KR20050065302A - 실리콘 결정화 장치 및 이를 이용한 결정화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 별도의 사진 공정없이 결정화 공정을 위한 스테이지 내에서 얼라인 키 형성이 가능하며, 상기 실리콘 결정화 장비에 기판 로딩 시 기판의 틀어짐 및 슬라이딩을 보정할 수 있는 결정화 장치 및 방법에 관한 것으로, 결정화 장치의 스테이지가 수평방향으로 이동 가능한 이동 스테이지와, 상기 이동 스테이지에 설치되어 기판을 고정하는 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트를 회전 가능하게 상기 이동 스테이지에 설치되는 회전 프레임을 포함하여 이루어진 것이다.

Description

실리콘 결정화 장치 및 이를 이용한 결정화 방법{Apparatus for crystallization silicon and method for crystallization silicon using the same}
본 발명은 실리콘 결정화에 관한 것으로 특히, 별도의 사진 공정없이 얼라인 키 형성이 가능하도록 하고, 기판 유입시 기판의 틀어짐을 감지하여 보정할 수 있는 실리콘 결정화 장치 및 이를 이용한 결정화 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력을 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이 하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 정의되는 복수개의 화소 영역에 형성되는 복수개의 화소 전극과, 상기 각 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되어 부분에 형성되고 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막트랜지스터가 구비된다.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R,G,B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 구비된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정층 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다. 따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
상기 박막 트랜지스터의 반도체층을 다결정 실리콘(poly silicon)으로 형성하는 액정 표시 장치에서는 박막 트랜지스터와 구동 회로를 동일 기판 상에 형성할 수 있으며, 박막 트랜지스터와 구동 회로를 연결하는 과정이 불필요하므로 공정이 간단해진다. 또한, 다결정 실리콘은 비정질 실리콘에 비해 전계 효과 이동도가 100 내지 200 배정도 더 크므로 응답 속도가 빠르고, 온도와 빛에 대한 안정성도 우수한 장점이 있다.
상기 다결정 실리콘의 제조 방법은 공정 온도에 따라 저온 공정과 고온 공정으로 나눌 수 있으며, 이 중 고온 공정은 공정 온도가 1000℃ 근처로 절연 기판의 변형 온도 이상의 온도 조건이 요구되어, 유리 기판은 내열성이 떨어지므로 열 저항력이 높은 고가의 석영 기판을 써야 된다는 점과, 이 고온 공정에 의한 다결정 실리콘 박막의 경우 성막시 높은 표면 조도(surface roughness)와 미세 결정립 등의 저품위 결정성으로 저온 공정에 의한 다결정 실리콘보다 소자 응용 특성이 떨어진다는 단점이 있으므로, 저온 증착이 가능한 비정질 실리콘을 이용하여 이를 결정화시켜 다결정 실리콘으로 형성하는 기술이 연구/개발되고 있다.
상기 저온 공정은 레이저 열처리(laser annealing), 금속 유도 결정화(Metal Induced Crystallization) 등으로 분류할 수 있다.
이 중 레이저 열처리 공정은 펄스(pulse) 형태의 레이저 빔을 기판 상에 조사하는 방법을 이용하는데, 이 펄스 형태의 레이저 빔에 의하면 용융과 응고가 10~102 나노세컨드(nano second) 단위로 반복되어 진행되는 방식으로써, 하부 절연기판에 가해지는 데미지(damage)를 최소화시킬 수 있는 장점을 가져 저온 결정화 공정에서 가장 주목받고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 레이저 열처리 공정에 따른 실리콘의 결정화 방법에 대해서 설명한다.
도 1은 레이저 에너지 밀도별 비정질 실리콘의 입자의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 1과 같이, 비정질 실리콘의 결정화는 레이저 에너지의 세기에 따라 제 1, 제 2, 제 3 영역으로 분류할 수 있다.
제 1 영역은 부분 용융 영역(partial melting region)으로, 비정질 실리콘층의 표면만이 용융될 정도의 세기로 레이저 에너지가 비정질 실리콘층에 조사되는 영역이며, 상기 제 1 영역에서는 이러한 조사 후 비정질 실리콘층의 표면의 부분 용융이 이뤄지고, 고상화(solidification) 과정을 거쳐 상기 비정질 실리콘층 표면에 작은 결정 입자가 형성된다.
제 2 영역은 완전 용융 근접 영역(near-complete melting region)으로, 상기 제 1 영역보다 레이저 에너지 세기를 높여 비정질 실리콘층이 거의 용융될 정도로 레이저 에너지를 조사하는 영역이며, 용융 후 남아있는 작은 핵들을 씨드(seed)로 하여 결정을 성장시켜 제 1 영역에 비해 성장한 결정 입자를 얻을 수 있으나, 균일한 결정 입자를 얻기는 곤란하다. 여기서, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역에 비해 상당히 소폭이다.
제 3 영역은 완전 용융 영역(complete melting region)으로, 상기 제 2 영역보다 레이저 에너지 세기를 높여 비정질 실리콘층을 모두 용융시킬 정도로 레이저를 조사하는 영역이며, 비정질 실리콘층이 모두 용융된 후 고상화가 진행되어 균일한 결정 핵 생성(homogeneous nucleation)이 가능하여 조사 후, 미세한(fine) 균일 결정 입자로 이루어진 결정 실리콘층이 형성된다.
다결정 실리콘을 제조하는 공정에서는 제 2 영역대의 에너지 밀도를 이용하여 균일하게 조대한 결정 입자를 형성하기 위하여, 레이저 빔의 조사 횟수 및 중첩비를 조절한다.
그러나, 다결정 실리콘의 다수 개의 결정 입자 경계부는 전류 흐름의 장애요소로 작용하여 신뢰성 있는 박막 트랜지스터 소자를 제공하기 어렵고, 다수개의 결정 입자 내에서는 전자간의 충돌에 의한 충돌 전류 및 열화에 의해 절연막이 파괴되어 제품 불량을 초래하는 문제점을 갖고 있으므로, 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 실리콘 결정 입자가 액상 실리콘과 고상 실리콘의 경계면에서, 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다는 사실을 이용한 SLS(Sequential Lateral Solidification) 기술에 의해 단결정 실리콘을 형성하는 기술(Robert S. Sposilli, M.A. Crowder, and James S. Im, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol.452, 956~957, 1997)이 제안되었다.
상기 SLS 기술에서는, 레이저 에너지 크기와 레이저 빔의 조사 범위 및 이동 거리(translation distance)를 적절히 조절하여, 실리콘 결정 입자를 소정의 길이만큼 측면 성장시킴으로써, 비정질 실리콘을 1㎛ 수준 이상의 단결정으로 결정화시킬 수 있다.
이러한 SLS 공정에 이용되는 조사 장치는 좁은 영역에 빔을 집중시키게 되므로 넓은 면적의 기판에 적층된 비정질 실리콘층을 동시에 다결정질로 변화시킬 수 없다. 따라서, 기판의 조사 위치를 변경시키도록, 비정질 실리콘층이 적층된 기판을 스테이지에 장착한 후, 소정 면적에 조사가 이루어진 후, 기판을 이동시켜 다음 면적을 조사시키는 방식으로 기판의 전 영역에 조사가 이루어지도록 한다.
도 2는 일반적인 SLS 조사 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2와 같이, 상기 SLS 조사 장치는 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생장치(1)와, 상기 레이저 발생장치(1)를 통해 방출된 레이저 빔을 집속시키는 집속렌즈(2)와, 기판(10)에 레이저 빔을 나누어 조사시키는 마스크(3)와, 상기 마스크(3)의 하부에 위치하여 상기 마스크(3)를 통과한 레이저빔을 일정한 비율로 축소하는 축소렌즈(4)로 구성된다.
상기 레이저 발생장치(1)는 엑시머 레이저(Excimer Laser)로서 308nm의 XeCl나 248nm의 KrF가 주로 이용된다. 상기 레이저 발생장치(1)는 가공되지 않은 레이저 빔(laser beam)을 방출시키며, 상기 방출된 레이저 빔은 어테뉴에이터(atenuator, 미도시)를 통과하여 에너지 크기를 조절한 후, 상기 집속렌즈(2)를 통해 조사되게 된다.
상기 마스크(3)에 대응되어 비정질 실리콘층이 증착된 기판(10)이 고정된 X-Y스테이지(5)가 위치한다.
이때, 상기 기판(10)의 모든 영역을 결정화하기 위해서는 상기 X-Y스테이지(5)를 미소하게 이동하여 줌으로써 결정 영역을 점진적으로 확대해 나가는 방법을 사용한다.
여기서, 상기 마스크(3)는 상기 레이저 빔을 통과시키는 투과부와, 레이저 빔을 차단하는 차단부로 구분된다. 상기 투과부의 폭은 1회 노광시 형성되는 그레인의 측면성장 길이를 결정한다.
도 3은 레이저 조사에 이용되는 마스크를 나타낸 평면도이며, 도 4는 도 3의 마스크를 이용해 레이저 1빔 조사시 형성되는 결정화 영역을 나타낸 도면이다.
도 3과 같이, 레이저 조사에 이용되는 마스크는 제 1 간격(a)으로 패턴이 오픈된 투과부(A)와 제 2 간격(b)으로 패턴이 차단된 차단부(B)가 교차하여 이루어진다.
상기 마스크를 이용한 레이저 조사 방법은 다음과 같다.
비정질 실리콘층이 증착된 기판의 상부에 위치한 상기 마스크(3)를 통해 레이저 빔을 1회 조사한다. 이 때, 조사되는 레이저빔은 상기 마스크(3)에 구성된 다수의 투과부(A)로 통과되어, 상기 투과부(A)에 대응되어 도 4와 같이, 조사되는 부위(22)의 비정질 실리콘층이 녹아 액상화한다. 이와 같은 경우, 상기 레이저 에너지의 정도는 조사 부위의 상기 비정질 실리콘층이 완전히 녹을 정도의 고 에너지 영역대(complete melting region)를 사용한다.
여기서, 레이저 빔 1회 조사로 상기 마스크의 복수개의 투과부(A)들이 연속되는 영역(즉, 가로 L, 세로 S의 크기로 정의되는 영역)에 대응되어 기판 상에 조사되는 영역을 단위 영역(20)이라 한다.
이와 같은, 레이저 빔의 조사 후 비정질 실리콘 영역과 완전히 용융되어 액상화된 실리콘 영역의 계면(21a, 21b)으로부터 조사 영역 쪽으로 그레인(silicon grain)(24a, 24b)의 측면성장이 진행된다. 그레인(24a, 24b)의 측면성장은 상기 계면(21a, 21b)에 대해 수직하는 방향으로 일어난다.
상기 투과부(A)에 대응되어 조사되는 부위(22)의 폭이 결정화된 실리콘 그레인(24a) 성장 길이의 2배보다 작으면, 상기 비정질 실리콘 영역과 조사되는 부위(22)의 양측 계면(21a, 21b)에서 안쪽으로 수직하게 성장한 양측의 그레인은 중간 지점(grain boundary, 25)에서 부딪히게 되면서 성장을 멈추게 된다.
이어, 실리콘 그레인을 더욱 성장시키기 위해서는 상기 기판이 장착된 스테이지를 이동시켜 상기 조사된 부위에 인접한 영역을 조사하여 상기 1회 조사에서 형성된 결정에 연결되는 결정을 형성한다. 마찬가지로, 조사시 순간적으로 완전히 용융된 조사 부위는 양측으로부터 측상으로 결정이 형성된다. 일반적으로 레이저 조사 공정으로 진행되는 인접한 조사부와 연결된 결정성장의 길이는 마스크의 투과부(A)와 차단부(B)의 폭에 의해 결정화된다.
도 5는 도 3의 마스크를 이용하여 기판 전 영역에 결정화 진행 후 소정에 영역에 나타낸 오버랩을 나타낸 도면이다.
도 5와 같이, 1회의 레이저빔 조사시마다 대응되는 기판의 단위영역들(C1, C2, ..., Cm, Cm+1, ...)을 이동시켜 결정화 진행 후, 기판의 소정 영역을 관찰해보면, 인접한 레이저 조사 영역간 상기 투과부(A)가 2번 이상 대응되는 레이저빔 조사 오버랩 영역(O1, O2)이 발생한다. 즉, 상기 기판을 X축 방향으로 상기 마스크(3)의 L길이가 대응되는 길이만큼 이동시켜 조사시 O1과 같은 오버랩 영역이 발생하며, Y축 방향으로 마스크(3)의 (a+b)/2 길이가 대응되는 만큼 이동시켜 조사시에는 O2와 같은 오버랩 영역이 발생한다. 오버랩 영역들(O1, O2) 중, X축 또는 Y축의 어느 일 방향으로만 오버랩된 2중 조사된 부위들(51, 52)도 있으며, X축, Y축 모두 오버랩된 4중 조사된 부위(53)도 있다.
이러한 오버랩 영역들(51, 52, 53)에서는 실리콘 결정화 공정시에 형성되는 그레인들의 불균일로 인해 이 부위에 소자가 위치할 경우, 이동도가 떨어지는 문제점이 나타나거나, 오버랩 영역들(51, 52, 53)이 표시부의 소정의 화소가 대응되는 경우에도 저품위 표시를 일으키게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 실리콘 결정화 방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래에는 실리콘 결정화를 기판 전면에 대해 진행하였기 때문에 별도의 얼라인 키 없이 공정을 진행하였다. 그러나, 이 경우, 레이저 빔 조사 오버랩 영역을 위치 제어하기 곤란하고, 따라서, 이러한 레이저 빔 조사 오버랩 영역이 화소나 소자의 채널부에 대응될 경우 표시 저하나 속도 저하에 대한 문제점이 유발되었다.
일반적으로 액정 표시 장치는 표시부와 비표시부로 구분이 가능한데, 실제로 결정화가 필요한 부위는 고속의 동작을 위해 소자가 형성되는 부위이다. 즉, 결정화가 요구되는 부위는, 소자가 형성되는 부위로서, 비표시부에서는 구동 회로부(게이트 드라이버 및 데이터 드라이버)가 형성되는 영역이고, 표시부에서는 박막트랜지스터가 형성되는 부분에 한정된다. 따라서, 전면 결정화 공정을 진행하지 않고 상기 결정화가 요구되는 부분에만 선택적으로 결정화를 진행할 수 있다. 이와같이 선택적으로 결정화를 진행하면, 레이저 조사 시간과 횟수를 줄일 수 있으나, 이러한 선택적 결정화를 위해서는 레이저 조사시 기판 상에 조사되는 부위를 감지할 수 있는 얼라인 키가 요구된다. 이를 위해서는 별도의 얼라인 키 형성을 위한 사진 식각 공정이 필요하여 이 경우 오히려 결정화 공정에 대한 부담이 커질 수 있는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 별도의 사진 공정없이 선택적 결정화 공정을 위한 얼라인 키를 형성할 수 있으며, 상기 실리콘 결정화 장치에 기판 유입시 기판의 틀어짐을 감지하여 보정할 수 있는 결정화 장치 및 이를 이용한 결정화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 결정화를 위한 스테이지는, 수평방향으로 이동 가능한 이동 스테이지; 상기 이동 스테이지에 설치되어 기판을 고정하는 고정 플레이트; 그리고 상기 고정 플레이트를 회전 가능하게 상기 이동 스테이지에 설치되는 회전 프레임을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.
여기서, 상하 운동이 가능하도록 상기 고정 플레이트에 설치되어 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀과, 상기 기판을 흡착 고정하기 위해 상기 고정 플레이트의 표면에 형성되는 진공 홈을 더 포함함에 특징이 있다.
상기 흡착 핀은, 상기 기판의 로딩 시, 상기 고정 플레이트 상부로 돌출하여 상기 기판을 고정하고, 상기 기판과 함께 하부로 이동하여 상기 고정 플레이트 표면에 상기 기판을 장착시킴에 특징이 있다.
상기 흡착 핀은, 상기 기판의 언로딩 시, 상기 고정 플레이트 상부로 돌출하여 상기 기판을 상기 고정 플레이트로부터 이격시킴에 특징이 있다.
상기 진공 홈은 격자 무늬로 형성됨에 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 결정화 장치는, 실리콘이 증착된 기판을 고정하여 수평 방향으로 이동이 가능하고 회전 가능한 스테이지; 상기 스테이지에 고정된 기판의 장착 상태를 감지하여 상기 기판이 정렬될 수 있도록 상기 스테이지의 이동을 제시하는 감지 수단; 및 상기 기판에 레이저를 조사하여 상기 실리콘을 결정화하는 광학 수단을 구비하여 구성됨에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 광학 수단은, 레이저 빔을 출사하는 레이저 발생 장치; 상기 레이저 빔을 집속하는 집속 렌즈; 얼라인 키 형성 시 상기 집속된 레이저를 상기 기판에 선택적으로 조사하는 얼라인 키 형성용 마스크; 결정화 시 상기 집속된 레이저를 상기 기판에 선택적으로 조사하기 위한 결정화용 마스크; 및 상기 얼라인 키 형성용 마스크 또는 결정화용 마스크를 통해 투과된 레이저 빔을 축소시켜 조사하는 축소 렌즈를 포함하여 구성됨에 특징이 있다.
상기 스테이지는, 수평방향으로 이동 가능한 이동 스테이지; 상기 이동 스테이지에 설치되어 상기 기판을 고정하는 고정 플레이트; 및 상기 고정 플레이트를 회전 가능하게 상기 이동 스테이지에 설치되는 회전 프레임; 상하 운동이 가능하도록 상기 고정 플레이트에 설치되어 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀; 및 상기 기판을 흡착 고정하기 위해 상기 고정 플레이트의 표면에 형성되는 진공 홈을 포함하여 구성됨에 특징이 있다.
상기 감지 수단은 상기 기판의 모서리 좌표를 감지함에 특징이 있다.
상기 감지 수단은 적어도 제 1, 제 2, 제 3 센서를 구비함에 특징이 있다.
상기 제 1, 제 2 센서는 상기 기판의 장축 방향의 모서리 좌표에 상응하는 위치에 설치되고, 상기 제 3 센서는 상기 기판의 단축 방향의 모서리 좌표에 상응하는 부분에 설치됨에 특징이 있다.
상기 제 1, 제 2, 제 3 센서는 CCD 카메라 임에 특징이 있다.
상기 제 1, 제 2, 제 3 센서는 LD 센서 임에 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 결정화 방법은, 레이저 빔을 조사하는 광학 수단과, 기판을 고정하여 기판을 수평 방향으로 이동하거나 회전 가능한 스테이지와, 상기 기판의 위치를 감지하는 감지 수단을 포함하여 구성된 결정화 장비를 이용한 결정화 방법에 있어서, 표시부와 비표시부가 정의된 기판 전면에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계; 상기 기판을 상기 스테이지에 고정하는 단계; 상기 감지 수단을 통해 상기 스테이지 상에 고정된 기판의 위치를 감지하여 상기 스테이지를 이동 및 회전하여 기판을 정렬시키는 단계; 상기 기판 상부에 얼라인 키 형성용 마스크를 대응시켜 상기 비표시부의 소정 영역에 얼라인 키(align key)를 형성하는 단계; 그리고 상기 기판 상부에 결정화용 마스크를 대응시켜 상기 비정질 실리콘을 결정화하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 기판을 정렬시키는 단계는, 기판의 사이즈에 따라 기판의 장축 방향의 모서리 좌표에 제 1, 제 2 센서를 배치하고, 기판의 단축 방향의 모서리 좌표에 제 3 센서를 배치하는 단계와, 상기 제 1, 제 2, 제 3 센서로 기판의 모서리 좌표를 검출하는 단계와, 상기 제 1, 제 2, 제 3 센서 모두에서 기판의 모서리 좌표가 검출되도록 상기 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동하고 상기 스테이지를 회전시키는 단계를 포함에 특징이 있다.
상기 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동하고 상기 스테이지를 회전시키는방법은, 상기 3개의 센서 중 제 1, 제 2 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되고 제 3 센서에서는 기판의 모서리 좌표가 감지되지 않으면, 상기 스테이지를 (+)(-)X축 방향으로 스테이지를 미세하게 이동하여 제 3 센서에서도 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 정렬하는 단계와, 상기 제 3 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되고 제 1, 제 2 센서에서는 기판의 모서리 좌표가 감지되지 않으면, 상기 스테이지를 (+)(-)Y축 방향으로 스테이지를 미세하게 이동하여 상기 제 1, 제 2 센서에서도 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 정렬하는 단계와, 상기 제 1, 제 2 센서 중 하나의 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되면, 상기 스테이지를 회전하여 제 1, 제 2 센서 모두에서 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 하고, 상기 스테이지를 (+)(-)X축 방향으로 이동하여 상기 제 3 센서에서도 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 정렬하는 단계를 포함함에 특징이 있다.
상기 얼라인 키는 '??'자 형상으로 형성함에 특징이 있다.
상기 얼라인 키를 형성하는 단계는 제 1 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사함에 특징이 있다.
상기 제 1 에너지 밀도는 상기 비정질 실리콘층을 애블레이션(ablation)하는 정도의 에너지 밀도인 것에 특징이 있다.
상기 결정화하는 단계는 상기 기판 상에 제 2 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사함에 특징이 있다.
상기 제 2 에너지 밀도는 비정질 실리콘층을 완전 용융하는 에너지 밀도인 것에 특징이 있다.
상기 비정질 실리콘을 결정화하는 단계는,
상기 표시부의 소정 영역을 선택적으로 결정화하는 단계와, 상기 비표시부의 구동 회로부를 결정화하는 단계로 나누어 진행하는 것에 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 결정화 방법은, 레이저 빔을 조사하는 광학 수단과, 기판을 고정하여 기판을 수평 방향으로 이동하거나 회전 가능한 스테이지와, 상기 기판의 위치를 감지하는 감지 수단을 포함하여 구성된 결정화 장비를 이용한 결정화 방법에 있어서, 표시부와 비표시부가 정의된 기판 전면에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계; 상기 기판을 상기 스테이지에 고정하는 단계; 상기 감지 수단을 통해 상기 스테이지 상에 고정된 기판의 위치를 감지하여 상기 스테이지를 이동 및 회전하여 기판을 정렬시키는 단계; 상기 기판 상부에 얼라인 키 형성용 마스크를 대응시켜 상기 비표시부의 소정 영역에 얼라인 키(align key)를 형성하는 단계; 상기 기판 상부에 제 1 결정화용 마스크를 대응시켜 상기 표시부의 소정 영역의 비정질 실리콘을 결정화하는 단계; 그리고 상기 기판 상부에 제 2 결정화용 마스크를 대응시켜 상기 비표시부의 비정질 실리콘을 결정화하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
여기서, 상기 제 1 결정화용 마스크를 이용한 상기 비정질 실리콘의 결정화 단계는, 상기 기판 상의 조사 부위를 상기 얼라인 키로부터 이격 정도를 감지하여 진행함에 특징이 있다.
상기 제 1 결정화용 마스크는 투과부와 차광부를 구비하고, 상기 투과부의 길이 및 폭은 각 화소의 반도체층 사이즈에 따라 제한됨에 특징이 있다.
상기 제 1 결정화용 마스크는 각 화소의 반도체층 형성부에 대응되는 패턴 블록을 적어도 하나 이상 구비함에 특징이 있다.
상기 제 2 결정화용 마스크를 이용한 상기 비정질 실리콘의 결정화 단계는, 상기 기판 상의 조사 부위를 상기 얼라인 키로부터 이격 정도를 감지하여 진행함에 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 결정화를 위한 스테이지, 결정화 장비 및 이를 이용한 결정화 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 기판에 형성되는 각 영역을 나타낸 평면도이다.
도 6과 같이, 기판(100), 즉, 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 어레이가 형성되는 기판은 실제 화상을 표시하는 표시부(110)와 상기 표시부 주위에 비표시부(120)로 구분되어 정의된다.
여기서, 상기 기판(100)은 비정질 실리콘층이 전면 증착되어 있는 상태이다.
상기 표시부(110)에는 서로 수직으로 교차하여 화소 영역(125)를 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인(미도시, 상기 표시부의 화소 이외의 영역에 위치)이 형성되고, 상기 화소 영역(125)에는 화소 전극이 형성된다. 그리고, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되는 부분의 상기 화소 영역(125)의 소정 부위에는 상기 게이트 라인에서 돌출되어 형성되는 게이트 전극(미도시)과, 상기 데이터 라인에서 돌출되어 형성되는 소오스 전극(미도시) 및 상기 소오스 전극과 소정 간격 이격된 드레인 전극(미도시)은 박막 트랜지스터를 이룬다. 여기서, 상기 소오스 전극과 드레인 전극의 하부에는 두 전극 사이에 채널을 형성하기 위한 반도체층(127)이 형성된다.
상기 비표시부(120)에는 상기 표시부(110)의 각 게이트 라인 및 데이터 라인에 신호를 인가하는 게이트 드라이버(140)와 소오스 드라이버(150)의 구동 회로부가 형성된다.
여기서, 설명하지 않은 도면 부호 130은 기판(100) 상에 형성되는 얼라인 키(align key)를 의미한다.
상기 얼라인 키(130)는 결정질 실리콘을 반도체층으로 패터닝하기 위한 공정이나, 이후의 게이트 라인 또는 데이터 라인, 화소 전극 형성 등의 사진 식각 공정시 기판 상의 노광 영역을 감지하기 위한 수단이다.
이러한 얼라인 키(130)를 별도의 사진 식각 공정을 통해 형성할 수 있으나, 본 발명의 결정화 방법에서는 이를 결정화 공정 중 비정질 실리콘을 애블레이션(ablation)할 정도의 에너지 밀도로 레이저 빔을 상기 비표시부(120)의 각 모서리에 조사하여 형성한다. 이 경우, 결정화 공정시 형성된 상기 얼라인 키(130)는 이후 진행되는 여러 번의 사진 식각 공정에 별도의 얼라인 키 형성없이, 해당 공정의 얼라인 키로 이용될 수 있다.
도 7은 도 6의 얼라인 키를 확대한 도면이며, 도 8은 도 7의 I~I' 선상의 단면도이다.
도 7 및 도 8과 같이, 상기 얼라인 키(130)는, '??'자형의 패턴을 구비한 얼라인 키 형성용 마스크(미도시)를 통해 비정질 실리콘층(106)을 완전 용융하는 이상의 에너지 밀도, 즉, 조사 부위의 비정질 실리콘층(106)이 애블레이션(ablation)되어 제거될 수 있는 에너지 밀도로 조사하여 형성된다.
이러한 조사시 상기 얼라인 키(130)는 '??'자형의 패턴의 비정질 실리콘층(106)이 완전히 제거되는 것이 아니라, 상기 '??'자형 내부에 임계치수(CD)가 1㎛ 내인 미소 패턴(131)이 복수개 제거되어 정의되는 것이다.
상기 얼라인 키(130)는 일반적인 사진 식각과 같이, 감광막 패턴을 이용하여 원하는 영역을 제거하거나 남기는 것으로 형성되는 것이 아니라, 기판(102) 상에 버퍼층(104), 비정질 실리콘층(106)을 전면 증착하고, 레이저 빔 조사의 세기를 높여 소정 영역의 상기 비정질 실리콘층(106)을 기상 상태로 증발(蒸發)시키는 것으로, 실제로는 복수개의 미소 패턴(131)이 음각으로 형성되며, 이러한 복수개의 미소 패턴(131)이 모여 가상의 '??'자형인 얼라인 키(130)를 정의하게 되는 것이다.
이러한 얼라인 키(130)는 상기 얼라인 키 형성용 마스크의 패턴을 변경하여 '??', '??', '??', '??', '??', '??', '??', '＋', '◇' 등의 형상으로 형성 가능하다.
도 9는 본 발명에 따른 비정질 실리콘의 결정화를 위한 결정화 장치의 스테이지를 나타낸 사시도이다.
도 9와 같이, 본 발명에 따른 비정질 실리콘의 결정화를 위한 결정화 장치의 스테이지(160)는, 장착된 기판을 수평면 상에서 상하좌우 이동시키는 이동 스테이지(200)와, 외부로부터 유입되는 기판(미도시)을 고정하는 고정 플레이트( 220)와, 상기 고정 플레이트(220)의 가장 자리에 형성되어 상하 이동하면서 상기 기판을 흡착하는 흡착 핀(230)과, 이동 스테이지(200) 상에 설치되어 상기 고정 플레이트(220)에 로딩된 상기 기판의 틀어짐(distortion) 또는 슬라이딩(sliding)을 보정하기 위해 상기 고정 플레이트를 회전시키는 회전 프레임(250)과, 상기 고정 플레이트(220)에 상기 기판을 갭(gap)없이 진공 흡착하기 위해 상기 고정 플레이트(220) 표면에 형성된 진공 홈(225)을 구비하여 구성된다.
여기서, 상기 흡착 핀(230)은 상기 고정 플레이트(220) 상으로 기판의 유입시 상기 고정 플레이트(220) 상부로 돌출하여 상기 기판을 고정하고, 상기 기판을 진공 흡착한 상태에서 하부로 이동하여 상기 고정 플레이트(220) 표면에 상기 기판을 고정 장착시킨다.
이 경우, 상기 고정 플레이트(220) 표면에 고르게 형성된 진공 홈(225)이 상기 흡착 핀(230)과 함께 상기 기판을 진공 흡착하여 고정 플레이트(220) 표면에 갭없이 기판을 고정시키게 된다.
상기 진공 홈(225)은 격자 무늬로 형성된다.
그런데, 기판이 스테이지(160)에 유입시에는 기판이 틀어짐이나 슬라이딩(sliding)되는 등 스테이지(160)의 기판 대응 영역에 기판이 정상적으로 장착되지 못하는 현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 결정화를 위한 스테이지(160)는 이러한 기판의 이상(異常) 유입에 대한 보정을 위해 상기 회전 프레임(250)을 두어 상기 기판이 장착된 고정 플레이트(220)를 회전시키거나 상하 좌우 미세 이동함으로써 기판의 위치를 보정한다.
상기 이동 스테이지(200)는 결정화 진행시 공간적인 제약으로 결정화용 마스크의 패턴에 의한 조사 영역이 기판의 소정 영역에 해당하기 때문에, 상기 스테이지(160)에 기판을 장착시켜 일정 방향으로 이동시키거나 혹은 90°회전시켜 결정화를 진행하게 되는데, 이러한 기판의 이동을 담당한다. 이 경우, 운동 방향은 수평면 상에서 X축 방향, Y축 방향 모두 가능하다.
도 10은 본 발명에 따른 스테이지와 이에 정확하게 대응되는 기판을 나타낸 평면도이다.
도 10과 같이, 스테이지의 고정 플레이트(220)에 기판(100)이 정확하게 장착되면, 각각 스테이지의 모서리에 구성되는 흡착 핀 영역(V)에 기판(100)의 모서리에 형성된 얼라인 키(130)가 대응되게 된다.
그러나, 일반적으로 상기 고정 플레이트(220)에 상기 기판(100)을 로딩할 때, 틀어짐이 발생하거나 슬라이딩 현상이 일어나 상기 흡착 핀 영역(V)과 상기 기판(100)의 모서리에 형성된 얼라인 키(130)가 정확하게 정렬되지 않은 경우가 발생한다.
도면을 참조하여 상기 고정 플레이트에 유입된 기판의 정렬이 필요한 경우에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 11은 본 발명에 따른 고정 플레이트에 기판이 틀어지게 장착된 경우의 평면도이며, 도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 고정 플레이트에 기판이 슬라이딩된 경우의 평면도이다.
도 11과 같이, 스테이지의 고정 플레이트(220) 상에 외부로부터 기판(100)이 유입되었을 때, 스테이지가 충격을 받는 등으로 기판(100)이 상기 고정 플레이트(220)에 대해 상대적으로 틀어지는 현상이 일어날 수 있다.
또한, 도 12a 및 도 12b와 같이, 외부로부터 상기 고정 플레이트(220) 상에 기판(100)이 유입(loading)될 때, 상기 기판(100)은 일측에서 로봇 암(robot arm)을 통해 이송되어 들어오는데, 이 때, 유입시 기판(100)이 움직이는 속도로 인해 흡착 핀 영역(V)에 대해 상기 기판(100)의 모서리가 대응되도록 기판(100)이 멈추지 않고, 상기 기판(100)이 고정 플레이트(220)의 기판 대응 영역에 대해 상대적으로 밀리는 현상이 일어나게 된다. 도 12a 및 도 12b는 각각 상기 스테이지의 흡착 핀(230)에 비해 상대적으로 기판이 오른 쪽 아래로 밀리거나 왼 쪽 위로 밀리는 현상을 나타낸다.
여기서, 도 11, 도 12a 및 도 12b에 나타난 경우는, 각각 시계 방향으로 상기 고정 플레이트를 회전시키거나, 스테이지를 북서쪽으로 이동시키거나 동남쪽으로 이동시켜 기판을 정렬해야 한다.
특히, 본 발명에서는 결정화를 상기 기판 전면에 진행하지 않고, 소정 영역에 선택적으로 진행하도록 이루어져, 스테이지에 대한 틀어짐이나 슬라이딩 정도를 감지하고 이를 보상하는 단계는 결정화의 정확성을 위해 반드시 요구된다고 할 수 있다.
이하에서는, 상술한 스테이지 상부에 별도의 위치 감지 수단을 구비한 결정화 장비에 대해 설명한다.
도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 결정화 장비를 나타낸 사시도이다.
도 13과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 결정화 장비는 레이저를 기판 상에 소정의 패턴으로 조사하는 광학 수단(미도시)과, 외부로부터 유입되는 기판(미도시)을 진공 흡착하여 장착하는 스테이지(160)의 고정 플레이트(220) 및 흡착 핀(230)과, 상기 고정 플레이트(220) 상에 장착된 기판의 대응 정도를 감지하는 감지 수단(300) 및 상기 감지 수단(300)을 통해 감지 후 상기 고정 플레이트(220)에 대한 상기 기판의 소정의 틀어짐 또는 슬라이딩을 보상하는 보상 수단을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 보상 수단은 상술한 바와 같은 회전 프레임(250)으로 구성된다.
상기 광학 수단은 크게 레이저 빔을 출사하는 레이저 발생 장치와, 상기 레이저 빔을 집속하는 집속 렌즈와, 각각 얼라인 키 형성과 결정화시 상기 레이저 빔에 선택적으로 대응되는 얼라인 키 형성용 마스크 및 결정화용 마스크 및 상기 얼라인 키 형성용 마스크 또는 결정화용 마스크로 투과된 레이저 빔을 축소시켜 레이저 빔 패턴으로 투과시키는 축소 렌즈로 이루어진다. 이러한 광학 수단은 상기 스테이지 상부에 위치하여 기판(100)의 유입시 상기 얼라인 키 형성용 마스크 또는 결정화용 마스크를 이용하여 해당 패턴을 기판(100)에 조사하도록 한다.
상기 스테이지는 상술한 도 9의 스테이지와 동일한 구성을 취한다.
그리고, 상기 흡착 핀(230)은 상하 움직임이 가능한 것이다. 즉, 로더(도면에는 도시되지 않음)에 의해 상기 기판이 고정 플레이트(220) 상측으로 유입되면, 상기 흡착 핀(230)이 상승하여 상기 기판을 고정한다. 그리고 상기 로더가 반출되고, 상기 로더가 반출되면 상기 흡착 핀(230)이 하강하여 상기 기판을 하방으로 이동하여 상기 고정 플레이트(220) 표면에 상기 기판을 로딩한 후, 상기 고정 플레이트(220) 표면에 고르게 격자 무늬로 형성된 상기 진공 홈(225)을 통해 상기 기판을 고정시킨다.
그리고, 상기 감지 수단(300)을 통해 기판의 고정 위치를 감지하여, 상기 회전 프레임(250)을 미세 이동시켜 기판의 틀어짐을 보상하고 상기 스테이즈를 이동시켜 슬라이딩을 보상한다.
상기 감지 수단(300)은 CCD(Charge Coupled Device)카메라 또는 LD 센서(laser displacement sensor)를 이용한다. 즉, 고정 플레이트(220)에 고정된 기판의 모서리에지부) 부분에 대응하는 위치에 3개 이상의 CCD 카메라 또는 LD 센서를 설치한다.
상기 감지 수단(300)은 광학 수단에 함께 구성되어 있는 것으로, 상기 기판(100)으로부터 수직으로 소정 간격 이격되어 위치하도록 형성되어 있다. 여기서, 상기 감지 수단(300)을 이루는 제 1, 제 2, 제 3 센서(301, 302, 303)은 모두 상기 기판(100)으로부터 동일 간격 이격되어 있다.
CCD 카메라를 감지 수단(300)으로 이용할 경우는, 상기 기판의 모서리 부분을 맴핑(mapping)한다. 그리고 LD 센서를 감지 수단(300)으로 이용할 경우는, 레이저 스캐닝을 이용하여 기판의 모서리 부분의 단차를 인식한다.
도 13에는 상기 감지 수단(300)이 제 1, 제 2, 제 3 센서( 301, 302, 303, 3개의 CCD 카메라 또는 3개의 LD 센서)로 구성된 것을 나타낸 것이며, 상기 제 1 센서(301)와 제 2 센서(302)는 기판의 장축 방향의 모서리에 상응하는 부분에 위치시키고, 상기 제 3 센서(303)는 기판의 단축 방향의 모서리에 상응하는 부분에 위치시킨다. 이와 같이, 3개의 CCD 카메라 또는 3개의 LD 센서를 이용하여 기판의 위치를 감지할 수 있는 것은, 상기 기판의 형태가 직사각형으로 형성되기 때문이다.
본 발명에 따른 결정화 장비는, 상기 흡착 핀(230) 및 진공 홈(225)을 통해 기판을 고정 플레이트(220)에 고정시키고, 상기 감지 수단(300)을 통해 상기 고정 플레이트(220)에 고정된 기판이 틀어졌거나 슬라이딩되었는가를 감지한다. 만약 기판의 틀어짐이 발생하였을 경우는, 상기 회전 프레임(250)을 구동하여 기판의 틀어짐을 보정하고, 기판의 슬라이딩이 발생하였을 경우 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동하여 슬라이딩을 보정한다.
도 14a 내지 도 14d는 본 발명에 따른 도 13의 결정화 장비를 이용한 결정화 방법을 나타낸 공정도이다.
먼저, 표시부와 상기 표시부 주위로 비표시부가 정의된 기판(100)을 준비하고, 상기 기판(100) 전면에 비정질 실리콘층을 형성한다.
도 14a와 같이, 로더(loader,180)을 이용하여 상기 스테이지(160)의 고정 플레이트(220) 상측으로 상기 기판(100)을 이동시킨다.
도 14b와 같이, 상기 기판(100)이 상기 고정 플레이트(220) 상측에 위치되면, 상기 흡착 핀(230)이 상승하여 상기 기판(100)을 흡착하고, 상기 로더(180)는 반출된다.
상기 기판(100)을 흡착하고 있는 상기 흡착 핀(230)이 하강하여 상기 고정 플레이트(220) 표면에 상기 기판(100)이 로딩되도록 한다. 그리고, 상기 진공 홈(225)을 통해 상기 로딩된 기판(100)을 상기 고정 플레이트(220)에 고정시킨다.
도 14c와 같이, 상기 감지 수단(300)을 통해 상기 고정 플레이트(220)에 고정된 상기 기판(100)의 위치를 감지하여 상기 기판(100)의 틀어짐 또는 슬라이딩 정도를 판단한다.
즉, 감지 수단을 기판의 사이즈에 따라 기판의 장축 방향의 모서리에 제 1, 제 2 센서(301, 302, 2개의 CCD 카메라 또는 2개의 LD 센서)를 배치하고, 기판의 단축 방향의 모서리에 제 3 센서(303, 1개의 CCD 카메라 또는 1개의 LD 센서)를 배치한다. 그리고, 상기 고정 플레이트(220)에 기판이 고정되면 상기 제 1, 제 2, 제3 센서(301, 302, 303)로부터 기판의 모서리 좌표가 검출되는지를 판단한다.
만약, 3개의 모든 센서에서 기판의 모서리 좌표가 확인되면 확인된 모서리 좌표를 이용하여 재 얼라인하여 기판이 정확하게 정렬되도록 한다. 즉, 모서리 좌표가 검출되더라고 정확하게 중심부에서 검출되도록 재 얼라인한다.
또한, 3개의 센서 모두에서도 기판의 모서리 좌표가 확인되지 않으면 기판이 틀어지거나 슬라이딩 된 것으로 판단한다. 그리고, 상기 이동 스테이지(200)를 X축 및 Y축 방향으로 이동하여 적어도 하나 이상의 센서에서 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 한다.
만약, 이동 스테이지를 이동하여 3개의 센서 중 기판의 장축 방향으로 배치된 제 1, 제 2 센서(301, 302)에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되고 단축 방향으로 배치된 제 3 센서(303)에서는 기판의 모서리 좌표가 감지되지 않으면, 상기 이동 스테이지(200)를 (+)(-)X축 방향으로 스테이지를 미세하게 이동하여 제 3 센서(303)에서도 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 정렬한다.
또한, 이동 스테이지를 이동하여 3개의 센서 중 기판의 단축 방향으로 배치된 제 3 센서(303)에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되고 기판의 장축 방향으로 배치된 제 1, 제 2 센서(301, 302)에서는 기판의 모서리 좌표가 감지되고 않으면, 상기 이동 스테이지(200)를 (+)(-)Y축 방향으로 스테이지를 미세하게 이동하여 제 1, 제 2 센서(301, 302)에서도 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 정렬한다.
그리고, 이동 스테이지를 이동하여 제 1, 제 2 센서(301, 302) 중 하나의 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되면, 기판이 틀어진 것으로 판단한다. 그리고 상기 회전 프레임(250)을 구동하여 제 1, 제 2 센서(301, 302)에서 모두 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 하여 틀어짐을 보정하고 상술한 바와 같이, 이동 스테이지를 이동하여 제 3 센서(303)에서도 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 정렬한다.
이와 같이, 고정 플레이트(220)에 고정된 기판을 정렬시킨 후, 상기 기판(100) 상부에 얼라인 키 형성용 마스크(미도시)를 위치시킨다.
상기 얼라인 키의 패턴은 '??'자형이다.
이어, 도 14d와 같이, 상기 얼라인 키 형성용 마스크를 통해 상기 비표시부의 소정 영역에 제 1 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사하여 얼라인 키(align key)(130)를 형성한다.
상기 얼라인 키(130)는 상기 기판(100)의 모서리에 대응되어 형성된다. 이 경우, 상기 기판(100)은 상술한 공정을 통해 프리얼라인이 이루어져 정확한 위치에 대응되어 얼라인 키(130)가 형성되게 된다.
여기서, 상기 제 1 에너지 밀도는 비정질 실리콘층을 애블레이션(ablation)하는 정도의 에너지 밀도이다. 즉, 완전 용융 이상(도 1에서 제 3 영역)의 에너지 밀도로 조사하여 상기 얼라인 키 형성용 마스크의 '??'자형 패턴에 대응되는 기판(100) 상의 부위의 비정질 실리콘층이 결정화 되지 않고, CD(Critical Dimension)가 1㎛이내인 복수개의 미소 패턴으로 증발되도록 한다.
이어, 상기 기판(100) 상부에 결정화용 마스크(미도시)를 대응시킨다.
이어, 상기 결정화용 마스크를 통해 상기 기판(100) 상에 제 2 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사하여 결정화한다.
경우에 따라 상기 결정화용 마스크를 이용한 결정화는 기판의 영역 구분없이 전면 결정화를 진행할 수도 있고, 상기 표시부의 반도체층(도 6의 127참고) 형성부를 선택적으로 결정화하는 단계와, 상기 비표시부의 구동 회로부를 결정화하는 단계로 나누어 진행할 수도 있다.
후자와 같은 기판(100)의 영역을 구분하여 진행하는 선택적인 결정화는 상기 기판(100)의 모서리에 형성된 얼라인 키(130)를 이용하여 기판(100) 상의 조사 영역과 상기 얼라인 키(130)의 이격 정도를 감지하여 이루어진다.
전면 결정화, 선택적인 결정화 모두 결정화 전에 형성된 얼라인 키(130)는 결정화 이후에 진행되는 패터닝 공정에서 이용한다.
상기 제 2 에너지 밀도는 비정질 실리콘층을 완전 용융하는 에너지 밀도(도 1의 제 3 영역), 즉, SLS(Sequential lateral Solidification) 가능한 영역대의 에너지 밀도이다.
도시되어 있지 않지만, 상기 결정화용 마스크는 투과부 및 차단부가 교차되어 형성된 형상이다.
단, 후자와 같은 선택적인 결정화를 진행하기 위해서는 상기 결정화용 마스크의 투과부의 길이 및 폭은 결정화하고자 하는 기판에 형성되는 각 화소의 반도체층 사이즈에 따라 제한된다. 실제 각 화소에 형성되는 반도체층의 가로 또는 세로의 크기가 수십 ㎛에 해당하므로, 일반적인 결정화용 마스크에 비해 투과부의 길이가 작게 형성된다.
이와 같이, 하나의 결정화용 마스크를 이용하여 표시부의 반도체층 형성부와 비표시부의 구동 회로부에 결정화를 진행하게 되면, 상기 결정화용 마스크의 투과부의 사이즈가 작아 구동 회로부에 결정화에 드는 조사 횟수가 매우 많아지게 된다. 따라서, 영역 내에서는 전면 결정화가 이루어지는 구동 회로부에 대해서는 표시부에 해당되는 결정화용 마스크와 구분하여 좀 더 투과부의 길이가 긴 일반적인 형태의 결정화용 마스크를 이용하여 레이저 빔 조사 공정을 보다 간소화시킬 수 있다.
상기에서 상기 얼라인 키 형성 시의 제 1 에너지 밀도와 상기 결정화 시의 제2 에너지 밀도는, 모두 다 상기 도 1의 제 3 영역에 해당되는 에너지의 레이저 빔을 조사하나, 상기 얼라인 키 형성용 마스크의 슬릿 폭(약 10㎛)이 상기 결정화용 마스크의 슬릿 폭(약 2-3㎛)보다 상대적으로 크다. 따라서, 동일 에너지의 레이저 빔을 조사하더라도 상기 얼라인 키 형성 시 조사되는 레이저 빔의 양이 결정화 시보다 실제적으로 많다.
이와 같이 결정화 공정이 완료되면, 상기 고정 플레이트(220)의 흡착력이 해제되고, 상기 흡착 핀이 상승하여 상기 결정화가 완료된 기판(100)을 상기 고정 플레이트(220)로부터 이격시킨 후, 상술한 바와 같은 로더가 상기 기판(100)과 고정 플레이트(220) 사이로 위치되어 상기 결정화된 기판을 언로딩한다.
이하에서는, 이러한 다른 형태의 결정화 방법에 대해 설명한다.
먼저, 표시부와 상기 표시부 주위로 비표시부가 정의된 기판을 준비한다.
이어, 상기 기판 전면에 비정질 실리콘층을 형성한다.
도 14a와 같이, 상기 기판(100)을 상기 스테이지(160)의 고정 플레이트(220)위에 위치시킨다.
도 14b와 같이, 상기 기판(100)을 흡착 핀(230) 및 진공 홈(225)을 이용하여 상기 고정 플레이트에 고정시킨다.
도 14c와 같이, 상기 감지 수단(300)으로 기판의 모서리 좌표를 감지하고 그 결과에 따라 상술한 바와 같이, 상기 이동 스테이지(200)을 X축 및 Y축 방향으로 이동하고 상기 회전 프레임(250)을 구동하여 기판의 틀어짐 또는 슬라이딩을 정렬시킨다.
이어, 상기 기판(100) 상부에 얼라인 키 형성용 마스크(미도시)를 대응시킨다.
도 14d와 같이, 상기 얼라인 키 형성용 마스크를 통해 상기 비표시부의 소정 영역에 제 1 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사하여 얼라인 키(align key)(130)를 형성한다.
이어, 상기 기판 상부에 제 1 결정화용 마스크(미도시)를 대응시킨다.
이어, 상기 제 1 결정화용 마스크를 통해 상기 표시부의 소정 영역에 선택적으로 제 2 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사하여 결정화한다.
여기서, 상기 제 1 결정화용 마스크를 통한 결정화는, 상기 기판 상의 조사 부위를 상기 얼라인 키로부터 이격 정도를 감지하여 진행한다.
상기 제 1 결정화용 마스크가 대응되는 표시부의 소정 영역은 반도체층 형성부이다.
상기 제 1 결정화용 마스크는 반도체층 형성부에 대응되는 패턴 블록을 적어도 하나 이상 구비한다. 즉, 제 1 결정화용 마스크가 반도체층 형성부에 대응되는 패턴 블록을 복수개 구비시에는 상기 제 1 결정화용 마스크가 기판(100)에 대응되는 축소비를 고려하여 각 패턴 블록을 이용한 조사시 조사 영역이 화소 간격으로 이격되도록 상기 제 1 결정화용 마스크의 패턴을 형성한다. 여기서, 상기 패턴 블록이란 조사시 반도체층 형성부에 해당하는 크기로, 그 내부에 복수개의 투과부, 차단부가 교차되어 형성되어 있다.
상기 제 1 결정화용 마스크의 각 패턴 블록별 투과부의 길이 및 폭은 결정화하고자 하는 기판에 형성되는 각 화소의 반도체층 사이즈에 따라 제한된다. 실제 각 화소에 형성되는 반도체층의 가로 또는 세로의 크기가 수십 ㎛에 해당하므로, 일반적인 결정화용 마스크에 비해 투과부의 길이가 작게 형성된다.
이어, 상기 기판 상부에 제 2 결정화용 마스크를 대응시킨다.
상기 제 2 결정화용 마스크 역시, 복수개의 투과부와 차단부가 서로 교차하는 형상으로 형성하다. 여기서, 상기 투과부의 폭은 수 ㎛대이며, 투과부의 길이는 수㎜에서 수천 ㎜ 정도의 크기로 형성한다.
이어, 상기 제 2 결정화용 마스크를 통해 상기 비표시부의 구동 회로부에 제 2 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사하여 결정화한다.
상기 제 2 결정화용 마스크를 통한 결정화 역시 상기 기판(100) 상의 조사 부위를 상기 얼라인 키(130)로부터 이격 정도를 감지하여 진행한다. 이 경우, 얼라인 키(130)에 의한 이격 정도 판단은 레이저 빔 조사시 매번 하는 것이 아니라, 조사의 일 방향의 시작과 끝에서 진행하도록 한다.
이와 같은 본 발명의 다른 형태의 결정화 방법은 결정화용 마스크를 2개 구비하여 각각 표시부의 반도체층 형성부와 비표시부의 구동 회로부에 대해 결정화를 진행한다는 점 외에 먼저 기술한 결정화 방법을 따른다.
이와 같이 결정화 공정이 완료되면, 상기 고정 플레이트(220)의 흡착력이 해제되고, 상기 흡착 핀이 상승하여 상기 결정화가 완료된 기판(100)을 상기 고정 플레이트(220)로부터 이격시킨 후, 상술한 바와 같은 로더가 상기 기판(100)과 고정 플레이트(220) 사이로 위치되어 상기 결정화된 기판을 언로딩한다.
상기와 같은 본 발명의 결정화를 위한 스테이지와, 결정화 장비 및 이를 이용한 결정화 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판 유입시 발생되는 틀어짐이나 슬라이딩을 감지 수단을 통해 감지하고, 스테이지를 이동하거나 회전 프레임을 회전시켜 기판을 정렬한 후 얼라인 키를 형성하므로 정확한 위치에 얼라인 키를 생성할 수 있다.
둘째, 별도의 사진 식각이 아닌, 결정화전 얼라인 키 생성용 마스크를 통해 레이저 빔의 에너지 밀도가 높은 상태로 조사하여 소정 영역의 비정질 실리콘층을 애블레이션하여 얼라인 키(align key)를 형성할 수 있어, 결정화 후 패터닝이 요구되는 모든 공정에서 별도의 얼라인 키 생성 공정이 요구되지 않고, 상기 얼라인 키를 이용 가능하다.
셋째, 프리 얼라인(pre-align) 후 얼라인 키를 형성하기 때문에, 후속 노광 장비에서도 상기 얼라인 키를 쉽게 인식이 가능하다.
넷째, 유입되는 기판이 다르더라도 항상 똑같은 위치에 얼라인 키를 생성할 수 있다. 따라서, 영역을 구분하여 결정화가 필요한 경우, 결정화 전 기판에 기형성된 상기 얼라인 키를 이용, 이격 정도를 감안하여 선택적 결정화가 가능하다.
도 1은 일반적인 레이저 에너지 밀도별 비정질 실리콘의 입자의 크기를 나타낸 그래프
도 2는 일반적인 SLS 공정을 위한 레이저 조사 장치를 나타낸 개략도
도 3은 종래의 레이저 조사에 이용되는 마스크를 나타낸 평면도
도 4는 도 3의 마스크를 이용해 레이저 1빔 조사시 형성되는 결정화 영역을 나타낸 도면
도 5는 도 3의 마스크를 이용하여 기판 전 영역에 결정화 진행 후 소정에 영역에 발생하는 오버랩을 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 기판에 형성되는 각 영역을 나타낸 평면도
도 7은 본 발명에 따른 도 6의 얼라인 키를 확대한 확대 평면도
도 8은 본 발명에 따른 도 7의 I~I' 선상의 얼라인 키 단면도
도 9는 본 발명에 따른 결정화를 위한 스테이지를 나타낸 사시도
도 10은 본 발명에 따른 본 밞명에 따른 스테이지와 이에 정확하게 대응되는 기판을 나타낸 평면도
도 11은 본 발명에 따른 고정 플레이트에 기판이 틀어지게 장착된 경우의 평면도
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 고정 플레이트에 기판이 슬라이딩된 경우의 평면도
도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 결정화 장비를 나타낸 사시도
도 14a 내지 도 14d는 도 13의 결정화 장비를 이용한 본 발명에 따른 결정화 방법을 나타낸 공정도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 기판 102 : 글래스
104 : 버퍼층 106 : 비정질 실리콘층
110 : 표시부 120 : 비표시부
125 : 화소 127 : 반도체층
130 : 얼라인 키 140 : 게이트 드라이버
150 : 소오스 드라이버 180 : 로봇 암
200 : 스테이지 220 : 핀
225 : 진공 라인 230 : 진공 홀
250 : 프레임 300 : CCD 카메라
310 : 레이저 다이오드 센서 V : 진공 홀 영역

Claims (38)

  1. 수평방향으로 이동 가능한 이동 스테이지;
    상기 이동 스테이지에 설치되어 기판을 고정하는 고정 플레이트; 그리고
    상기 고정 플레이트를 회전 가능하게 상기 이동 스테이지에 설치되는 회전 프레임을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 결정화를 위한 스테이지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상하 운동이 가능하도록 상기 고정 플레이트에 설치되어 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀과,
    상기 기판을 흡착 고정하기 위해 상기 고정 플레이트의 표면에 형성되는 진공 홈을 더 포함함을 특징으로 하는 결정화를 위한 스테이지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착 핀은, 상기 기판의 로딩 시, 상기 고정 플레이트 상부로 돌출하여 상기 기판을 고정하고, 상기 기판과 함께 하부로 이동하여 상기 고정 플레이트 표면에 상기 기판을 장착시킴을 특징으로 하는 결정화를 위한 스테이지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착 핀은, 상기 기판의 언로딩 시, 상기 고정 플레이트 상부로 돌출하여 상기 기판을 상기 고정 플레이트로부터 이격시킴을 특징으로 하는 결정화를 위한 스테이지.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 진공 홈은 격자 무늬로 형성된 것을 특징으로 하는 결정화를 위한 스테이지.
  6. 실리콘이 증착된 기판을 고정하여 수평 방향으로 이동이 가능하고 회전 가능한 스테이지;
    상기 스테이지에 고정된 기판의 장착 상태를 감지하여 상기 기판이 정렬될 수 있도록 상기 스테이지의 이동을 제시하는 감지 수단; 및
    상기 기판에 레이저를 조사하여 상기 실리콘을 결정화하는 광학 수단을 구비함을 특징으로 하는 결정화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학 수단은
    레이저 빔을 출사하는 레이저 발생 장치;
    상기 레이저 빔을 집속하는 집속 렌즈;
    얼라인 키 형성 시 상기 집속된 레이저를 상기 기판에 선택적으로 조사하는 얼라인 키 형성용 마스크;
    결정화 시 상기 집속된 레이저를 상기 기판에 선택적으로 조사하기 위한 결정화용 마스크; 및
    상기 얼라인 키 형성용 마스크 또는 결정화용 마스크를 통해 투과된 레이저 빔을 축소시켜 조사하는 축소 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 결정화 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 스테이지는,
    수평방향으로 이동 가능한 이동 스테이지;
    상기 이동 스테이지에 설치되어 상기 기판을 고정하는 고정 플레이트;
    상기 고정 플레이트를 회전 가능하게 상기 이동 스테이지에 설치되는 회전 프레임을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 결정화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상하 운동이 가능하도록 상기 고정 플레이트에 설치되어 기판을 흡착하는 다수개의 흡착 핀과,
    상기 기판을 흡착 고정하기 위해 상기 고정 플레이트의 표면에 형성되는 진공 홈을 더 포함함을 특징으로 하는 결정화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 흡착 핀은, 상기 기판의 로딩 시, 상기 고정 플레이트 상부로 돌출하여 상기 기판을 고정하고, 상기 기판과 함께 하부로 이동하여 상기 고정 플레이트 표면에 상기 기판을 장착시킴을 특징으로 하는 결정화 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 흡착 핀은, 상기 기판의 언로딩 시, 상기 고정 플레이트 상부로 돌출하여 상기 기판을 상기 고정 플레이트로부터 이격시킴을 특징으로 하는 결정화 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 진공 홈은 격자 무늬로 형성된 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 감지 수단은 상기 기판의 모서리 좌표를 감지함을 특징으로 하는 결정화 장치.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 감지 수단은 적어도 제 1, 제 2, 제 3 센서를 구비함을 특징으로 하는 결정화 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 센서는 상기 기판의 장축 방향의 모서리 좌표에 상응하는 위치에 설치되고, 상기 제 3 센서는 상기 기판의 단축 방향의 모서리 좌표에 상응하는 부분에 설치됨을 특징으로 하는 결정화 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 센서는 CCD 카메라 임을 특징으로 하는 결정화 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 센서는 LD 센서 임을 특징으로 하는 결정화 장치.
  18. 레이저 빔을 조사하는 광학 수단과, 기판을 고정하여 기판을 수평 방향으로 이동하거나 회전 가능한 스테이지와, 상기 기판의 위치를 감지하는 감지 수단을 포함하여 구성된 결정화 장비를 이용한 결정화 방법에 있어서,
    표시부와 비표시부가 정의된 기판 전면에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
    상기 기판을 상기 스테이지에 고정하는 단계;
    상기 감지 수단을 통해 상기 스테이지 상에 고정된 기판의 위치를 감지하여 상기 스테이지를 이동 및 회전하여 기판을 정렬시키는 단계;
    상기 기판 상부에 얼라인 키 형성용 마스크를 대응시켜 상기 비표시부의 소정 영역에 얼라인 키(align key)를 형성하는 단계; 그리고
    상기 기판 상부에 결정화용 마스크를 대응시켜 상기 비정질 실리콘을 결정화하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 결정화 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기판을 정렬시키는 단계는,
    기판의 사이즈에 따라 기판의 장축 방향의 모서리 좌표에 제 1, 제 2 센서를 배치하고, 기판의 단축 방향의 모서리 좌표에 제 3 센서를 배치하는 단계와,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 센서로 기판의 모서리 좌표를 검출하는 단계와,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 센서 모두에서 기판의 모서리 좌표가 검출되도록 상기 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동하고 상기 스테이지를 회전시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동하고 상기 스테이지를 회전시키는방법은,
    상기 3개의 센서 중 제 1, 제 2 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되고 제 3 센서에서는 기판의 모서리 좌표가 감지되지 않으면, 상기 스테이지를 (+)(-)X축 방향으로 스테이지를 미세하게 이동하여 제 3 센서에서도 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 정렬하는 단계와,
    상기 제 3 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되고 제 1, 제 2 센서에서는 기판의 모서리 좌표가 감지되지 않으면, 상기 스테이지를 (+)(-)Y축 방향으로 스테이지를 미세하게 이동하여 상기 제 1, 제 2 센서에서도 기판의 모서리 좌표가감지되도록 정렬하는 단계와,
    상기 제 1, 제 2 센서 중 하나의 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되면, 상기 스테이지를 회전하여 제 1, 제 2 센서 모두에서 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 하고, 상기 스테이지를 (+)(-)X축 방향으로 이동하여 상기 제 3 센서에서도 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 정렬하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 얼라인 키는 '??'자 형상으로 형성함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 얼라인 키를 형성하는 단계는 제 1 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 에너지 밀도는 상기 비정질 실리콘층을 애블레이션(ablation)하는 정도의 에너지 밀도인 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 결정화하는 단계는 상기 기판 상에 제 2 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 제 2 에너지 밀도는 비정질 실리콘층을 완전 용융하는 에너지 밀도인 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 비정질 실리콘을 결정화하는 단계는,
    상기 표시부의 소정 영역을 선택적으로 결정화하는 단계와, 상기 비표시부의 구동 회로부를 결정화하는 단계로 나누어 진행하는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  27. 레이저 빔을 조사하는 광학 수단과, 기판을 고정하여 기판을 수평 방향으로 이동하거나 회전 가능한 스테이지와, 상기 기판의 위치를 감지하는 감지 수단을 포함하여 구성된 결정화 장비를 이용한 결정화 방법에 있어서,
    표시부와 비표시부가 정의된 기판 전면에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
    상기 기판을 상기 스테이지에 고정하는 단계;
    상기 감지 수단을 통해 상기 스테이지 상에 고정된 기판의 위치를 감지하여 상기 스테이지를 이동 및 회전하여 기판을 정렬시키는 단계;
    상기 기판 상부에 얼라인 키 형성용 마스크를 대응시켜 상기 비표시부의 소정 영역에 얼라인 키(align key)를 형성하는 단계;
    상기 기판 상부에 제 1 결정화용 마스크를 대응시켜 상기 표시부의 소정 영역의 비정질 실리콘을 결정화하는 단계; 그리고
    상기 기판 상부에 제 2 결정화용 마스크를 대응시켜 상기 비표시부의 비정질 실리콘을 결정화하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 결정화 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 기판을 정렬시키는 단계는,
    기판의 사이즈에 따라 기판의 장축 방향의 모서리 좌표에 제 1, 제 2 센서를 배치하고, 기판의 단축 방향의 모서리 좌표에 제 3 센서를 배치하는 단계와,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 센서로 기판의 모서리 좌표를 검출하는 단계와,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 센서 모두에서 기판의 모서리 좌표가 검출되도록 상기 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동하고 상기 스테이지를 회전시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동하고 상기 스테이지를 회전시키는방법은,
    상기 3개의 센서 중 제 1, 제 2 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되고 제 3 센서에서는 기판의 모서리 좌표가 감지되지 않으면, 상기 스테이지를 (+)(-)X축 방향으로 스테이지를 미세하게 이동하여 제 3 센서에서도 기판의 모서리 좌표가감지되도록 정렬하는 단계와,
    상기 제 3 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되고 제 1, 제 2 센서에서는 기판의 모서리 좌표가 감지되지 않으면, 상기 스테이지를 (+)(-)Y축 방향으로 스테이지를 미세하게 이동하여 상기 제 1, 제 2 센서에서도 기판의 모서리 좌표가감지되도록 정렬하는 단계와,
    상기 제 1, 제 2 센서 중 하나의 센서에서만 기판의 모서리 좌표가 감지되면, 상기 스테이지를 회전하여 제 1, 제 2 센서 모두에서 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 하고, 상기 스테이지를 (+)(-)X축 방향으로 이동하여 상기 제 3 센서에서도 기판의 모서리 좌표가 감지되도록 정렬하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 얼라인 키는 '??'자 형상으로 형성함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  31. 제 27 항에 있어서,
    상기 얼라인 키를 형성하는 단계는 제 1 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 1 에너지 밀도는 상기 비정질 실리콘층을 애블레이션(ablation)하는 정도의 에너지 밀도인 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  33. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 결정화용 마스크를 이용하여 상기 비정질 실리콘을 결정화하는 단계는 상기 기판 상에 제 2 에너지 밀도로 레이저 빔을 조사함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 2 에너지 밀도는 비정질 실리콘층을 완전 용융하는 에너지 밀도인 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  35. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 결정화용 마스크를 이용한 상기 비정질 실리콘의 결정화 단계는, 상기 기판 상의 조사 부위를 상기 얼라인 키로부터 이격 정도를 감지하여 진행함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  36. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 결정화용 마스크는 투과부와 차광부를 구비하고, 상기 투과부의 길이 및 폭은 각 화소의 반도체층 사이즈에 따라 제한됨을 특징으로 하는 결정화 방법.
  37. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 결정화용 마스크는 각 화소의 반도체층 형성부에 대응되는 패턴 블록을 적어도 하나 이상 구비함을 특징으로 하는 결정화 방법.
  38. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 결정화용 마스크를 이용한 상기 비정질 실리콘의 결정화 단계는, 상기 기판 상의 조사 부위를 상기 얼라인 키로부터 이격 정도를 감지하여 진행함을 특징으로 하는 결정화 방법.
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