KR20060131518A - 레이저 결정화 시스템, 레이저 결정화 방법 및 이를 이용한액정표시장치용 박막트랜지스터 기판의 제조방법 - Google Patents

레이저 결정화 시스템, 레이저 결정화 방법 및 이를 이용한액정표시장치용 박막트랜지스터 기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

비정질 실리콘층의 레이저 결정화 공정 진행시 결정화 이상을 방지할 수 있는 레이저 결정화 시스템, 레이저 결정화 방법 및 이를 이용한 액정표시장치용 박막트랜지스터 기판의 제조방법이 제공된다. 레이저 결정화 시스템은, 레이저 발생 장치, 상기 레이저 발생 장치에서 발생한 레이저 빔을 제어하는 제 1 광학계, 상기 제 1 광학계에 의한 레이저 빔이 선택적으로 투과되도록 전면과 후면을 구비하며 레이저 빔에 대해 투명한 기판, 상기 투명 기판의 후면, 전면 또는 내부에 형성되어 상기 투명 기판의 후면에 입사되어 상기 투명 기판을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 패턴, 상기 투명 기판의 전면에 형성된 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴을 포함하는 레이저 결정화 마스크가 탑재되는 마스크 스테이지, 상기 레이저 결정화 마스크를 통과한 레이저 빔의 특성을 변경시키는 제 2 광학계, 상기 레이저 결정화 마스크에 의해 결정화가 수행되며, 비정질 실리콘층이 형성되는 기판을 탑재한 기판 스테이지를 포함한다.
레이저 결정화, 마스크, 순차적 고상 결정화, 다결정 실리콘

Description

레이저 결정화 시스템, 레이저 결정화 방법 및 이를 이용한 액정표시장치용 박막트랜지스터 기판의 제조방법{Laser crystallization system, laser crystallization method and fabrication method for thin film transistor substrate of liquid crystal display}
도 1은 종래 레이저 결정화 방법의 문제점을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화 시스템을 도시한 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크를 도시한 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법을 사용할 경우, 기판 상의 비정질 실리콘층상의 광 강도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법을 사용한 박막트랜지스터 기판의 제조 방법에 사용되는 순차적 고상 결정화 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 순차적 고상 결정화 공정을 통해 형성되는 다결정 실리콘의 미세 구조 및 마스크의 이동을 도시한 평면도이다.
도 9은 도 7의 순차적 고상 결정화 공정에서 마스크의 이동 과정을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저 발생기 20 : 제1광학계
30 : 레이저 결정화용 마스크 40 : 마스크 스테이지
50 : 제 2 광학계 60 : 기판
70 : 기판 스테이지 80 : 컴퓨터
본 발명은 레이저 결정화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 레이저 결정화 공정 진행시 결정화 이상을 방지할 수 있는 레이저 결정화 방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘은 결정 상태에 따라 비정질 실리콘(amorphous silicon)와 결정질 실리콘(crystalline silicon)로 나눌 수 있다. 비정질 실리콘은 낮은 온도 에서 증착하여 박막(thin film)을 형성하는 것이 가능하여, 주로 낮은 용융점을 가지는 유리를 기판으로 사용하는 액정 패널(liquid crystal panel)의 스위칭 소자에 많이 사용한다.
그러나, 비정질 실리콘 박막은 낮은 전계 효과 이동도 등의 문제점으로 표시 소자의 대면적화에 어려움이 있다. 그래서, 높은 전계 효과 이동도와 고주파 동작 특성 및 낮은 누설 전류(leakage current) 의 전기적 특성을 가진 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)의 응용이 요구되고 있다.
다결정 실리콘을 이용한 박막의 전기적 특성은 입자(grain)의 크기 및 균일성(uniformity)에 큰 영향을 받는다. 즉, 입자의 크기 및 균일성이 증가함에 따라 전계 효과 이동도도 따라 증가한다. 따라서 입자를 크게 하면서도 균일한 다결정 실리콘을 형성하는 방법에 관심이 높아지고 있다.
다결정 실리콘을 형성하는 방법에는 ELA(eximer laser anneal)로 열처리 (chamber annal) 등이 있으며, 최근에는 레이저로 실리콘 결정의 측면 성장을 유도하여 다결정 실리콘을 제조하는 SLS(sequential lateral solidification, 이하 순차적 측면 결정이라 함) 기술이 제안되었다.
순차적 측면 결정은 실리콘 입자가 액상 실리콘과 고상 실리콘의 경계면에서 그 계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다는 사실을 이용한 것으로, 레이저빔 에너지의 크기와 레이저빔의 조사 범위의 이동을 광계(optic system) 및 마스크를 이용하여 적절하게 조절하여 실리콘 입자를 소정의 길이만큼 측면 성장 시킴으로서 비정질 실리콘을 결정화하는 것이다.
이때, 레이저 빔은 슬릿 모양을 가지는 마스크의 투과 영역을 통과하여 비정질 실리콘을 완전히 녹여 슬릿 모양의 액상 영역을 형성한다. 이어서, 액상의 비정질 실리콘은 냉각되면서 결정화가 이루어지는데, 결정은 레이저가 조사되지 않은 고상 영역과 액상영역의 경계면에서부터 성장하고, 그 경계면에 대해서 수직 방향으로 성장한다. 그리고, 입자들의 성장은 서로 다른 방향에서 성장하다가 액상 영역의 중앙에서 만나면 멈추게 된다. 이를 위하여 그레인의 성장 방향에 대하여 수직하게 형성된 슬릿 패턴은 둘 이상의 영역에서 슬릿 패턴의 폭만큼 어긋나게 배치되어 있으며, 단위 스캐닝 공정에서는 순차적 측면 고상 결정 공정에서 슬릿 패턴이 형성된 방향으로 마스크를 이동하면서 레이저를 조사한다.
그러나, 종래 순차적 측면 결정 공정을 사용하여 결정화를 진행하게 되면, 도 1에 도시된 바와 같이, 각 단위 마스크 길이(L) 별로 결정화된 실리콘층의 중앙 부분에 결정화 이상(A) 즉, 얼룩이 나타나게 된다. 이는 그레인 성장 방향 즉, 마스크의 길이(L) 방향을 따라 연속하여 배열된 다수 슬릿 패턴으로 인해 마스크를 통과하여 비정질 실리콘층에 도달하는 광 강도가 불균일해서 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 레이저 결정화 공정 진행시 결정화 이상을 방지할 수 있는 레이저 결정화 방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하 게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 레이저 결정화 시스템은, 레이저 발생 장치, 상기 레이저 발생 장치에서 발생한 레이저 빔을 제어하는 제 1 광학계, 상기 제 1 광학계에 의한 레이저 빔이 선택적으로 투과되도록 전면과 후면을 구비하며 레이저 빔에 대해 투명한 기판, 상기 투명 기판의 후면, 전면 또는 내부에 형성되어 상기 투명 기판의 후면에 입사되어 상기 투명 기판을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 패턴, 상기 투명 기판의 전면에 형성된 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴을 포함하는 레이저 결정화 마스크가 탑재되는 마스크 스테이지, 상기 레이저 결정화 마스크를 통과한 레이저 빔의 특성을 변경시키는 제 2 광학계 및 상기 레이저 결정화 마스크에 의해 결정화가 수행되며, 비정질 실리콘층이 형성되는 기판을 탑재한 기판 스테이지를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 레이저 결정화 시스템은, 레이저 발생 장치, 상기 레이저 발생 장치에서 발생한 레이저 빔을 제어하는 제 1 광학계, 상기 제 1 광학계에 의한 레이저 빔이 선택적으로 투과되도록 전면과 후면을 구비하며 상기 후면으로부터 조사되는 레이저 빔에 대해 투명한 기판 및 상기 투명 기판의 전면에 형성된 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴을 포함하는 마스크와 상기 마스크의 전면에 배치되고 상기 투명 기판을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 요소를 포함하는 레이저 결정화 마스크가 탑재되는 마스크 스테이지, 상기 레이저 결정화 마스크를 통과한 레이저 빔의 특성을 변경시키는 제 2 광학계 및 상기 레이저 결정화 마스크에 의해 결정화가 수행되며, 비정질 실리콘층이 형성되는 기판을 탑재한 기판 스테이지를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 레이저 결정화 방법은, 절연 기판 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계, 전면과 후면을 구비하며 레이저 빔에 대해 투명한 기판, 상기 투명 기판의 후면, 전면 또는 내부에 형성되어 상기 투명 기판의 후면에 입사되어 상기 투명 기판을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 패턴, 상기 투명 기판의 전면에 형성된 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴을 포함하는 마스크를 사용하여 상기 비정질 실리콘층을 1차 결정화하는 단계, 상기 마스크를 소정 간격 쉬프트하여 상기 비정질 실리콘층을 2차 결정화하는 단계를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 레이저 결정화 방법은, 절연 기판 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계, 전면과 후면을 구비하며 상기 후면으로부터 조사되는 레이저 빔에 대해 투명한 기판 및 상기 투명 기판의 전면에 형성된 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴을 포함하는 마스크와 상기 마스크의 전면에 배치되고 상기 투명 기판을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 요소를 사용하여 상기 비정질 실리콘층을 1차 결정화하는 단계, 상기 마스크와 오목 렌즈를 소정 간격 쉬프트하여 상기 비정질 실리콘층을 2차 결정화하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 결정화 시스템은 일정폭의 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생기(10)와, 레이저 빔의 조사 방향을 변경하는 제1광학계(20)와, 제1광학계(20)에 의한 레이저 빔이 선택적으로 통과되도록 다수의 슬릿 패턴을 갖는 레이저 결정화용 마스크(30)와, 레이저 결정화용 마스크(30)가 탑재되는 동시에 정렬을 위해 X, Y 및 θ축으로 이동 및 회전 가능한 마스크 스테이지(40)와, 레이저 결정화용 마스크(30)를 통과한 레이저 빔의 특성을 변경시키는 제 2 광학계(50)와, 제 2 광학계(50)를 통과하는 레이저 빔에 의해 결정화가 수행되며, 비정질 실리콘층이 형성되어 있는 기판(60)과, 기판(60)이 탑재되는 동시에 레이저 빔의 조사와 동기하여 X, Y축으로 이동 가능한 기판 스테이지(70)와, 레이저 발생기(10), 마스크 스테이지(40) 및 기판 스테이지(70)를 제어하는 컴퓨터(80)로 구성된다.
또한, 마스크 스테이지(40)는 레이저 결정화용 마스크(30)와 기판(60)의 정렬을 위해 레이저 결정화용 마스크(30)가 장착된 상태에서 X, Y 및 θ축으로 이동 및 회전할 수 있고, 레이저 결정화용 마스크(30) 내의 다른 패턴 사용시 마스크의 이동시에도 사용된다. 여기에서, 레이저 발생기(10), 마스크 스테이지(40) 및 기판 스테이지(70)는 컴퓨터(80)에 의해 제어된다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크를 도시한 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크를 도시한 평면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크(30a)는 레이저 빔에 대해 투명한 기판(32)과 상기 투명 기판(32)의 전면에 형성되며, 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴(34)을 포함한다. 여기에서, 기판(32)은 투명한 재질, 예를 들면, 석영 또는 유리 등으로 형성한다. 상기 기판(32)은 전면과 후면을 구비하며, 기판(32)의 후면에 입사되어 기판을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 패턴(36)을 포함한다. 이때, 상기 광학 패턴(36)은 기판(32)의 후면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 광차단 패턴(34)은 기판(32)의 길이 방향(L)으로 일정한 간격으로 배열되어 다수의 슬릿을 정의하며, 기판(32)의 폭(W) 방향으로 적어도 2개의 영역으로 구분되며, 각 영역(G, H)의 슬릿이 어긋나도록 광차단 패턴(34)이 배열된다. 이때, G와 H는 각각 0.8 내지 1.2mm 폭을 가지며, G와 H 사이는 약 10 μm의 간격을 가진다. 상기 광차단 패턴(34)은 정사각형, 육각형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기 기판(32)의 후면에 불규칙한 간격으로 광학 패턴(36)이 배열되어 있으며, 상기 광학 패턴(36)이 기판(32)의 후면 중앙 부분에는 조밀하게 형성되어 있고, 길이 방향(L) 가장자리 부분에는 조밀하지 않게 형성되어 있다. 이로 인해, 레이저 빔이 광학 패턴(36)이 조밀하게 형성된 부분을 통과하게 되면, 레이저 빔의 강도가 낮아지게 되고, 광학 패턴(36)이 조밀하지 않게 형성된 부분을 통과하게 되면, 레이저 빔의 강도가 높아지게 된다. 그러므로, 광차단 패턴(34)을 투과하기 직전의 광 강도는 도 3a의 100과 같이 되고, 광차단 패턴(34)을 통과하여 기판(도 2의 60) 상에 형성된 비정질 실리콘층에 최종적으로 전달되는 광 강도는 도 4에 도시된 바와 같이 균일하게 된다. 따라서, 상기 레이저 결정화용 마스크(30a)를 사용하여 레이저 결정화 공정을 진행하게 되면, 레이저의 강도 및 레이저 빔의 형상을 조절하여 레이저 결정화 공정 진행시 광 강도의 불균일로 인해 발생하는 결정화 이상을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크를 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크(30b)는 전면과 후면을 구비하며, 레이저 빔에 대해 투명한 기판(32)과 상기 투명 기판(32)의 전면에 형성되며, 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴(34)을 포함한다. 이때, 상기 광차단 패턴(34)은 기판 (32)의 전면에 일정한 간격으로 배열되어 있다. 여기에서, 상기 마스크(30)의 전면에는 투명 기판(32)을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 요소(37)를 포함한다. 이때, 상기 광학 요소는 렌즈, 프리즘, 반사경 등 여러가지가 있으나, 본 발명에서는 오목 렌즈를 사용할 수 있다.
여기에서, 광학 요소(37)로 오목 렌즈를 사용하게 되면, 상기 오목 렌즈를 통해 기판(32)의 후면에 입사되는 레이저 빔의 강도가 달라지게 된다. 즉, 오목 렌즈는 빛을 발산하게 하는 특징을 가지고 있으므로, 오목 렌즈의 중앙 부분을 통과한 레이저 빔의 강도는 낮아지게 되고, 오목 렌즈의 가장자리 부분을 통과한 레이저 빔의 강도는 높아지게 되어 본 발명의 일 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크를 도시한 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 결정화 방법에 사용되는 레이저 결정화용 마스크(30c)는 전면과 후면을 구비하며, 레이저 빔에 대해 투명한 기판(32)과 상기 투명 기판(32)의 전면에 형성되며, 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴(34)을 포함한다. 이때, 상기 광차단 패턴(34)은 기판(32)의 하부에 일정한 간격으로 배열되어 있다. 여기에서, 상기 기판(32) 후면에 기판(32)을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하며, 영역별 개구부의 크기가 다른 어퍼쳐(39)를 포함한다.
상기 마스크(30)의 후면에 입사되어 어퍼쳐(39)의 중앙 부분을 통과한 레이 저 빔의 강도는 낮아지게 되고, 상기 어퍼쳐(39)의 가장자리 부분을 통과한 레이저 빔의 강도는 상대적으로 높아지게 되므로, 어퍼쳐를 사용한 경우에도 앞에서 설명한 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
계속해서, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법을 사용한 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 대해 자세하게 설명한다. 여기에서는 도 3a에서와 같이, 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 패턴이 기판의 후면에 형성된 레이저 결정화용 마스크를 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 결정화 방법을 사용한 박막트랜지스터 기판의 제조 방법에 사용되는 순차적 고상 결정화 공정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 순차적 고상 결정화 공정을 통해 형성되는 다결정 실리콘의 미세 구조 및 마스크의 이동을 도시한 평면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 기판(60) 상에 비정질 실리콘층(62)을 증착한다. 그 다음, 레이저 빔을 조사하여 비정질 실리콘층(62)을 다결정 실리콘층으로 결정화한다.
순차적 고상 결정화 공정은 광학 패턴(미도시)을 갖는 레이저 결정화용 마스크(30a)를 이용하여 레이저 빔을 조사하여 기판(60)의 상부에 형성되어 있는 비정질 실리콘층(62)을 국부적으로 완전히 녹여 마스크의 후면에 형성된 광차단 패턴(미도시)에 대응하는 비정질 실리콘층(62)에 액상 영역(110)을 형성한다.
여기에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘의 그레인은 레이저 빔이 조사된 액상 영역(110)과 레이저 빔이 조사되지 않은 고상 영역(120)의 경계면 (130)에서 각각 그 경계면에 대하여 수직 방향(A 방향)으로 성장한다. 이때, 그레인들의 성장은 액상 영역(110)의 중앙(131)에서 서로 만나면 멈추게 된다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 그레인의 크기를 광차단 패턴의 폭(W)만큼 성장시키기 위해서는 광학 패턴(미도시)을 갖는 레이저 결정화용 마스크(30)를 이용하여 비정질 실리콘층(62)에 레이저 빔을 조사할 때 광차단 패턴의 길이 방향(B 방향)으로 마스크를 이동하며, 이때 광차단 패턴의 폭 방향으로 이웃하는 비정질 실리콘층에 연속적으로 레이저 빔이 조사되어 그레인의 성장은 광차단 패턴의 폭 방향(A 방향)으로 연속적으로 이루어져 그레인의 크기를 광차단 패턴의 폭만큼 성장시킬 수 있다.
이때, 레이저 빔을 한번 조사하는 단위 공정을 샷(Shot)이라 한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1차 샷을 진행한 후 마스크를 일부 이동하여 제2차 샷을 진행함으로써 비정질 실리콘층의 모든 부분이 균일하게 다결정화된다.
그리고, 이러한 샷을 반복해서 진행하며 레이저 빔과 레이저 결정화용 마스크(30)를 광차단 패턴의 길이 방향(B)으로 광차단 패턴의 길이만큼 예를 들면, 0.8 내지 1.2mm만큼 수평 이동하는 것을 스캐닝이라 한다. 그리고, 이러한 수평 방향으로의 스캐닝의 마지막 지점에서 수직방향으로 레이저 빔을 이동하는 것을 스텝핑이라 한다. 이러한 스텝핑 후에 B 방향의 반대 방향으로 스캐닝을 다시 진행한다.
도 9은 도 7의 순차적 고상 결정화 공정에서 마스크의 이동 과정을 도시한 도면이다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1차 샷(shot) 공정을 진행할 때, 마스크 (30)를 제1차 샷의 마스크 위치로 이동하여 레이저 빔을 조사한다. 이어서, 제2차 샷(shot) 공정을 진행할 때, 마스크(30)를 제2차 샷의 마스크 위치로 이동하여 레이저 빔을 조사한다. 이때, 제1차 샷의 마스크와 제2차 샷의 마스크의 소정 부분이 중첩되도록 마스크(30)를 이동한다.
이렇게 여러 차례의 샷을 반복하며 오른쪽 방향으로 스캐닝하고 레이저 빔을 조사하여 비정질 실리콘층의 어느 하나의 수평 라인을 다결정 실리콘층으로 결정화한다. 그리고, 레이저 빔의 제1차 스캐닝의 오른쪽 마지막 지점에서 레이저 빔을 아래쪽으로 스텝핑한다. 이 경우에 레이저빔을 180° 회전시킨다.
이렇게 180° 회전된 레이저 빔을 오른쪽에서 왼쪽으로 제2차 스캐닝하며 조사한다. 따라서, 제1차 스캐닝에 의해 다결정 실리콘층으로 결정화된 수평라인에 인접한 다른 하나의 수평라인을 다결정 실리콘층으로 결정화한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법은 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절할 수 있는 패턴이 형성된 레이저 결정화용 마스크를 사용함으로써 레이저 결정화 공정 진행시 광 강도의 불균일로 인해 발생하 는 결정화 이상을 방지할 수 있다.

Claims (13)

  1. 레이저 발생 장치;
    상기 레이저 발생 장치에서 발생한 레이저 빔을 제어하는 제 1 광학계;
    상기 제 1 광학계에 의한 레이저 빔이 선택적으로 투과되도록 전면과 후면을 구비하며 레이저 빔에 대해 투명한 기판, 상기 투명 기판의 후면, 전면 또는 내부에 형성되어 상기 투명 기판의 후면에 입사되어 상기 투명 기판을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 패턴, 상기 투명 기판의 전면에 형성된 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴을 포함하는 레이저 결정화 마스크가 탑재되는 마스크 스테이지;
    상기 레이저 결정화 마스크를 통과한 레이저 빔의 특성을 변경시키는 제 2 광학계; 및
    상기 레이저 결정화 마스크에 의해 결정화가 수행되며, 비정질 실리콘층이 형성되는 기판을 탑재한 기판 스테이지를 포함하는 레이저 결정화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 패턴은 상기 투명 기판의 후면 또는 전면을 식각하여 형성한 다수의 요철 패턴인 레이저 결정화 시스템.
  3. 레이저 발생 장치;
    상기 레이저 발생 장치에서 발생한 레이저 빔을 제어하는 제 1 광학계;
    상기 제 1 광학계에 의한 레이저 빔이 선택적으로 투과되도록 전면과 후면을 구비하며 상기 후면으로부터 조사되는 레이저 빔에 대해 투명한 기판 및 상기 투명 기판의 전면에 형성된 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴을 포함하는 마스크와 상기 마스크의 전면에 배치되고 상기 투명 기판을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 요소를 포함하는 레이저 결정화 마스크가 탑재되는 마스크 스테이지;
    상기 레이저 결정화 마스크를 통과한 레이저 빔의 특성을 변경시키는 제 2 광학계; 및
    상기 레이저 결정화 마스크에 의해 결정화가 수행되며, 비정질 실리콘층이 형성되는 기판을 탑재한 기판 스테이지를 포함하는 레이저 결정화 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 오목 렌즈인 레이저 결정화 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 영역별 개구부의 크기가 다른 어퍼쳐인 레이저 결정화 시스템.
  6. 절연 기판 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
    전면과 후면을 구비하며 레이저 빔에 대해 투명한 기판, 상기 투명 기판의 후면, 전면 또는 내부에 형성되어 상기 투명 기판의 후면에 입사되어 상기 투명 기판을 투과하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 패턴, 상기 투명 기판의 전면에 형성된 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴을 포함하는 마스크를 사용하여 상기 비정질 실리콘층을 1차 결정화하는 단계; 및
    상기 마스크를 소정 간격 쉬프트하여 상기 비정질 실리콘층을 2차 결정화하는 단계를 포함하는 레이저 결정화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학 패턴은 상기 투명 기판의 후면 또는 전면을 식각하여 형성한 다수의 요철 패턴인 레이저 결정화 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 마스크 쉬프트 간격은 상기 광차단 패턴의 길이인 레이저 결정화 방법.
  9. 절연 기판 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
    전면과 후면을 구비하며 상기 후면으로부터 조사되는 레이저 빔에 대해 투명한 기판 및 상기 투명 기판의 전면에 형성된 순차적 고상 결정화를 위한 광차단 패턴을 포함하는 마스크와 상기 마스크의 전면에 배치되고 상기 투명 기판을 투과 하는 레이저 빔 강도 또는 레이저 빔 형상을 조절하는 광학 요소를 사용하여 상기 비정질 실리콘층을 1차 결정화하는 단계; 및
    상기 마스크와 오목 렌즈를 소정 간격 쉬프트하여 상기 비정질 실리콘층을 2차 결정화하는 단계를 포함하는 레이저 결정화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 오목 렌즈인 레이저 결정화 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 영역별 개구부의 크기가 다른 어퍼쳐인 레이저 결정화 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 마스크 쉬프트 간격은 상기 광차단 패턴의 길이인 레이저 결정화 방법.
  13. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 레이저 결정화 방법을 사용하는 액정표시장치용 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
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