KR20140142856A - 레이저 장치 및 이를 이용한 결정화 방법 - Google Patents
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Abstract
레이저 장치는 레이저 스테이지 및 콘트롤러를 포함한다. 상기 레이저는 레이저 구동전압에 따라 타겟의 일부에 선택적으로 레이저빔을 조사하되 레이저빔의 조사강도가 10ns 이내의 기간 내에 안정화된다. 상기 스테이지는 스테이지 구동전압에 따라 상기 타겟과 상기 레이저의 상대위치를 변경시킨다. 상기 콘트롤러는 상기 스테이지에 상기 스테이지 구동전압을 인가하고, 상기 레이저에 상기 레이저 구동전압을 인가한다. 따라서 정밀한 가공이 가능하고, 수율이 향상된다.
Description
본 발명은 레이저 장치 및 이를 이용한 결정화 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 정밀도가 향상된 레이저 장치 및 이를 이용하여 수율이 향상되는 결정화 방법에 관한 것이다
표시장치는 통상적으로 유기 발광 소자, 이를 구동하기 위한 박막트랜지스터 및 이들에 연결되는 각종 배선들을 포함한다. 박막트랜지스터는 반도체 패턴을 포함한다. 일반적으로 표시장치의 박막트랜지스터에 사용되는 반도체 패턴은 아몰퍼스 실리콘, 폴리실리콘 등을 포함한다.
아몰퍼스 실리콘을 이용한 박막트랜지스터는 제조방법은 단순하지만, 전기전도도, 응답속도 등의 낮다. 반면에 폴리실리콘을 이용한 박막트랜지스터는 제조방법이 복잡하지만 전기전도도, 응답속도 등이 높다.
유기발광표시장치와 같은 자체발광타입의 표시장치는 박막트랜지스터의 전기적 특성에 따라 화질의 차이가 발생한다. 따라서 유기발광표시장치의 일부 소자들은 폴리실리콘을 이용한 박막트랜지스터가 사용된다.
기판 상에 폴리실리콘을 생성하는 방법은 일반적으로 기판 상에 아몰퍼스 실리콘층을 형성한 후에 형성된 아몰퍼스 실리콘층을 결정화하여 폴리실리콘을 생성한다.
아몰퍼스 실리콘을 폴리실리콘으로 결정화하는 방법은 챔버 내에서 열을 가하는 방법, 레이저를 조사하는 방법 등이 있다.
챔버 내에서 열을 가하는 방법에서는, 기판을 전체적으로 가열하기 때문에 다른 소자들의 물리적 특성이 변하는 문제점이 있다.
레이저를 조사하는 방법에서는, 아몰퍼스 실리콘만을 가열하는 장점이 있으나, 레이저의 발광특성에 따라 생성된 폴리실리콘의 정밀도가 저하된다. 특히 아몰퍼스 실리콘과 폴리실리콘이 공존하는 기판을 생성하는 경우, 결정화의 정밀도가 낮아서 표시장치에서 검은 선(Black Line)과 같은 불량이 표시된다.
본 발명의 일 목적은 정밀도가 향상된 레이저 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 레이저 장치를 이용하여 수율이 향상되는 결정화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 레이저 장치는 레이저 스테이지 및 콘트롤러를 포함한다. 상기 레이저는 레이저 구동전압에 따라 타겟의 일부에 선택적으로 레이저빔을 조사하되 레이저빔의 조사강도가 10ns 이내의 기간 내에 안정화된다. 상기 스테이지는 스테이지 구동전압에 따라 상기 타겟과 상기 레이저의 상대위치를 변경시킨다. 상기 콘트롤러는 상기 스테이지에 상기 스테이지 구동전압을 인가하고, 상기 레이저에 상기 레이저 구동전압을 인가한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 레이저는 발전된 엑시머 레이저 어닐링(Advanced Excimer Laser Annealing; AELA) 방식으로 상기 레이저빔을 조사할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 타겟은 베이스층 및 상기 베이스층 상에 배치된 실리콘층을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 타겟은 상기 레이저빔이 조사되는 조사영역 및 상기 레이저빔이 조사되지 않는 비조사영역을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 조사영역에는 폴리실리콘이 형성되고 상기 비조사영역에는 아몰퍼스 실리콘이 배치되며, 상기 타겟은 상기 조사영역과 상기 비조사영역의 사이에 배치되며 폴리실리콘과 아몰퍼스 실리콘이 혼합된 전이영역을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 콘트롤러는 단일모듈구조를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 콘트롤러는 입력신호에 따라 상기 레이저 구동전압 및 상기 스테이지 구동전압을 생성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 콘트롤러는 레이저 구동신호와 보상신호를 혼합하여 상기 레이저 구동전압을 생성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 레이저 구동신호를 생성하는 정보처리유닛, 상기 레이저 구동전압을 생성하는 레이저 구동유닛, 및 상기 스테이지 구동전압을 생성하는 스테이지 구동유닛을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 콘트롤러는 스테이지 구동신호를 상기 스테이지 구동전압으로 변경할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 스테이지 구동신호는 상기 스테이지 구동전압과 시작점이 서로 다를 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 스테이지 구동전압의 시작점은 상기 스테이지 구동신호의 시작점보다 선행할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 스테이지는 상기 기판의 위치를 제어하는 위치제어부, 및 상기 기판의 가속도를 제어하는 가속도제어부를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 레이저 조사방법에 있어서, 레이저 구동전압에 따라 타겟의 일부에 선택적으로 레이저빔을 조사하는 레이저, 스테이지 구동전압에 따라 상기 타겟과 상기 레이저의 상대위치를 변경시키는 스테이지, 및 상기 스테이지에 상기 스테이지 구동전압을 인가하고, 상기 레이저에 레이저 구동전압을 인가하는 콘트롤러를 포함하는 레이저 장치를 이용하여 레이저를 조사한다. 상기 레이저 조사방법에 있어서, 상기 스테이지 구동전압에 따라 상기 스테이지를 구동한다. 이어서, 레이저 구동신호와 보상신호를 이용하여 상기 레이저 구동전압을 생성한다. 이후에, 상기 레이저 구동전압에 따라 생성된 상기 레이저빔을 상기 타겟에 조사한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 레이저빔을 상기 타겟에 조사하는 단계는, 상기 스테이지를 수평방향으로 이동시키면서 상기 타겟의 조사영역에 상기 레이저빔을 조사하는 단계 및 상기 레이저빔의 조사를 중단시킨 후에 상기 스테이지를 수직방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 보상신호는 상기 레이저 구동신호가 구동되는 초기에만 양의 값을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 보상신호는 상기 레이저 구동신호의 구동시점(Rising Time)으로부터 100ns의 구간 동안 인가될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 보상신호는 상기 레이저 구동신호의 구동시점에 가장 높은 값을 가지며 시간이 경과하면 감소할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 레이저빔의 조사강도는 10ns 이내에 안정화될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 스테이지를 구동하는 시작점은 상기 레이저빔을 조사하는 시작점과 서로 다를 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 레이저 장치의 초기응답속도를 향상시켜서 정밀한 가공이 가능하다. 또한 이러한 레이저 장치를 이용하여 기판의 결정화불량이 감소한다. 따라서, 표시기판에서 검은 선과 같은 불량이 감소되어 화질이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 장치를 이용한 결정화 방법을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 레이저 장치를 이용한 결정화 방법을 나타내는 단면도이다.
도 4a는 도 1의 콘트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 4b는 도 1의 스테이지를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 신호 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 도 1에 도시된 레이저 장치의 신호들 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 신호들 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 신호들 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 장치를 이용한 결정화 방법을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 레이저 장치를 이용한 결정화 방법을 나타내는 단면도이다.
도 4a는 도 1의 콘트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 4b는 도 1의 스테이지를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 신호 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 도 1에 도시된 레이저 장치의 신호들 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 신호들 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 신호들 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 표시장치 및 그 제조방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
본 명세서에 있어서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이며, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접촉되어"있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접촉되어 있을 수도 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접촉되어"있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지는 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 레이저 장치는 스테이지(20), 레이저(30), 카메라(35), 입력장치(40), 디스플레이 장치(50) 및 콘트롤러(100)를 포함한다.
스테이지(20) 상에는 레이저가 조사될 타겟이 배치된다. 본 실시예에서 레이저가 조사될 타겟은 기판(10)을 포함한다.
레이저(30)는 스테이지(20) 상에 배치되어 기판(10) 상에 레이저빔(31)을 조사한다. 레이저빔(31)은 엑시머 레이저, CW 레이저(연속파 레이저) 등을 포함한다. 본 실시예에서, 스테이지(20)와 레이저(30)의 상대위치가 조절되어, 기판(10) 상의 원하는 위치에 레이저빔(31)이 조사된다.
카메라(35)는 레이저(30)의 측면 또는 하면 상에 배치되어, 레이저(30) 하부의 영상을 촬영한다. 본 실시예에서, 카메라(35)를 이용하여 레이저(30)와 스테이지(20) 사이의 상대위치를 감지할 수 있다.
입력장치(40)는 입력작용에 따라 입력신호를 생성한다. 입력장치(40)에서 생성된 입력신호는 콘트롤러(100)로 전송된다. 상기 입력작용은 스테이지(20)와 레이저(30) 사이의 상대위치의 제어, 디스플레이장치(50)에 표시되는 영상의 제어, 레이저(30)의 구동제어, 카메라(35)의 구동제어 등을 포함한다.
디스플레이장치(50)는 카메라(35)에 의해 촬영된 영상을 표시한다. 사용자는 디스플레이장치(50)에 표시된 영상을 보면서 입력장치(40)를 통하여 적절한 입력작용을 수행한다.
콘트롤러(100)는 카메라(35)에서 촬영된 영상을 영상신호로 변경하여 디스플레이장치(50)로 인가한다. 또한, 콘트롤러(100)는 입력장치(40)로부터 입력신호를 인가받아 레이저(30) 및 스테이지(20)를 구동한다. 즉, 콘트롤러(100)는 입력신호에 따라 레이저(30)와 스테이지(20) 사이의 상대위치, 레이저(30)의 동작 등을 제어한다.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 장치를 이용한 결정화 방법을 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 레이저 장치를 이용한 결정화 방법을 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판(10)은 베이스층(10b) 및 실리콘층(10a)을 포함한다.
본 실시예에서 베이스층(10b)은 균일한 두께를 갖는 평판형상을 가지며, 절연기판을 포함한다. 베이스층(10b)에 사용되는 절연기판은 폴리에스테르, 에폭시 수지 등의 합성수지, 세라믹, 유리 등의 무기물을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 베이스층(10b)은 도전성 패턴, 절연막 등의 다양한 소자들을 더 포함하며 다양한 형상을 가질 수도 있다.
실리콘층(10a)은 베이스층(10b) 상에 배치된다. 실리콘층(10a)은 폴리실리콘, 아몰퍼스 실리콘 및 이들이 혼합된 혼합실리콘을 포함한다.
본 실시예에서, 실리콘층(10a)은 레이저빔(31)이 조사되는 조사영역(R1), 레이저빔(31)이 조사되지 않는 비조사영역(R3) 및 조사영역(R1)과 비조사영역(R3)의 사이에 배치되는 경계영역(R2)을 포함한다. 예를 들어, 조사영역(R1)과 비조사영역(R3)은 서로 교호하는 줄무늬(strip shape) 형상으로 배열될 수 있다.
본 실시예에서, 스테이지(20)와 레이저(30) 사이의 상대위치를 조절하여, 레이저빔(31)이 실리콘층(10a)의 조사영역(R1)에만 조사된다. 레이저빔(31)이 실리콘층(10a)의 조사영역(R1)에 조사되는 경우, 조사영역(R1) 내에 있는 아몰퍼스 실리콘이 결정화되어 폴리실리콘으로 변경된다.
레이저빔(31)의 가장자리는 중심부에 비해 레이저빔(31)의 강도가 약해서 아몰퍼스 실리콘의 결정화가 불충분해진다. 따라서 조사영역(R1)의 가장자리에 배치된 경계영역(R2) 내에는 아몰퍼스 실리콘과 폴리실리콘이 혼합되어 배치된다.
본 실시예에서, 레이저빔(31)은 발전된 엑시머 레이저 어닐링(Advanced Excimer Laser Annealing; AELA) 방식으로 선택적으로 조사되어, 조사영역(R1)과 비조사영역(R3)이 혼재된다. 다른 실시예에서, 레이저빔(31)이 엑시머 레이저 어닐링(Excimer Laser Annealing; ELA) 방식, CW 레이저 방식 등으로 조사될 수도 있다.
본 실시예에서, 레이저 장치는 아몰퍼스 실리콘을 폴리실리콘으로 변환하는데 사용되었으나, 레이저 장치는 다른 물질의 특성을 변경시키는데에도 사용될 수 있다.
도 4a는 도 1의 콘트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 4a를 참조하면, 콘트롤러(100)는 정보처리유닛(110), 스테이지 구동유닛(120) 및 레이저 구동유닛(130)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 콘트롤러(100)는 단일모듈구조로 형성된다. 예를 들어, 상기 콘트롤러(100)는 상기 정보처리유닛(110), 상기 스테이지 구동유닛(120) 및 상기 레이저 구동유닛(130)이 일체로 형성된다.
정보처리유닛(110)은 입력장치(40)로부터 입력신호(IN) 및 카메라(35)로부터 영상신호(IMG)를 인가받아, 영상신호(IMG), 스테이지 구동신호(STAGE) 및 레이저 구동신호(LASER)를 각각 디스플레이장치(50), 스테이지 구동유닛(120) 및 레이저 구동유닛(130)으로 인가한다.
정보처리유닛(110)은 스테이지 구동신호 생성부(112), 레이저 구동신호 생성부(114), 입력신호 처리부(116) 및 영상신호 처리부(118)를 포함한다.
입력신호 처리부(116)는 입력신호(IN)를 인가받아 스테이지 구동신호 생성부(112), 레이저 구동신호 생성부(114) 및 영상신호 처리부(118)를 제어하여 스테이지 구동신호(STAGE), 레이저 구동신호(LASER) 및 영상신호(IMG)가 스테이지 구동신호 생성부(112), 레이저 구동신호 생성부(114) 및 영상신호 처리부(118)로부터 출력되도록 한다.
스테이지 구동신호 생성부(112)는 입력신호 처리부(116)에 입력된 입력신호(IN)가 스테이지 구동정보를 포함하는 경우, 스테이지 구동신호(STAGE)를 생성한다. 스테이지 구동신호 생성부(112)로부터 생성된 스테이지 구동신호(STAGE)는 스테이지 구동유닛(120)에 인가된다. 일반적으로 AELA 방식의 레이저 장치에 있어서는 스테이지를 구동하기 위하여 스테이지의 가감속을 제어하는 모듈과 스테이지의 위치를 제어하는 모듈을 별도로 포함한다. 그러나 본 실시예에서 스테이지 구동신호 생성부(112)는 스테이지의 가감속 및 스테이지의 위치를 동시에 제어한다.
레이저 구동신호 생성부(114)는 입력신호 처리부(116)에 입력된 입력신호(IN)가 레이저 구동정보를 포함하는 경우, 레이저 구동신호(LASER)를 생성한다. 레이저 구동신호 생성부(114)로부터 생성된 레이저 구동신호(LASER)는 레이저 구동유닛(130)에 인가된다.
영상신호 처리부(118)는 입력신호 처리부(116)에 입력된 입력신호(IN)가 영상제어정보를 포함하는 경우, 카메라(35)로부터 입력받은 영상신호(IMG)를 디스플레이장치(50)로 출력한다.
스테이지 구동유닛(120)은 정보처리유닛(110)의 스테이지 구동신호 생성부(112)로부터 생성된 스테이지 구동신호(STAGE)를 인가받아 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)을 생성한다. 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)은 스테이지(20)에 인가된다.
스테이지(20)는 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)에 따라 상부에 배치된 기판(10)의 위치를 변경한다. 본 실시예에서, 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)은 가로축 구동성분 및 세로축 구동성분을 포함하여, 기판(10)을 가로방향 또는 세로방향으로 이동시킨다.
도 4b는 도 1의 스테이지를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 4b를 참조하면, 스테이지(20)는 가감속 제어부(122) 및 위치 제어부(124)를 포함한다. 본 실시예에서, 가감속 제어부(122)와 위치 제어부(124)는 별도의 모듈로 나뉘지 않고 스테이지 구동유닛(120) 내에 일체로 형성된다.
가감속 제어부(122)는 기판(10)의 가속 및 감속을 제어하여 기판(10)의 속도를 조절한다. 예를 들어, 도 2를 다시 참조하면, 레이저빔(31)이 기판(10)의 조사영역(R1)에 조사되는 시작점보다 선행하여 기판(10)를 가속시키고, 레이저빔(31)이 기판(10)의 조사영역(R1)에 조사되는 종료점보다 후행하여 기판(10)를 감속히킨다.
위치 제어부(124)는 기판(10)의 위치를 제어하여 레이저빔(31)의 위치를 하나의 조사영역(R1)의 종료점에서 인접하는 조사영역(R1)의 시작점 쪽으로 이동시킨다.
도 1 및 도 4a를 다시 참조하면, 레이저 구동유닛(130)은 정보처리유닛(110)의 레이저 구동신호 생성부(114)로부터 생성된 레이저 구동신호(LASER)를 인가받아 레이저 구동전압(LASER_COMP)을 생성한다.
본 실시예에서, 레이저 구동유닛(130)은 레이저 구동신호 분석부(132) 및 보상신호 생성부(134)를 포함한다.
레이저 구동신호 분석부(132)는 레이저 구동신호(LASER)를 분석하여 보상신호의 특성을 결정한다. 예를 들어, 레이저 구동신호 분석부(132)는 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점(Rising Time), 강도 등의 특성을 추출한다.
보상신호 생성부(134)는 레이저 구동신호 분석부(132)에 의해 분석된 보상신호의 특성에 따라 보상신호를 생성한다. 예를 들어, 보상신호 생성부(134)에 의해 생성되는 보상신호의 구동시점은 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점과 동일하게 맞춰지고, 보상신호의 진폭은 레이저 구동신호(LASER)의 강도에 비례하여 증가된다.
레이저 구동유닛(130)은 레이저 구동신호(LASER)와 보상신호를 혼합하여 레이저 구동전압(LASER_COMP)을 생성한다.
레이저(30)는 레이저 구동전압(LASER_COMP)에 따라 레이저빔(31)의 조사여부 및 조사강도를 변경한다.
다른 실시예에서, 스테이지(20)와 레이저(30)가 각각 가로방향 및 세로방향 중에서 서로 다른 방향으로 이동할 수도 있다. 즉, 스테이지(20)는 가로방향으로만 이동하고, 레이저(30)는 세로방향으로만 이동할 수 있다. 다른 실시예로서, 스테이지는 세로방향으로만 이동하고, 레이저는 가로방향으로만 이동할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 신호 및 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 4a 및 도 5를 참조하면, 레이저 구동유닛(130)은 보상신호를 생성하지 않는다. 보상신호가 생성되지 않는 경우, 레이저(30)로부터 조사된 레이저빔(31)의 조사강도(V_LASER)는 초기에 불안정한 구간이 나타난다. 레이저(30)로부터 조사된 레이저빔(31)의 조사강도(V_LASER)가 추기에 불안정한 이유는, 레이저(30) 자체가 구동되는 초기에는 레이저(30)의 부품들이 충분히 예열되지 못하기 때문이다. 레이저(30)가 충분히 예열되지 못하는 경우, 에너지손실이 발생하여 레이저빔(31)의 강도가 저하된다. 본 실시예에서, 레이저빔(31)이 불안정한 구간은 100ns이다.
또한 스테이지 구동유닛(120)은 스테이지 구동신호(STAGE)와 동기된(Synchronized) 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)을 생성한다. 즉, 본 실시예에서 스테이지 구동신호(STAGE)와 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)의 시작점은 동일하다. 그러나 스테이지(20)가 구동되는 초기에는 가속도가 인가되는 구간으로 기판(10)이 이동하는 속도가 균일하지 않다. 기판(10)가 이동하는 속도가 균일하지 않은 상태에서 레이저빔(31)이 조사되는 경우, 아몰퍼스 실리콘에 조사되는 레이저빔(31)의 에너지가 불균일해진다.
도 6은 도 1에 도시된 레이저 장치의 신호들 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 4a 및 도 6을 참조하면, 레이저 구동유닛(130)의 레이저 구동신호 분석부(132)는 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점(Rising Time) 및 강도를 결정한다. 본 실시예에서, 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점(Rising Time)은 레이저 구동신호(LASER)가 기저상태이다가 구동상태로 변화되는 시점에 대응된다.
레이저 구동유닛(130)의 보상신호 생성부(134)는 보상신호 없이 생성된 레이저빔(31)의 조사강도가 불안정한 구간(도 5의 100ns)을 진폭으로 하는 보상신호(LASER_C)를 생성한다. 본 실시예에서, 보상신호(LASER_C)의 강도는 100ns 동안 일정하게 유지되다가, 100ns가 지나는 시점부터 0으로 되돌아간다. 즉, 보상신호(LASER_C)의 강도는 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점으로부터 100ns의 기간 동안에만 일정한 양의 값을 갖는다. 예를 들어, 보상신호(LASER_C)의 강도는 보상신호 없이 생성된 레이저빔(31)의 조사강도가 불안정한 구간의 길이가 길어질수록 증가한다.
레이저 구동유닛(130)은 레이저 구동신호(LASER)와 보상신호(LASER_C)를 혼합하여 레이저 구동전압(LASER_COMP)을 생성한다. 생성된 레이저 구동전압은 구동시점부터 100ns의 구간 동안 레이저 구동신호(LASER) 보다 보상신호(LASER_C)의 강도만큼 증가된 강도를 갖는다.
보상신호(LASER_C)를 이용하는 레이저(30)의 조사강도는 초기부터 안정적인 강도를 갖는다. 예를 들어, 레이저(30)의 조사강도는 10ns의 시점에 4V의 전압에 대응된다. 레이저 구동전압(LASER_COMP)이 보상신호(LASER_C)를 포함하는 경우, 레이저빔(31)이 조사되는 초기에 레이저(30)에 높은 전압이 인가된다. 레이저빔(31)이 조사되는 초기에 레이저(30)에 높은 전압이 인가되는 경우, 레이저(30)의 부품들이 충분히 예열되지 못하더라도 레이저빔(31)이 조사되는 초기의 에너지손실이 보상된다. 따라서 레이저빔(31)의 강도가 저하되지 않는다. 본 실시예에서, 레이저빔(31)은 10ns 이내의 짧은 시간 내에 안정적인 강도를 나타낸다.
또한 스테이지 구동유닛(120)은 스테이지 구동신호(STAGE)로부터 기판(10)의 가속시간(T_acc)만큼 선행하는 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)을 생성한다. 예를 들어, 가속시간(T_acc)는 10ns 내지 100ns이다. 본 실시예에서, 스테이지 구동신호(STAGE)는 레이저 구동신호(LASER)와 시작점이 동일하고, 스테이지 구동신호(STAGE)는 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)고 시작점이 서로 다르다. 본 실시예에서, 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)이 스테이지 구동신호(STAGE)보다 기판(10)의 가속시간(T_acc)만큼 선행하기 때문에, 레이저빔(31)이 조사되는 시점이 되면 기판(10)가 이미 충분한 속도로 가속된다. 즉, 스테이지(20)가 구동되는 초기에 기판(10)이 이동하는 속도가 균일하지 않은 시기에는 레이저빔(31)이 조사되지 않는다. 따라서 기판(20)이 충분한 속도로 가속된 이후에 레이저빔(31)이 조사되어 아몰퍼스 실리콘에 조사되는 레이저빔(31)의 에너지가 균일해진다. 다른 실시예에서, 레이저 구동신호(LASER)와 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)의 시작점이 동일하거나 반대로 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)이 스테이지 구동신호(STAGE)보다 후행할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 신호들 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 4a 및 도 7을 참조하면, 레이저 구동유닛(130)의 레이저 구동신호 분석부(132)는 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점(Rising Time) 및 강도를 결정한다. 본 실시예에서, 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점(Rising Time)은 레이저 구동신호(LASER)가 기저상태이다가 구동상태로 변화되는 시점에 대응된다.
레이저 구동유닛(130)의 보상신호 생성부(134)는 보상신호 없이 생성된 레이저빔(31)의 조사강도가 불안정한 구간(도 5의 100ns)을 진폭으로 하는 보상신호를 생성한다. 본 실시예에서, 보상신호(LASER_C)의 강도는 전반부 50ns 동안 제1 강도(Int_1)로 유지되다가, 후반부 50ns 동안에는 전반부 50ns에서의 강도보다 줄어든 제2 강도(Int_2)로 유지되며, 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점으로부터 100ns가 지나는 시점부터 0으로 되돌아간다. 즉, 보상신호(LASER_C)의 강도는 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점으로부터 100ns의 기간을 둘로 나누어 전반부에서의 제1 강도(Int_1)가 후반부에서의 제2 강도(Int_2)보다 높은 값을 갖는다. 보상신호(LASER_C)의 강도가 전반부에서 후반부에서보다 더 높을 값을 갖는 경우, 레이저빔(31)의 조사강도가 보다 빠른 시간내에 안정될 수 있다.
레이저 구동유닛(130)은 레이저 구동신호(LASER)와 보상신호(LASER_C)를 혼합하여 레이저 구동전압(LASER_COMP)을 생성한다. 생성된 레이저 구동전압은 구동시점부터 100ns의 구간 동안 레이저 구동신호(LASER) 보다 보상신호(LASER_C)의 강도만큼 증가된 강도를 갖는다. 즉, 레이저 구동전압(LASER_COMP)은 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점으로부터 50ns까지는 제1 강도(Int_1) 만큼 증가된 강도를 가지며, 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점으로부터 50ns로부터 100ns까지의 구간 동안에는 제2 강도(Int_2)만큼 증가된 강도를 가지다가, 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점으로부터 100ns 이후의 구간에서는 원레의 레이저 구동신호(LASER)의 강도를 갖는다.
보상신호(LASER_C)를 이용하는 레이저(30)의 조사강도는 초기부터 안정적인 강도를 갖는다. 레이저 구동전압(LASER_COMP)이 2단 강도를 갖는 보상신호(LASER_C)를 포함하는 경우, 레이저빔(31)이 조사되는 초기에 레이저(30)에 높은 전압이 집중적으로 인가된다. 레이저빔(31)이 조사되는 초기에 레이저(30)에 높은 전압이 인가되는 경우, 레이저(30)의 부품들이 충분히 예열되지 못하더라도 레이저빔(31)이 조사되는 초기의 에너지손실이 보상된다. 따라서 레이저빔(31)의 강도가 저하되지 않는다. 본 실시예에서, 레이저빔(31)은 10ns 이내의 짧은 시간 내에 안정적인 강도를 나타낸다.
스테이지 구동신호(STAGE) 및 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)은 도 7에 도시된 스테이지 구동신호 및 스테이지 구동전압과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 신호들 및 레이저 조사강도를 나타내는 타이밍도이다.
도 4a 및 도 8을 참조하면, 레이저 구동유닛(130)의 레이저 구동신호 분석부(132)는 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점(Rising Time) 및 강도를 결정한다. 본 실시예에서, 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점(Rising Time)은 레이저 구동신호(LASER)가 기저상태이다가 구동상태로 변화되는 시점에 대응된다.
레이저 구동유닛(130)의 보상신호 생성부(134)는 보상신호 없이 생성된 레이저빔(31)의 조사강도가 불안정한 구간(도 5의 100ns)을 진폭으로 하는 보상신호를 생성한다. 본 실시예에서, 보상신호(LASER_C)의 강도는 레이저 구동신호(laser)의 구동시점에서 가장 높은 값을 가지며, 시간이 경과할수록 감소한다가, 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점으로부터 100ns가 지나는 시점부터 0으로 되돌아간다. 예를 들어, 보상신호(LASER_C)의 강도는 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점에서 피크값을 가지며, 시간이 경과할수록 지수함수적으로 감소한다. 보상신호(LASER_C)의 강도가 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점에서 피크값을 가지며 시간이 경과할수록 감소하는 경우, 레이저빔(31)의 조사강도가 보다 빠른 시간내에 안정될 수 있다.
레이저 구동유닛(130)은 레이저 구동신호(LASER)와 보상신호(LASER_C)를 혼합하여 레이저 구동전압(LASER_COMP)을 생성한다. 생성된 레이저 구동전압은 구동시점부터 100ns의 구간 동안 레이저 구동신호(LASER) 보다 보상신호(LASER_C)의 강도만큼 증가된 강도를 갖는다. 즉, 레이저 구동전압(LASER_COMP)은 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점에서 가장 높은 값을 가지며, 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점으로부터 100ns가 경과할 때까지 점차 감소하다가, 레이저 구동신호(LASER)의 구동시점으로부터 100ns 이후의 구간에서는 원레의 레이저 구동신호(LASER)의 강도를 갖는다.
보상신호(LASER_C)를 이용하는 레이저빔(30)의 조사강도(V_LASER_COMP)는 초기부터 안정적인 강도를 갖는다. 레이저 구동전압(LASER_COMP)이 2단 강도를 갖는 보상신호(LASER_C)를 포함하는 경우, 레이저빔(31)이 조사되는 초기에 레이저(30)에 높은 전압이 집중적으로 인가된다. 레이저빔(31)이 조사되는 초기에 레이저(30)에 높은 전압이 인가되는 경우, 레이저(30)의 부품들이 충분히 예열되지 못하더라도 레이저빔(31)이 조사되는 초기의 에너지손실이 보상된다. 따라서 레이저빔(31)의 강도가 저하되지 않는다. 본 실시예에서, 레이저빔(31)은 10ns 이내의 짧은 시간 내에 안정적인 강도를 나타낸다.
스테이지 구동신호(STAGE) 및 스테이지 구동전압(STAGE_DRV)은 도 7에 도시된 스테이지 구동신호 및 스테이지 구동전압과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
표 1은 도 5의 실시예에 따른 레이저빔을 이용하여 생성된 폴리실리콘 패턴을 반도체 패턴으로 사용하는 표시장치 및 도 6의 실시예에 따른 레이저빔을 이용하여 생성된 폴리실리콘 패턴을 반도체 패턴으로 사용하는 표시장치의 불량률을 나타낸다. 생성된 표시장치들에 적용된 레이저빔이 기판을 스캔한 횟수는 414회이며, 생성된 표시장치들의 셀(Cell) 숫자는 138개이다.
| 구분 |
실험횟수 |
Black Line 발생 |
Cell 불량 |
||||
| Black Line 개수 |
Scan 수 |
불량률 |
불량갯수 |
Cell 수 |
불량률 |
||
| 도 5의 실시예 |
23회 |
28 |
414 |
6.7% |
20 |
138 |
14.5% |
| 도 6의 실시예 |
23회 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
도 4a, 도 5 및 표 1을 참조하면, 레이저빔이 안정화되는 시간이 100ns 정도인 경우, 생성된 표시장치들 중에서 검은선(Black Line) 불량이 발견된 개수는 28개이며, 셀(Cell)불량의 개수는 20개이다.
따라서 검은선 불량의 불량률은 6.7%이고, 셀불량의 불량률은 14.5%이다.
도 4a, 도 6 및 표 1을 참조하면, 레이저빔이 안정회되는 시간이 10ns 이내인 경우, 생성된 표시장치들 중에서 검은선 불량은 발견되지 않았으며, 셀불량도 발견되지 않았다.
도 5의 실시예와 같이 레이저빔이 안정화되는 시간이 100ns인 경우, 레이저빔이 동기화되는 편차는 1.2 내지 2.0의 값을 나타낸다. 그러나 도 6의 실시예와 같이 레이저빔이 안정화되는 시간이 10ns 이내인 경우, 레이저빔이 동기화되는 편차는 1.2 내지 1.5의 값을 나타냈다. 레이저빔이 동기화되는 편차가 감소할수록 레이저빔의 보다 정밀한 제어가 가능하다.
도 5의 실시예와 같이 레이저빔이 안정화되는 시간이 100ns인 경우, 레이저빔의 에너지 출력 산포가 0.18 내지 0.29의 값을 나타낸다. 그러나 도 6의 실시예와 같이 레이저빔이 안정화되는 시간이 10ns 이내인 경우, 레이저빔의 에너지 출력 산포가 0.19 내지 0.25의 값을 나타낸다. 레이저빔의 에너지 출력 산포의 범위가 감소할수록 레이저빔의 보다 정밀한 제어가 가능하다.
본 발명의 실시예들에서와 같이 레이저빔이 안정화되는 시간이 10ns 이내인 경우, 레이저빔의 정밀도가 향상된다. 따라서 레이저빔의 조사강도가 조기에 안정화되는 경우, 표시장치의 수율이 급격히 향상된다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허 청구 범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 레이저 장치의 초기응답속도를 향상시켜서 정밀한 가공이 가능하다. 또한 레이저빔의 조사강도가 10ns이내의 시간 내에 안정되기 때문에, 스테이지의 가감속 제어모듈과 스테이지 위치 제어모듈을 별도로 구성할 필요가 없다.
또한 이러한 레이저 장치를 이용하여 기판의 결정화불량이 감소한다. 따라서, 표시기판에서 검은 선과 같은 불량이 감소되어 화질이 향상된다.
10 : 기판 10a : 실리콘층
10b : 베이스층 12 : 폴리 실리콘
14 : 혼합 실리콘 16 : 아몰퍼스 실리콘
20 : 스테이지 22 : 스캔 방향
30 : 레이저 31 : 레이저빔
35 : 카메라 40 : 입력장치
50 : 디스플레이장치 100：콘트롤러
110 : 정보처리유닛 112 : 스테이지 구동신호 생성부
114 : 레이저 구동신호 생성부 116 : 입력신호 처리부
118 : 영상신호 처리부 120 : 스테이지 구동유닛
130 : 레이저 구동유닛 132 : 레이저 구동신호 분석부
134 : 보상신호 생성부 R1 : 조사(Irradiation) 영역
R2 : 경계 영역 R3 : 비조사 영역
IN : 입력신호 IMG : 영상신호
LASER : 레이저 구동신호 LASER_COMP : 레이저 구동전압
V_LASER : 레이저 조사강도
10b : 베이스층 12 : 폴리 실리콘
14 : 혼합 실리콘 16 : 아몰퍼스 실리콘
20 : 스테이지 22 : 스캔 방향
30 : 레이저 31 : 레이저빔
35 : 카메라 40 : 입력장치
50 : 디스플레이장치 100：콘트롤러
110 : 정보처리유닛 112 : 스테이지 구동신호 생성부
114 : 레이저 구동신호 생성부 116 : 입력신호 처리부
118 : 영상신호 처리부 120 : 스테이지 구동유닛
130 : 레이저 구동유닛 132 : 레이저 구동신호 분석부
134 : 보상신호 생성부 R1 : 조사(Irradiation) 영역
R2 : 경계 영역 R3 : 비조사 영역
IN : 입력신호 IMG : 영상신호
LASER : 레이저 구동신호 LASER_COMP : 레이저 구동전압
V_LASER : 레이저 조사강도
Claims (20)
- 레이저 구동전압에 따라 타겟의 일부에 선택적으로 레이저빔을 조사하되 레이저빔의 조사강도가 10ns 이내의 기간 내에 안정화되는 레이저;
스테이지 구동전압에 따라 상기 타겟과 상기 레이저의 상대위치를 변경시키는 스테이지; 및
상기 스테이지에 상기 스테이지 구동전압을 인가하고, 상기 레이저에 상기 레이저 구동전압을 인가하는 콘트롤러를 포함하는 레이저 장치. - 제1항에 있어서, 상기 레이저는 발전된 엑시머 레이저 어닐링(Advanced Excimer Laser Annealing; AELA) 방식으로 상기 레이저빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 타겟은 베이스층 및 상기 베이스층 상에 배치된 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 타겟은 상기 레이저빔이 조사되는 조사영역 및 상기 레이저빔이 조사되지 않는 비조사영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 조사영역에는 폴리실리콘이 형성되고 상기 비조사영역에는 아몰퍼스 실리콘이 배치되며, 상기 타겟은 상기 조사영역과 상기 비조사영역의 사이에 배치되며 폴리실리콘과 아몰퍼스 실리콘이 혼합된 전이영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 콘트롤러는 단일모듈구조를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 콘트롤러는 입력신호에 따라 상기 레이저 구동전압 및 상기 스테이지 구동전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 콘트롤러는 레이저 구동신호와 보상신호를 혼합하여 상기 레이저 구동전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
상기 레이저 구동신호를 생성하는 정보처리유닛;
상기 레이저 구동전압을 생성하는 레이저 구동유닛; 및
상기 스테이지 구동전압을 생성하는 스테이지 구동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치. - 제1항에 있어서, 상기 콘트롤러는 스테이지 구동신호를 상기 스테이지 구동전압으로 변경하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 스테이지 구동신호는 상기 스테이지 구동전압과 시작점이 서로 다른 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 스테이지 구동전압의 시작점은 상기 스테이지 구동신호의 시작점보다 선행하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 스테이지는,
상기 기판의 위치를 제어하는 위치제어부; 및
상기 기판의 가속도를 제어하는 가속도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치. - 레이저 구동전압에 따라 타겟의 일부에 선택적으로 레이저빔을 조사하는 레이저, 스테이지 구동전압에 따라 상기 타겟과 상기 레이저의 상대위치를 변경시키는 스테이지, 및 상기 스테이지에 상기 스테이지 구동전압을 인가하고, 상기 레이저에 레이저 구동전압을 인가하는 콘트롤러를 포함하는 레이저 장치를 이용한 레이저 조사방법에 있어서,
상기 스테이지 구동전압에 따라 상기 스테이지를 구동하는 단계;
레이저 구동신호와 보상신호를 이용하여 상기 레이저 구동전압을 생성하는 단계; 및
상기 레이저 구동전압에 따라 생성된 상기 레이저빔을 상기 타겟에 조사하는 단계를 포함하는 레이저 조사방법. - 제14항에 있어서, 상기 레이저빔을 상기 타겟에 조사하는 단계는,
상기 스테이지를 수평방향으로 이동시키면서 상기 타겟의 조사영역에 상기 레이저빔을 조사하는 단계; 및
상기 레이저빔의 조사를 중단시킨 후에 상기 스테이지를 수직방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법. - 제14항에 있어서, 상기 보상신호는 상기 레이저 구동신호가 구동되는 초기에만 양의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
- 제16항에 있어서, 상기 보상신호는 상기 레이저 구동신호의 구동시점(Rising Time)으로부터 100ns의 구간 동안 인가되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
- 제16항에 있어서, 상기 보상신호는 상기 레이저 구동신호의 구동시점에 가장 높은 값을 가지며 시간이 경과하면 감소하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
- 제14항에 있어서, 상기 레이저빔의 조사강도는 10ns 이내에 안정화되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
- 제14항에 있어서, 상기 스테이지를 구동하는 시작점은 상기 레이저빔을 조사하는 시작점과 서로 다른 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
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|---|---|---|---|---|
| CN105643096A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-08 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 基于激光加工机台的标靶定位方法、装置和激光加工机台 |
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| WO2021048947A1 (ja) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3747607B2 (ja) * | 1997-12-25 | 2006-02-22 | 株式会社小松製作所 | エキシマレーザ装置のエネルギー制御装置 |
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| JP2001023918A (ja) * | 1999-07-08 | 2001-01-26 | Nec Corp | 半導体薄膜形成装置 |
| US6830993B1 (en) * | 2000-03-21 | 2004-12-14 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Surface planarization of thin silicon films during and after processing by the sequential lateral solidification method |
| US6649861B2 (en) * | 2000-05-24 | 2003-11-18 | Potomac Photonics, Inc. | Method and apparatus for fabrication of miniature structures |
| US6977775B2 (en) * | 2002-05-17 | 2005-12-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for crystallizing semiconductor with laser beams |
| CN100571959C (zh) * | 2003-11-26 | 2009-12-23 | Tcz私营有限公司 | 激光薄膜多晶硅退火光学系统 |
| JP2005169465A (ja) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ加工方法、レーザ加工装置、及びレーザ加工プログラム |
| US7547866B2 (en) * | 2004-04-28 | 2009-06-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and method for manufacturing semiconductor device including an autofocusing mechanism using the same |
| JP5068475B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2012-11-07 | 昭和電工株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法及び窒化ガリウム系化合物半導体発光素子、並びにランプ |
| US8552337B2 (en) * | 2009-06-11 | 2013-10-08 | Illinois Tool Works Inc. | Weld defect detection systems and methods for laser hybrid welding |
| JP5578584B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-08-27 | 株式会社日本製鋼所 | レーザアニール装置およびレーザアニール方法 |
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- 2014-05-30 US US14/291,711 patent/US20140360987A1/en not_active Abandoned
- 2014-06-05 CN CN201410246674.XA patent/CN104227246A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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