KR20140063331A - 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 검사방법 - Google Patents

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Abstract

표시기판의 이온주입 검사장치는 작업기판을 안착시키는 스테이지, 열처리 부재, 저항측정 부재 및 구동 부재를 포함한다. 상기 작업기판은 복수 개의 표시기판들과 이온이 주입된 테스트 패턴을 적어도 하나 이상 포함한다. 상기 구동 부재는 상기 열처리 부재 및 저항측정 부재의 위치를 변경시킬 수 있다.

Description

이온주입 검사장치 및 이를 이용한 검사방법{APPARATUS FOR MEASURING THE AMOUNT OF INJECTED ION AND METHOD THEREBY}
본 발명은 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이며, 상세하게는, 표시기판의 이온주입 검사장치와 이를 이용한 표시기판의 이온주입 검사방법에 관한 것이다.
표시기판은 박막트랜지스터를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 변화시키기 위해 상기 박막 트랜지스터를 구성하는 박막 내에 불순물을 주입하는 이온주입 공정(implantation)을 거친다. 상기 이온주입 공정은 상기 박막 트랜지스터를 구성하는 반도체 층의 특성을 변화시키고, 디스플레이의 성능에 영향을 미친다.
상기 이온주입 공정의 평가를 위한 검사방법은 상기 박막트랜지스터 제작을 완료하고, 별도의 프로브 스테이션을 통해서 상기 표시기판의 특성 평가를 하는 방식으로 이루어진다. 상기 프로브 스테이션에서 소스/드레인 전극의 전압을 측정하여 이온주입 공정의 평가가 가능하다.
또한, 주입된 이온의 활성화 단계를 거쳐야 하는 경우, 상기 이온주입 공정의 평가를 위해 불필요한 후속공정을 모두 거쳐야한다는 문제가 있다. 예를 들어, 다결정 실리콘을 상기 박막트랜지스터의 반도체층으로 사용하는 경우, 열처리를 통해 활성화 단계를 진행하고 면저항을 측정함으로써, 도즈(dose)량에 대한 확인이 가능하다.
상기 이온주입 공정 완료 후, 공정의 평가 및 도즈량에 대한 실시간 판단이 어렵다. 또한, 상기 이온주입 공정 후, 열처리단계를 추가로 진행하지 않으면, 주입량에 대한 정량적 분석이 어렵기 때문에, 상기 이온주입 공정 평가를 위해서는 반드시 활성화단계를 거쳐야 한다.
따라서 본 발명은 이온주입 공정 후, 실시간으로 이온주입 공정을 평가할 수 있는 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 이온주입 검사방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 이온주입 검사장치는 작업기판을 안착시키는 스테이지, 상기 이온이 주입된 테스트 패턴을 활성화시키는 열처리 부재, 상기 활성화된 테스트 패턴의 저항을 측정하는 저항값측정 부재, 및 상기 열처리 부재와 상기 저항측정 부재의 위치를 변경할 수 있는 구동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동 부재는 상기 열처리 부재 및 상기 저항측정 부재를 X축, Y축, Z축으로 각각 이동시키는 X축 이동부재, Y축 이동부재, Z축 이동부재를 포함할 수 있다.
상기 작업기판은 복수 개의 표시기판과 적어도 하나 이상의 테스트 패턴을 포함한다.
상기 작업기판은 서로 다른 형태를 가진 복수 개의 테스트 패턴들을 포함하는 테스트 영역을 구비할 수 있고, 상기 테스트 영역은 작업기판의 테두리영역을 따라 배치될 수 있다.
상기 테스트 패턴은 이온이 주입된 다결정 실리콘 패턴이 될 수 있고, 상기 표시기판들 각각은 상기 테스트 패턴과 동일한 반도체 패턴을 포함할 수 있다.
상기 열처리 부재는 레이저스캐너를 포함할 수 있고, 상기 저항측정 부재는 4-탐침-프로브를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 이온주입 검사장치를 이용한 이온주입 검사방법을 포함한다.
상기 이온주입 검사방법은 상기 작업기판을 스테이지에 안착시키는 단계, 상기 열처리 부재를 이용하여 상기 테스트 패턴을 열처리하는 단계, 상기 저항측정 부재로 상기 열처리된 테스트 패턴의 저항값을 측정하는 단계를 포함한다.
상기 저항값은 복수 개의 열처리된 테스트 패턴들의 저항값의 평균값일 수 있다.
상기 저항측정 단계는 상기 열처리 단계 후 연속적으로 진행될 수 있고, 복수 개의 이온이 주입된 테스트 패턴들에 대한 열처리 단계가 종료된 후, 각 열처리된 테스트 패턴별로 순차적으로 진행될 수 있다.
또한, 상기 이온주입 검사방법은 상기 레이저 스캐너를 포함하는 상기 열처리 부재에 의해 열처리될 수 있고, 상기 4-탐침-프로브를 포함하는 상기 저항측정 부재에 의해 상기 테스트 패턴의 저항이 측정될 수 있다.
상술한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 이온주입 검사방법에 의해 별도의 공정을 거치지 않고 실시간으로 이온주입공정을 평가할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 이온주입 검사방법은 테스트 패턴 상에 적용되므로, 표시기판에 손상을 주지 않고도, 상기 표시기판의 이온주입량을 검사할 수 있다. 따라서, 경제적이며, 제조 수율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치에 안착되는 작업기판을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치에 안착되는 작업기판의 표시기판에 포함되는 일 화소의 회로도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치에 안착되는 작업기판의 표시기판에 포함되는 일 화소의 일부분을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치에 안착되는 작업기판의 테스트 영역의 일부를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사방법 중 열처리 단계를 도 7의 I-II를 따라 자른 단면도로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사방법 중 저항측정 단계를 도 7의 I-II를 따라 자른 단면도로 도시한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 이온주입 검사방법에 대해 설명한다.
도면에서는 여러 구성 및 단계를 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성요소를 지칭한다.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치에 안착되는 작업기판을 도시하였다.
표시장치에 사용되는 표시기판은 대면적의 작업기판(SP)으로부터 제작된다. 상기 작업기판(SP)은 다수의 표시기판(DP)을 포함한다. 상기 표시기판(DP)은 복수 개의 화소들(PX)을 포함한다. 상기 복수 개의 화소들(PX)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
특히, 본 발명의 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 검사방법을 실시하기 위해, 상기 작업기판(SP)은 다수의 테스트 영역(TA)을 포함한다. 상기 테스트 영역(TA)은 표시기판(DP)을 제외한 영역에 형성될 수 있으며, 도 1에서는 상기 작업기판(SP)의 테두리 영역에 배치된 복수 개의 테스트 영역(TA)들을 나타내었다.
상기 작업기판(SP)은 절단공정을 거쳐 다수의 표시기판(DP)으로 분할된다. 이때 상기 테스트 영역(TA)이 제거되므로, 표시기판(DP)에는 영향을 주지 않는 범위에서 상기 테스트 영역(TA)이 형성되어야 할 것이다.
도 2에서는 상기 표시기판(DP)의 일 화소의 회로도를 나타내었다. 상기 표시기판(DP)을 구성하는 상기 복수 개의 화소들 각각은 도 2에 도시된 등가회로를 갖는다. 한편, 도 2에 도시된 등가회로는 하나의 예시에 불과하고 상기 화소(PX)의 구성은 변경될 수 있다.
상기 화소(PX)는 스위칭소자(TR-S), 구동소자(TR-D), 커패시터(Cap) 및 유기발광소자(OLED)를 포함한다. 상기 스위칭소자(TR-S)는 게이트전압(VG)이 인가되는 데이터라인(DL)에 연결된다. 상기 스위칭소자(TR-S)는 게이트전압(VG)에 응답하여 상기 데이터 전압(VD)에 대응하는 화소전압을 출력한다. 상기 화소 전압에 의해 상기 구동소자는 상기 유기발광소자(OLED)에 구동 전류를 제공함으로써, 상기 표시기판이 구동된다.
본 발명은 상기 화소의 구성 중 상기 구동소자(TR-D) 및 상기 스위칭소자(TR-S)를 구성하는 반도체 층에 관한 것이다. 상기 구동소자(TR-D) 및 상기 스위칭소자(TR-S)는 박막 트랜지스터로 구성되며, 상기 박막 트랜지스터는 이온이 주입된 반도체층을 포함한다. 상기 박막 트랜지스터의 내부에 존재하는 반도체층의 특성평가를 위해 소스/드레인 전극이 모두 형성된 후 프로브스테이션을 거쳐야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 이온주입 검사방법을 통해 상기 반도체층을 형성한 직후, 특성평가가 이루어질 수 있다. 이하, 이에 대해 본 발명의 실시예들을 통해 자세히 살펴본다.
도 3 내지 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치를 나타내었다. 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이온주입 검사장치(이하, 검사장치)는 스테이지(100)와 구동 부재(200)를 포함한다. 상기 스테이지(100)는 상기 작업기판(SP)을 안착시킬 수 있는 기판 안착면(100-S)과 X축 가이드 레일(110)을 포함한다. 상기 구동 부재(200)는 상기 작업기판(SP)를 안착시킨 기판 안착면(100-S) 상부에 위치한다.
상기 기판 안착면(100-S)은 상기 작업기판(SP)을 안정적으로 고정시키기 위한 고정부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 고정부재는 거치대, 진공흡착 스테이지 등으로 구성될 수 있다.
상기 작업기판(SP)의 상부에 배치되는 구동 부재(200)는 열처리 부재(300)와 저항측정 부재(400)가 장착되어 있다. 상기 열처리 부재(300)와 저항측정 부재(400)는 상기 구동 부재(200)에 의해 상기 작업기판(SP)상의 임의의 위치로 이동될 수 있다. 상기 구동 부재(200)에 대해 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 구동 부재(200)는 X축 이동부(210), Y축 이동부(220) 및 Z축 이동부(230)를 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 X축 이동부(210)는 한 쌍의 X축 가이드 블록으로 이루어진다. 상기 스테이지(100)의 일 방향(D1)으로 길이를 가지며, 상기 길이방향(D1)과 직교하는 방향(D2)으로 한 쌍의 X축 가이드 레일(110)을 더 포함할 수 있다. 상기 X축 가이드 레일(110)은 상기 기판 안착면(100-S)을 사이에 두고 서로 이격되게 설치된다. 도 3에서는 상기 X축 가이드 레일(110)과 상기 기판 안착면(100-S) 사이에는 단차가 형성되어 있으나, 상기 스테이지(100)상에 단차 없이 구비될 수 있다. 상기 X축 이동부(210)는 상기 X축 가이드 레일(110)을 따라 X축 방향(D1)으로 슬라이딩할 수 있도록 상기 X축 가이드 레일(110) 상면에 결합된다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 Y축 이동부(220)는 수평부재(222)와 헤드(226)를 포함한다. 상기 수평부재(222)는 마주보는 양 측면에 Y축 가이드 레일(224)을 포함하고, 상기 헤드(226)는 상기 Y축 가이드 레일(224) 상을 슬라이딩할 수 있도록 결합된다. 도 5에서는 동일 헤드(226)에 장착된 상기 열처리 부재(300) 및 상기 저항측정 부재(400)를 도시하였으나, 서로 다른 헤드(226)에 각각 구비될 수도 있다.
상기 헤드(226)가 상기 수평부재(222)의 측면에 형성된 상기 Y축 가이드 레일(224)을 따라 D2방향으로 이동하면, 상기 열처리 부재(300) 및 상기 저항측정 부재(400)의 위치도 Y축(D2) 방향으로 변경될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 Z축 이동부(230)는 상기 X축 이동부(210)와 상기 수평부재(222)를 연결하는 샤프트형태로 구성된다. 따라서, 상기 Z축 이동부(230)의 상단은 상기 수평부재(222)와 결합되고, 상기 Z축 이동부(230)의 하단은 상기 X축 이동부(210)와 결합된다. 상기 Z축 이동부(230)는 상기 X축 이동부(210)의 내측면과 결합되어 상기 X축 이동부(210)의 내측면을 슬라이딩 할 수 있다.
상기 Z축 이동부(230)가 상승/하강 운동을 하게 되면, 상기 Z축 이동부(230)의 상단에 결합되는 상기 수평부재(222)가 D3방향으로 이동한다. 이로 인해, 상기 수평부재(222)를 따라 이동하는 상기 헤드(226)에 장착된 상기 열처리 부재(300) 및 상기 저항측정 부재(400)의 위치도 Z축(D3)으로 방향으로 변경될 수 있다.
이와 같이 구성됨에 따라 상기 열처리 부재(300) 및 상기 저항측정 부재(400)는 상기 구동 부재(200)에 의해 X축, Y축, Z축으로 이동할 수 있다. 여기서 상기 구동 부재(200)를 구성하는 각 이동부들(210, 220, 230)은 이동거리 및 이동속도를 제어할 수 있는 리니어 모터(미도시)에 의해 구동될 수 있다.
도 6에서는 상기 표시기판(DP)을 구성하는 일 화소(PX)의 일부를 도시하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치에 안착되는 상기 작업기판(SP)상에 포함된 상기 표시기판(DP)의 모습이다. 탑 게이트(top-gate) 방식을 도시하였으므로, 상기 화소(PX)는 게이트라인(GL)과 반도체층(AL)을 포함한다. 바텀 게이트(bottom-gate) 방식인 경우, 반도체층(AL)만이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사방법은 상기 반도체층(AL)의 이온주입을 모니터링하기 위한 것이므로, 상기 표시기판은 상기 반도체층(AL)까지만 형성된 상태에서 상기 이온주입 검사장치에 안착된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 검사방법을 통해, 상기 반도체층(AL)의 이온주입정도를 평가할 수 있다. 결과에 따라, 추가적인 이온주입공정을 진행하거나, 후속공정으로 진행될 수 있으며, 상황에 따라 별도의 피드백 공정이 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사방법은 상기 표시기판(DP)상의 상기 반도체층(AL)이 아닌, 별도로 형성된 테스트 영역(TA)에서 이루어진다. 이를 통해, 상기 표시기판(DP)에 영향을 주지 않고, 상기 표시기판(DP)의 특성을 평가할 수 있다. 이하, 상기 테스트 영역(TA)에 대해 상세히 살펴본다.
도 7에서는 상기 테스트 영역(TA)의 일부를 확대하여 도시하였다. 상기 테스트 영역(TA)은 상기 작업기판(SP)의 테두리 영역에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 작업기판(SP)상에서 상기 표시기판(DP)을 제외한 영역에 형성될 수 있다.
상기 테스트 영역(TA)은 복수개의 테스트 패턴(TP)들을 포함할 수 있다. 도 7에서는 동일한 형태를 가진 테스트 패턴(TP)들을 포함하는 테스트 영역(TA)을 도시하였으나, 상기 테스트 영역(TA)은 서로 다른 형태를 가진 테스트 패턴(TP)들을 포함할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 테스트 패턴(TP)은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 이온주입 검사방법의 피검사체가 된다. 상기 테스트 패턴(TP)으로부터 측정된 저항값으로 이온주입공정을 평가할 수 있다.
상기 이온주입공정의 평가를 위한 변수로, 일 테스트 패턴(TP)의 저항값을 활용할 수 있다. 또는 상기 테스트 패턴(TP)들로부터 측정된 저항값들을 상기 테스트 영역(TA)별로 평균을 내어 그 평균 저항값을 상기 이온주입공정의 평가를 위한 변수로 활용할 수도 있다. 다양한 테스트 패턴(TP)들로부터 얻은 측정값을 이용함으로써, 상기 이온주입 검사의 정확도를 향상시킬 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 이온주입 검사방법의 피검사체인 상기 테스트 패턴(TP)에 대해 살펴본다.
실리콘은 결정상태에 따라 비정질 실리콘(amorphous silicon)과 결정질 실리콘(crystaline silicon)으로 나뉘어진다. 상기 비정질 실리콘은 낮은 온도에서 박막으로 증착이 가능하다. 이 때문에 상기 비정질 실리콘은 표시장치의 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, "TFT"라 한다)에서 주로 이용되고 있지만, 상기 비정질 실리콘은 0.5 cm2/Vs 이하의 낮은 이동도를 가지는 단점이 있다.
이에 비하여 다결정 실리콘은 수십에서 수백 cm2/Vs 이하의 높은 이동도를 가진다. 다결정 실리콘을 기판 상에 직접 증착하는 방법으로는 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: 이하, "PECVD"라 한다) 등이 있으나 결정립의 제어가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명에 따른 이온주입 검사장치 및 검사방법의 피검사체인 테스트 패턴(TP)은 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 전환시켜 형성한다. 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 전환하는 방법으로는 공정온도에 따라 저온공정과 고온공정으로 나눌 수 있다. 고온공정으로는 퍼니스(furnace)와 이온주입(implantation)을 이용하여 결정화(crystalization)함으로써, 결정성이 비교적 양호한 다결정 실리콘을 제작할 수 있다. 저온공정으로는 엑시머 레이저 어닐링(Eximer Laser annealing, ELA)과 금속유도 결정화(Metal Induced Crystallization, MIC) 등이 있다. 본 발명에서 피검사체로 사용되는 상기 테스트 패턴(TP)은 상기의 방법들에 한정되지 않으며, 당업자가 용이하게 실시 가능한 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9에서는 이온주입 검사장치를 이용한 이온주입 검사방법을 도시하였다. 도 7의 테스트 영역(TA)의 I-II 단면을 기준으로 설명한다.
본 발명은 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 이온주입 검사방법에 관한 것이므로, 본 발명의 피검사체가 되는 상기 테스트 패턴(TP)은 이온이 주입된 상태를 전제로 한다. 그러나, 도 8 및 도9에서는 검사방법의 명확한 설명을 위해, 이하 이온이 주입된 테스트 패턴(TP-I)의 참조부호를 구별하였다.
도 8에서는 열처리 부재(300)에 의한 테스트 패턴(TP)의 활성화 단계를 도시하였다. 앞서 언급한 대로, 상기 테스트 패턴(TP)은 구체적으로는, 이온(불순물)이 주입된 상태의 테스트 패턴(TP-I)을 말한다. 상기 이온이 주입된 테스트 패턴(TP-I)의 상부로 상기 구동 부재(200)에 의해 상기 헤드(226)가 이동한다. 상기 헤드(226)는 열처리 부재(300)를 구비한다. 이하, 상기 이온이 주입된 테스트 패턴(TP-I)의 활성화 단계에 대해 살펴본다.
다결정 실리콘으로 형성된 테스트 패턴(TP)내에 이온이 주입되면, 상기 이온들은 상기 다결정 실리콘 결정내에 단순히 채워진다. 이러한 상태에서는 상기 이온들이 밀집되어 모여있고, 매트릭스(다결정 실리콘)의 격자구조 등이 전혀 반영되지 않기 때문에, 정확한 저항측정이 어려워진다. 따라서, 이온 주입 후 면저항을 측정하기 위해서는 상기 다결정 실리콘 내로 상기 주입된 이온을 확산시키기 위한 공정이 필수적이다.
이온이 상기 결정내로 확산되는 것은, 매트릭스의 결정 격자 내로 이동하는 것을 의미한다. 다결정 실리콘 격자내의 빈공간 사이사이에 단순히 자리하고 있던 상기 이온들이, 상기 다결정 실리콘과 함께 격자를 이루며 재배치된다. 격자 내로 배치된 상기 이온들은 비로소 활성 상태가 되어 상기 이온이 주입된 테스트 패턴(TP-I)은 유효한 저항값을 출력할 수 있다.
상기 활성화 단계는 주로 열처리공정에 의해 이루어지며, 상기 열처리는 일반적으로 퍼니스(Furnace), 급속열처리공정(RTP)에 의해 이루어질 수 있다. 상기 퍼니스나 급속열처리공정에 의하는 경우 상기 작업기판 전체에 상기 열처리가 진행된다. 따라서, 상기 이온주입 검사를 위한 별도의 추가공정이 필요하게 되고, 실시간 모니터링에 의한 공정의 보완이 어렵다.
따라서, 본 발명의 일 실시예는 상기 열처리 부재(300)로 레이저 스캐너를 포함한다. 레이저 스캐너가 조사하는 레이저 빔(beam)은 좁은 영역에 상대적으로 큰 에너지를 부여할 수 있어, 결정화, 액티베이션, 탈수소 공정등에 이용된다.
특히, 본 발명에서 레이저 스캐너를 사용하는 경우, 상기 이온이 주입된 테스트 패턴(TP-I)에 대해서만 국소적으로 열처리할 수 있다. 상기 레이저 스캐너에 의한 열처리는 상기 테스트 영역(TA)에 인접하여 형성된 표시기판(DP)은 물론, 상기 열처리 대상이 되는 테스트 패턴(TP)과 인접한 다른 테스트 패턴(TP)에 영향을 주지 않는다. 따라서, 영역별로 선택적인 열처리 및 활성화(액티베이션) 공정이 가능해진다.
도 8에 도시된 것과 같이, 상기 레이저 스캐너는 상기 구동 부재(200)에 의해 상기 테스트 영역(TA)으로 이동된다. 상기 테스트 영역(TA) 중 이온이 주입된 테스트 패턴(TP-I)상에 레이저 빔(beam)을 조사한다. 상기 레이저 스캐너는 필요에 따라 상기 레이저 스캐너와 상기 이온이 주입된 테스트 패턴(TP-I) 사이의 이격거리를 조절하기 위해 상하로 이동될 수 있다. 또한, 상기 레이저 스캐너는 조사영역의 면적에 따라, 상기 테스트 패턴(TP) 상부를 이동하며 상기 레이저 빔을 조사할 수 있다.
열처리를 통해 상기 이온이 주입된 테스트 패턴(TP-I)은, 주입된 이온이 다결정 실리콘의 격자 내부로 확산되어, 활성화된 테스트 패턴(TP-S)이 된다.
도 9에서는 저항측정 부재(400)에 의한 상기 활성화된 테스트 패턴(TP-S)의 저항측정 단계를 도시하였다. 상기 활성화된 테스트 패턴(TP-S) 상부에 저항측정 부재(400)가 위치한다. 상기 저항측정 부재(400)는 상기 헤드(226)에 장착되어 상기 구동 부재(200)에 의해 임의의 위치로 이동될 수 있음은 앞서 설명하였다.
이온주입 정도를 판단하기 위한 방법의 하나로, 상기 주입된 이온의 농도를 직접적으로 알 수 있는 홀 이펙트(Hall Effect) 측정법이 있다. 상기 홀 이펙트 측정법은 불순물의 농도를 즉각적으로 측정할 수 있는 대신, 항상 샘플을 파괴해야 하는 단점을 지닌다.
따라서, 본 발명에서는 면저항 측정을 통해 간접적으로 이온주입 정도를 평가하는 방법을 택한다. 상기 저항측정 부재(400)를 이용하여 상기 테스트 패턴(TP)의 면저항을 측정하고, 이를 통해 비저항을 계산하여 상기 테스트 패턴(TP)의 이온주입량을 판단할 수 있다.
일반적으로 저항(R)은 다음 식과 같이 표현된다. 여기서 상기 테스트 패턴(TP)의 두께는 t, 폭은 w, 길이는 ℓ, 테스트 패턴(TP)의 비저항(specific resistance)은 ρ로 나타낸다.
R = Rs·ℓ/w, (Rs = ρ/t)
여기서 Rs를 면저항(sheet resistance; Rs)이라 하며, 단위로는 [Ω/sq]를 사용한다. 상기 테스트 패턴(TP)인 상기 다결정 실리콘 층의 두께t를 안다면, 비저항(ρ)을 알 수 있다. 상기 비저항(ρ)은 상기 테스트 패턴(TP)에 도핑된 불순물 농도, 즉 이온의 주입량을 측정하는데 중요한 파라미터이다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치는 상기 저항측정 부재(400)로 4-탐침-프로브를 포함한다. 상기 4-탐침-프로브에 의한 저항 측정법은 간단하면서도 제작공정 중에도 손쉽게 측정할 수 있으며, 높은 정밀도로 측정이 가능하기 때문에 현재 널리 사용되고 있는 측정법이다.
상기 4-탐침-프로브는 일렬로 배치된 4개의 프로브 니들(niddle)을 구비한다. 상기 4-탐침-프로브는 하강하여 상기 4개의 프로브 니들을 상기 활성화된 테스트 패턴(TP-S)에 접촉시킨다.
상기 4개의 프로브 니들은 각각 소정의 소정의 간격들(S1, S2, S3)로 이격되어 상기 테스트 패턴에 접촉한다. 상기 4개의 프로브 니들 중 2개의 외측 프로브 니들은 전류원에 연결되고, 2개의 내측 프로브 니들은 전압계에 연결된다. 상기 저항 측정단계에서 일정한 전류가 외측 프로브 니들의 사이로 흐르고, 이때 발생하는 전압차가 내측 프로브 니들에 의해 측정된다. 측정된 전압-전류 관계는 프로브 사이의 저항과 상기 활성화된 테스트 패턴(TP-S)의 비저항에 의존한다.
본 발명의 실시예가 포함하는 저항측정 단계는, 상기 테스트 패턴(TP)의 저항(R)을 측정하여 기준 저항과 비교하는 방법, 또는 상기 테스트 패턴(TP)의 면저항(Rs)을 측정하여 비저항을 기준 비저항과 비교하는 방법에 의해 행해질 수 있다.
저항측정단계는 상기 이온이 주입된 테스트 패턴(TP-I) 별로 상기 열처리 단계 후 연속적으로 진행될 수 있으며, 이온이 주입된 각 테스트 패턴(TP-I)들이 열처리 단계를 모두 거치고, 이 후, 활성화된 테스트 패턴(TP-S)들에 대해 순차적으로 진행될 수 있다.
상기 작업기판(SP)이 복수 개의 테스트 영역(TA)을 구비한 경우에도, 상기 열처리 부재(300) 및 상기 저항측정 부재(400)는 상기 구동 부재(200)에 의해 각 테스트 영역(TA)의 상부로 이동할 수 있다. 따라서, 상기 작업기판(SP)상의 임의의 위치에 선택적인 열처리가 가능하며, 임의의 위치에서의 이온주입 정도를 평가할 수 있다.
또한, 별도로 구비된 상기 테스트 영역(TA)을 통해, 상기 4-탐침-프로브에 의한 상기 표시기판의 훼손을 방지할 수 있다. 상기 4-탐침-프로브는 저항측정을 위해 필수적으로 상기 피검사체와 접촉한다. 이 과정에서 표면 손상이 발생할 수 있으며, 후속공정에도 영향을 미칠 수 있다. 상기 표시기판(DP)과 구분되는 별도의 영역에 상기 테스트 영역(TA)을 구비한 상기 작업기판(SP)을 사용함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 검사방법은 상기 표시기판(DP)의 손상을 방지할 수 있다.
상기 구동 부재(200), 상기 열처리 부재(300) 및 상기 저항측정 부재(400)를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 검사장치 및 이를 이용한 이온주입 검사방법은 상기 표시기판(DP)의 반도체층(AL)에 대한 이온주입 검사를 상기 표시기판(DP)에 영향을 주지 않고 실시간으로 수행할 수 있다.
이온주입 불량이 발생한 경우 후속공정으로의 진입을 차단할 수 있고, 추가적인 이온주입공정을 진행함으로써 공정의 보완도 가능하다. 제조 공정단계에 따라 다양한 피드백이 가능하며, 이를 통해, 불필요한 공정을 줄일 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
SP: 작업기판 DP: 표시기판
TA: 테스트 영역 PX: 화소
DL: 데이터라인 PL: 구동라인
VG: 게이트전압 VD: 데이터전압
TR-S: 스위칭소자 TR-D: 구동소자
Cap: 커패시터 ELVDD: 제1 전원전압
ELVSS: 제2 전원전압 OLED: 유기발광다이오드
100: 스테이지 100-S: 기판 안착면
110: X축 가이드 레일 200: 구동 부재
210: X축 이동부 220: Y축 이동부
222: 수평부재 224: Y축 가이드 레일
226: 헤드 230: Z축 이동부
300: 열처리 부재 400: 저항측정 부재
GL: 게이트라인 AL: 반도체층
GE: 게이트전극 TP: 테스트 패턴
TP-I: 이온이 주입된 테스트 패턴 TP-S: 활성화된 테스트 패턴

Claims (12)

  1. 복수 개의 표시기판들과 이온이 주입된 테스트 패턴을 적어도 하나 이상 포함하는 작업기판을 안착시키는 스테이지;
    상기 이온이 주입된 테스트 패턴을 활성화시키는 열처리 부재;
    상기 활성화된 테스트 패턴의 저항을 측정하는 저항측정 부재; 및
    상기 열처리 부재와 상기 저항측정 부재의 위치를 변경시키는 구동 부재를 포함하는 이온주입 검사장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 부재는 상기 열처리 부재 및 상기 저항측정 부재를 X축, Y축, Z축으로 각각 이동시키는 X축 이동부, Y축 이동부, Z축 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 검사장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 작업기판은 상기 이온이 주입된 테스트 패턴이 배치된 테스트 영역을 적어도 하나 이상 포함하고,
    상기 테스트 영역에는 제1 테스트 패턴과 제2 테스트 패턴이 배치되고,
    상기 제1 테스트 패턴은 상기 제2 테스트 패턴과 동일한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 이온주입 검사장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 작업기판은 복수 개의 테스트 영역을 포함하고,
    상기 복수 개의 테스트 영역들은 상기 작업기판의 테두리영역을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 이온주입 검사장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 이온이 주입된 테스트 패턴은 이온이 주입된 다결정 실리콘 패턴이고,
    상기 표시기판들 각각은 상기 이온이 주입된 테스트 패턴과 동일한 반도체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입 검사장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 열처리 부재는 레이저 스캐너인 것을 특징으로 하는 이온주입 검사장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 저항측정 부재는 4-탐침-프로브인 것을 특징으로 하는 이온주입 검사장치.
  8. 복수 개의 표시기판들과 이온이 주입된 테스트 패턴을 적어도 하나 이상 포함하는 작업기판을 스테이지에 안착시키는 단계;
    열처리 부재로 상기 이온이 주입된 테스트 패턴을 열처리하는 단계; 및
    저항측정 부재로 상기 열처리된 테스트 패턴의 저항값을 측정하는 단계를 포함하는 이온주입 검사방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 작업기판은 이온이 주입된 복수 개의 테스트 패턴들을 포함하고,
    상기 테스트 패턴의 저항값은 열처리된 복수 개의 테스트 패턴들의 저항값들의 평균값인 것을 특징으로 하는 이온주입 검사방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 저항측정 단계는 상기 이온이 주입된 복수 개의 테스트 패턴들에 대한 열처리 단계가 종료된 후 진행되는 것을 특징으로 하는 이온주입 검사방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 열처리 부재는 레이저 스캐너인 것을 특징으로 하는 이온주입 검사방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 저항측정 부재는 4-탐침-프로브인 것을 특징으로 하는 이온주입 검사방법.
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KR20200001656A (ko) * 2018-06-27 2020-01-07 삼성디스플레이 주식회사 발광 표시 장치의 제조 장치

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