, 하나 또는 여러개의 파장을 가진 엘립소메트리가 충분할 수도 있다.
더욱이, 무반사층을 가진 그리고 가지지 않은 똑같은 타입의 샘플은 또한 충돌로 대략 240OC 까지 기판의 온도를 올림으로써 진공하에서 레이저에 의해 어닐링되어왔다. 똑같은 타입의 분석은 도 3에 설명한 결과(곡선 C2 및 C4)를 준다. 실온에서 얻어진 결과와 비교하면, 기판을 예열하는 것은 다시 결정화를 위해 요구된 최적 에너지를 대략 50 mJ/cm2 만큼 줄이는 것을 가능하게 한다. 결정화의 견지에서 최선의 결과는 무반사층의 존재시 240OC 에서 명백히 얻어진다(곡선 C4). 또한, 필요로하는 최적 에너지는 240 mJ/cm2 이하로 가장 낮으며, 이는 이들 파라미터들의 중요성을 보여준다.
레이저 빔 에너지를 최적화하기 위해 설계된 테스트 절차후에, 적당한 어닐링의 모니터링이 시작될 수 있다.
도 4를 참조하면, 레이저 어닐링을 모니터링하는 방법은 다음 단계를 포함한다(패널 상에 각 레이저 충돌에 대해):
- 단계 E1 : 첫 번째 엘립소메트리 측정(약 1초 동안, 빠른 습득 뿐만아니라 높이와 미세한 세팅을 조정하면서);
- 단계 E2 : 복귀 및 레이저 에너지의 계산(0.5초 동안);
- 단계 E3 : 레이저 에너지의 조정(1초 동안);
- 단계 E4 : 레이저 점화;
- 단계 E5 : 적용할 수 있는 곳에, 제2 엘립소메트리 측정(1초 동안);
- 단계 E6 : 다음 위치까지 패널의 이동;
- 단계 E7 : 복귀 및 결정화의 평가;
- 단계 E8 : 마지막 처리 테스트; 및
- 단계 E9 : 패널 또는 웨이퍼 교체, 그리고 단계 E1으로 되돌아가기.
예를 들어, 레이저 충돌의 반복 주기가 6초이고 40×30cm 의 패널이 9개의 펄스에 의해 처리되는데, 이는 나타낸 횟수에 대해 시간당 약 50 개 패널의 처리 용량을 말한다.
그러므로, 설명된 방법은 비정질 실리콘의 레이저 어닐링의 질 및 신뢰도를 개선할 뿐만아니라 그 균일성이 항상 완벽하지는 않은 비정질 실리콘의 증착단계에 이어지는 모니터를 가능하게 한다.
예를 들어, 상기에서 설명된 것처럼 샘플을 희생하는 것이 가능한한, 설명된 방법은 레이저 표면 처리후에 단지 실행될 수 있다. 그러나, 그것은 적어도 어떤 응용에 대해 이러한 표면 처리전에 수행되는 것이 또한 일반적으로 선호된다. 다른 응용에서, 그것은 단지 레이저 표면 처리전에 수행될 것이다.
발달한 버전(version)에 있어서, 상기 방법은 다음처럼 다른 표현으로 한정될 수 있다:
- a) 그것의 표면에서 물리-화학적인 특성의 멀티플릿을 얻기 위해서 직각의(orthonormed) 기준 프레임(X, Y, Z)에 대한 세 좌표에 의해 정의된 초기 위치에서 고정된 패널을 다루기 위해 상기 레이저 표면 처리 전에 존들 중의 하나에 적어도 한번의 엘립소메트리 측정을 시행하는 단계;
- b) 적어도 단계 a)에서 얻어진 특성들의 멀티플릿 및 메모리에 저장된 룩업(look-up) 테이블의 함수로서 처리에 필요한 레이저 빔의 에너지를 결정하는 단계,
- c) 존의 표면을 처리하기 위해서 단계 b)에서 결정된 에너지로써 레이저 점화를 시행하는 단계,
- d) XY 평면에서 패널을 이동시켜 다른 존이 레이저 빔의 맞은 편에 위치되되도록 하는 단계, 및
- e) 단계 c)에서 적어도 상기 방법을 다시 시작하는 단계.
여전히 바람직스럽게는, 단계 a)에서 처리될 각 존의 표면의 물리-화학적인 특성의 멀티플릿을 얻기 위해서 엘립소메트리 측정이 패널 상의 처리될 각 존에 실행되는 반면에, 단계 b)에서 처리에 필요한 레이저 빔의 에너지는 단계 a)에서 얻어진 특성의 모든 멀티플릿에 따라 결정된다.
적용할 수 있는 것처럼, 단계 d)에서, 위치설정은 Z 방향을 따라 그것의 위치설정을 조정하기 위해 엘립소메트리 측정이 상기 존에 이루어지는 서브-셋(sub-set) d1)을 구비한다.
변형에 따르면, 단계 d) 와 e) 사이에 상기 존의 표면 처리에 필요한 레이저의 에너지가 단계 b)에서 결정된 에너지, 서브-단계 d1)에서 시행된 위치 조정 및 룩업 테이블에 따라 조정되는 중간 단계 d')가 제공된다.
다른 변형에 따르면, 단계 c)와 d) 사이에 상기 처리된 표면의 엘립소메트리 측정이 멀티플릿의 새로운 특성을 결정하기 위해 시행되는 서브 단계 c')가 제공된다.
그것의 완벽한 버전에 있어서, 상기 방법은 다음처럼 한정될 수 있다:
- a) 각 존 상의 처리될 표면의 물리-화학적인 특성의 멀티플릿을 얻기 위해서, 상기 레이저 표면 처리전에 초기 위치에 고정된 패널 상의 처리될 각 존 상에 엘립소메트리 측정을 수행하는 단계,
- b) 단계 a)에서 얻어진 특성 및 메모리에 저장된 룩업 테이블의 함수로서, 패널의 중간 표면 처리에 필요한 레이저의 평균 에너지를 평가하는 단계, 및
다음에, 처리될 각 존에 대해:
- c) 초기 위치에 대한 그것의 위치설정을 조정하기 위해 상기 존에 새로운 엘립소메트리 측정을 시행하는 단계,
- d) 단계 b)에서 평가된 평균 에너지, 단계 c)에서 시행된 위치 조정 및 룩업 테이블의 함수로서, 존의 표면 처리에 필요한 레이저의 에너지를 조정하는 단계, 및
- e) 상기 존을 처리하기 위해 단계 d)에서 결정된 에너지를 가진 레이저 점화를 시행하는 단계.
방법에 대한 모든 표현에 있어서, 본 발명은 또한 대응하는 장치의 형태로 같은 방식으로 한정될 수 있으며, 그 역도 또한 같다.

Claims (26)

  1. 한번 또는 그 이상의 경우에 각 표면 필드의 물리적 상태를 바꾸기위해 선택적 특성의 처리 레이저 빔이 그 각각에 적용된 주어진 깊이의 적어도 두개의 일반적으로 유사한 표면 필드가 있으며,
    제1표면 필드의 물리-화학적인 특성매김을 얻기 위해, 상기 제1표면 필드의 적어도 일 존에 제2표면 필드에 대한 처리 레이저 빔의 적어도 한번의 적용전에 적어도 한번의 엘립소메트리 측정을 시행하는데, 상기 레이저 빔의 적용과 엘립소메트리 측정이 전반적으로 유사한 작업 조건하에서 시행되는 것으로 구성되는 단계를 구비하여,
    상기 특성매김에 의해 레이저에 의해 얻어진 각 표면 필드의 물리적 상태에 있어서 변화를 실시간으로, 현장에서 , 비파괴적이고 빠르게 모니터할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엘립소메트리 측정은 분광기에 의한 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 엘립소메트리 측정은 하나 또는 몇개의 파장에서 시행되는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 빔의 적용과 엘립소메트리 측정은 직각의 기준 필드(X, Y, Z)에 관한 세 좌표에 의해 한정된 소정 위치에 고정된 상기 제1표면 필드 상에 시행되는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1표면 필드의 물리-화학적인 특성매김은 이 필드의 두께, 이 필드의 밀도 및 광학적 굴절율, 이 필드내에 존재하는 서로 다른 층의 두께 및 이 필드의 물리-화학적인 구성에 의해 이루어진 그룹에 속해있는 파라미터 중 적어도 하나의 파라미터의 측정을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각 표면 필드는 유리 기판상에 증착된 비정질 실리콘의 적어도 한층을 구비하고 그점에서 레이저에 의한 상기 표면 필드의 물리적 상태의 변화는 엑시머 레이저 또는 유사한 것에 의해 어닐링된 퓨전/결정화타입의 변화인 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 각 표면 필드는 상기 기판 반대쪽의 그 상면 상에 무반사 광학적 특성을 가는 물질로 이루어진 상부층을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  8. 상기 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 또한 상기 물리-화학적인 특성매김에 적어도 부분적으로 의존하는 소정 법칙에 따라서 레이저 처리의 파라미터의 적어도 몇몇을 최적화하는 것으로 이루어진 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 레이저 처리를 모니터링하기 위한 파라미터 중의 하나는 단위 표면당 및/또는 단위 시간당 레이저 빔에 의해 적용된 에너지인 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 최적화 단계는 처리될 표면 필드에 적당한 레이저 빔을 얻기 위해 레이저 소스에 의해 전달된 단위 표면당 및/또는 단위 시간당 에너지의 조정을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 최적화 단계는 광학적으로 및/또는 기계적으로 및/또는 전기적으로 레이저빔의 에너지를 변화시키는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  12. 상기 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    - a) 그것의 표면에서 물리-화학적인 특성의 멀티플릿을 얻기 위해서, 직각의 기준 프레임(X, Y, Z)에 대한 세 좌표에 의해 한정된 초기 위치에 고정된 패널을 처리하기 위해 상기 레이저 표면 처리 전에, 상기 존들 중의 한 존 상에 적어도 한번의 엘립소메트리 측정을 시행하는 단계;
    - b) 적어도 단계 a)에서 얻어진 특성들의 멀티플릿 및 메모리에 저장된 룩업(look-up) 테이블의 함수로서 처리에 필요한 레이저 빔의 에너지를 결정하는 단계,
    - c) 상기 존의 표면을 처리하기 위해 단계 b)에서 결정된 에너지로 레이저 점화를 이루는 단계,
    - d) 상기 XY 평면에서 패널을 이동시켜 다른 존이 레이저 빔의 맞은 편에 위치되는 단계, 및
    - e) 적어도 단계 c)에서 상기 방법을 다시 시작하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 단계 a)에서 처리될 각 존의 표면의 물리-화학적인 특성의 멀티플릿을 얻기 위해서 엘립소메트리 측정이 패널 상의 처리될 각 존에 실행되고,반면에 단계 b)에서, 처리에 필요한 레이저 빔의 에너지가 단계 a)에서 얻어진 특성들의 모든 멀티플릿에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 단계 d)에서 위치설정은 Z 방향을 따라 그것의 위치설정을 조정하기 위해 엘립소메트리 측정이 상기 존에 이루어지는 서브-셋 d1)을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서, 단계 d)와 e) 사이에 상기 존의 표면 처리에 필요한 레이저의 에너지가 단계 b)에서 얻어진 에너지, 서브-단계 d1)에서 시행된 위치 조정 및 룩업 테이블에 따라 조정되는 중간 단계 d')이 제공된 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)와 d) 사이에 상기 처리된 표면의 엘립소메트리 측정이 멀티플릿의 새로운 특성을 결정하기 위해 시행되는 서브-단계 c')이 제공된 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 방법.
  17. 한번 또는 그 이상의 경우에 주어진 깊이의 적어도 두개의 전반적으로 유사한 표면 필드에, 각 표면 필드의 물리적 상태를 변화시키기 위해 선택된 특성을 가진 각각의 레이저 처리 빔이 적용되기에 적절한 레이저 표면 처리 수단과;
    상기 제1표면 필드, 상기 레이저 표면 처리 수단 및 전반적으로 유사한 작업 조건하에서 작동하기에 적합한 엘립소미터의 물리-화학적인 특성매김을 얻기 위해서, 상기 제1표면 필드의 적어도 일 존에 상기 제2표면 필드에 레이저 처리 빔을 적어도 한번 적용하기 전에 적어도 한번의 엘립소메트리 측정을 시행하기에 적합한 엘립소미터(EL); 및
    레이저에 의한 물리적 상태의 변화를 실시간으로, 현장에서, 비파괴적이고 빠르게 모니터링하기에 적합한 모니터링 수단(GES1, GES2)을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 엘립소미터(EL)는 분광기에 의한 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 엘립소미터는 하나 또는 그 이상의 파장에서 작동하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 장치.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1표면 필드의 물리-화학적인 특성매김은 이 필드의 두께, 이 필드의 밀도 및 광학적 굴절율, 이 필드에 존재하는 서로 다른 층의 두께 및 이 필드의 물리-화학적인 구성에 의해 이루어진 그룹에 속하는 파라미터 중 적어도 하나의 측정을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 장치.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 각 표면 필드는 적어도 하나의 비정질 실리콘층을 구비하고 레이저에 의한 물리적 상태의 변화는 엑시머 레이저 또는 유사한 것에 의해 어닐링된 퓨전/결정화 타입인 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 장치.
  22. 제21항에 있어서, 각 표면 필드는 또한 무반사 광학적 특성을 가지는 물질로 이루어진 상부층을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 장치.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 이와 같이 얻어진 표면 특성매김에 적어도 부분적으로 의존하는 소정 법칙에 따른 레이저 처리 파라미터의 적어도 몇몇을 최적화하기에 적합한 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 최적화 수단은 레이저 소스에 의해 전달된 단위 표면당 및/또는 단위 시간당 에너지를 조정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 조정 수단은 모니터링 수단(GES1, GES2)의 제어하에서 레이저 빔에 의해 전달된 에너지를 변화시키기에 적합한 레이저 빔에 의해 전달된 에너지의 광학적인 및/또는 기계적인 및/또는 전기적인 변화 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 표면 처리 장치.
  26. 액티브 매트릭스를 가진 평판 액정 스크린을 위한 폴리실리콘의 제조를 위해 상기 청구항 중 어느 한 항에 청구된 상기 방법 및 장치의 응용.
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