KR20200070509A - 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 이를 이용한 레이저 결정화 방법 - Google Patents
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Abstract
레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 기판을 지지하는 스테이지, 상기 기판에 레이저 빔을 제공하는 레이저 발생부, 상기 기판 상에서 산란된 상기 레이저빔의 산란 빔을 검출하는 산란 빔 검출부, 및 검출된 상기 디지털화된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받아 저장하고, 이를 바탕으로 상기 레이저 발생부의 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용한 레이저 결정화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 품질이 향상된 폴리 실리콘 박막을 제조하기 위한 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용한 레이저 결정화 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 기술의 발전에 힘입어 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 뛰어난 디스플레이 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 디스플레이 장치에는 기존 브라운관 텔레비전(cathode ray tube: CRT)이 성능이나 가격 면에서 많은 장점을 가지고 널리 사용되었으나, 소형화 또는 휴대성의 측면에서 CRT의 단점을 극복하고, 소형화, 경량화 및 저전력 소비 등의 장점을 갖는 표시 장치, 예를 들면 플라즈마 표시 장치, 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 등이 주목을 받고 있다.
상기 표시 장치는 박막 트랜지스터를 포함하는데, 상기 박막 트랜지스터(thin film transistor)는 절연성 지지 기판 위에 반도체 박막을 이용하여 만든 특별한 종류의 전계 효과 트랜지스터이다. 상기 박막 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터와 마찬가지로 게이트, 드레인, 소스의 세단자를 가진 소자이며, 가장 주된 기능은 스위칭 동작이다. 상기 박막 트랜지스터는 센서, 기억 소자, 광 소자 등에 도 이용되지만, 상기 표시 장치의 화소 스위치 소자 또는 구동 소자로서 주로 이용된다.
상기 표시 장치의 대형화 및 고화질화 추세에 의하여 소자의 고성능이 요구됨에 따라 전자 이동도가 0.5~1cm2 Vs 수준인 비정질 실리콘 박막 트랜지스터보다 높은 이동도를 갖는 고성능 박막 트랜지스터 제조 기술이 요구되고 있다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)는 기존의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 보다 월등히 높은성능을 갖는다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 수십에서 수백 cm2/Vs의 이동도를 갖기 때문에 높은 이동도를 요구하는 데이터 구동 회로나 주변 회로 등을 기판 내에 내장할 수 있도록 하며, 트랜지스터의 채널을 작게 만들 수 있으므로 화면의 개구율을 크게 할 수 있게 한다. 또한, 구동 회로의 내장으로 인하여 화소수의 증가에 따른 구동 회로 연결을 위한 배선 피치의 한계가 없으므로 고해상도가 가능하며, 구동 전압과 소비 전력을 낮출 수 있고, 소자 특성 열화 문제가 매우 적은 장점이 있다.
상기 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 만들기 위해서 비정질의 실리콘을 결정화시켜 다결정 실리콘으로 만드는 엑시머레이저(ELC) 결정화 기술등이 연구되고 있다. 그런데, 이러한 다결정 실리콘의 결정화도는 육안으로 관측하기 어렵고, 허용 오차 범위가 한정적이므로 다결정 실리콘의 결정화도를 균일하게 유지하기 위한 다양한 방법 및 장치가 요구되고 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 품질이 향상된 다결정 실리콘 박막을 형성하기 위한 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용한 레이저 결정화 방법 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 기판을 지지하는 스테이지, 상기 기판에 레이저 빔을 제공하는 레이저 발생부, 상기 기판 상에서 산란된 상기 레이저빔의 산란 빔을 검출하는 산란 빔 검출부, 및 검출된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받아 저장하고, 이를 바탕으로 상기 레이저 발생부의 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 상에는 비정질 실리콘 박막이 형성될 수 있다. 상기 레이저 빔에 의해 상기 비정질 실리콘 박막이 결정화 되어 폴리 실리콘 박막을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 저장된 데이터를 바탕으로, 상기 레이저 빔의 세기인 레이저 에너지를 보정하거나, 상기 레이저 빔을 형성하기 위한 광학계를 조정하는 피드백 신호를 발생하여, 상기 레이저 발생부 또는 상기 광학계에 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 저장된 데이터를 바탕으로, 작업 중인 상기 기판에 대한 결정화의 정도가 적절한지를 판단하여, 이를 바탕으로 상기 기판의 리워크(rework) 여부에 대한 리워크 정보를 상기 스테이지에 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 빔은 상기 기판 상에 입사각(a1)을 갖도록 입사되어, 반사각(a2)을 갖는 반사 빔 및 산란각(a3)을 갖는 산란 빔으로 출사될 수 있다. 상기 산란 빔의 상기 산란각은 상기 반사각 보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향이 이루는 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 스테이지는 상기 기판을 상기 제1 방향으로 이동시키실 수 있다. 상기 레이저 빔은 상기 제2 방향으로 긴 직사각형 형태의 라인 빔(line beam)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 산란 빔 검출부는 상기 제2 방향을 따라 복수개의 위치에서의 산란 빔을 검출하기 위해, 상기 제2 방향을 따라 복수개가 설치될 수 있다. 상기 제어부는 상기 제2 방향을 따라 복수의 위치에서의 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 저장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 레이저 빔이 통과하는 위치에 어닐링 윈도우가 형성되고, 밀봉된 박스 형태의 챔버, 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 레이저 빔의 끝단을 차단하는 빔 커터, 및 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 기판 상에 반사된 레이저 빔을 흡수하여 소산시키는 빔 범프, 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 기판 상에서 산란된 상기 산란 빔을 반사하는 미러, 및 상기 미러에서 반사된 상기 산란 빔이 통과하여, 상기 산란 빔을 상기 산란 빔 검출부로 안내하는 렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 챔버 내에 배치되고, 정렬 레이저를 발생하는 정렬 레이저 발생부, 상기 정렬 레이저 발생부에서 발생된 상기 정렬 레이저가 통과하는 정렬 렌즈, 및 상기 정렬 렌즈를 통과한 상기 정렬 레이저가 반사되는 정렬 미러를 더 포함할 수 있다. 상기 정렬 미러에서 반사된 상기 정렬 레이저는 상기 기판 및 상기 미러에서 차례로 반사되고, 상기 렌즈를 통과하여 상기 산란 빔 검출부로 입사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 산란 빔 검출부로부터 검출된 상기 산란 빔의 세기를 아날로그화 또는 디지털화하는 변환부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 변환부로부터 아날로그화 또는 디지털화된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받을 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법은 레이저 발생기의 레이저 세기를 설정하고, 기판 상에 조사되는 레이저 빔의 위치를 정렬하는 OPED 설정 및 레이저 정렬 단계, 비정질 실리콘 박막이 형성된 상기 기판 상에 상기 레이저 빔을 조사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 폴리 실리콘 박막을 형성하는 결정화 단계, 상기 결정화 단계에서의 상기 레이저 빔이 상기 기판 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하여 모니터링 하는 결정화 모니터링 단계, 및 상기 결정화 모니터링 단계에서 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 레이저 결정화 조건을 보정하는 실시간 피드백 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 결정화 단계에서 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막의 결정화도가 적정 범위인지 판단하는 결정화 정상 판단 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 판단은 상기 결정화 모니터링 단계에서 검출된 상기 산란 빔의 세기를 바탕으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 결정화 정상 판단 단계는 상기 산란 빔의 세기가 피크 값에 근접하는 경우, 정상으로 판단하고, 상기 산란 빔의 세기가 상기 피크 값에 대해 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 불량으로 판단할 수 있다. 상기 피크 값은 상기 레이저 빔의 세기에 따른 상기 산란 빔의 세기 그래프의 피크 값일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우, 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 빔의 세기를 적정한 수준으로 변경하는 레이저 에너지 변경 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우, 상기 레이저 빔을 발생하는 광학계를 조절하는 광학계 변경단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우, 결정화가 진행된 상기 기판에 대해 다시 결정화 단계를 진행하는 리워크(rework) 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 검출된 상기 산란 빔의 세기 및 보정된 레이저 결정화 조건을 실시간으로 저장하여 데이터 베이스화 하는 실시간 데이터 저장 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 결정화 방법은 상기 레이저 빔의 OPED (Optimized Energy Density) 값을 산출하기 위한 시험 기판 제작 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 시험 기판 제작 단계는, 상기 레이저 빔의 세기를 초기값으로 설정하고, 상기 레이저 빔의 위치를 정렬하는 레이저 에너지 초기값 설정 단계, 비정질 실리콘 박막이 형성된 시험 기판의 제1 영역에 상기 레이저 빔을 조사하는 시험 기판 결정화 단계, 상기 레이저 빔의 세기를 상기 초기값과 다른 값으로 설정하고, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 제2 영역의 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화 하는 레이저 에너지 변경 단계, 상기 레이저 빔의 세기를 변화해 가며, 서로 다른 영역들에 결정화를 진행하고, 각 경우에서의 산란 빔의 세기를 측정하는 결정화 모니터링 단계, 및 상기 모니터링된 데이터를 이용하여 OPED 를 산출하는 OPED 산출 단계를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법은 기판 상에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 단계, 상기 레이저 조사 단계에서의 상기 레이저 빔이 상기 기판 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하는 산란 빔 검출 단계, 및 상기 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 레이저 에너지 보정 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 산란 빔 검출부를 이용해 검출된 상기 산란 빔의 세기 데이터를 실시간으로 모니터링하므로, 사용자에 따른 검사 편차가 없으며, 상기 제어부가 적절한 피드백 정보를 이용하여 최적 결정화도에 이르도록 제어되므로, 결정화 에너지 변환에 따른 결정화도의 실시간 계측 및 이를 이용한 최적 에너지 결정이 가능하고, 결정화 불량 사전 검출뿐만 아니라, 리워크에 대한 결정이 자동으로 제어 가능하다. 또한, 정렬 레이저를 이용하여, 상기 산란 빔 검출부가 상기 산란 빔을 올바르게 검출할 수 있도록, 사전 정렬할 수 있다.
즉, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 레이저 빔의 산란 빔의 세기를 상기 레이저 발생부의 레이저 에너지 등의 조건에 따라 실시간으로 모니터링 하여, 상기 산란 빔의 세기의 피크 값을 찾아 OPED로 결정할 수 있다. 따라서 최적의 레이저 세기를 결정할 수 있으며, 이를 실시간으로 모니터링 하여 피드백 하므로, 복수의 기판들에 대한 복수의 공정 조건에 따라 최적의 결정화도를 유지할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템의 정렬(alignment)부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 결정화 한 폴리 실리콘 박막 표면에 대한 주사전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscope) 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프의 일 예이다.
도 5b는 도 5a의 그래프에서 각 레이저 에너지 레벨에 대한 폴리 실리콘 박막의 표면의 원자현미경(AFM; Atomic Force Microscope) 사진들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 시험 기판 제작 단계의 모니터링을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 모니터링을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 레이저를 조사하는 기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템의 정렬(alignment)부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 결정화 한 폴리 실리콘 박막 표면에 대한 주사전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscope) 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프의 일 예이다.
도 5b는 도 5a의 그래프에서 각 레이저 에너지 레벨에 대한 폴리 실리콘 박막의 표면의 원자현미경(AFM; Atomic Force Microscope) 사진들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 시험 기판 제작 단계의 모니터링을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 모니터링을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 레이저를 조사하는 기판의 평면도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템의 개략적인 도면이다. 도 2는 도 1의 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템의 정렬(alignment)부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 레이저 발생부(100), 챔버(200), 어닐링 윈도우(210), 빔 커터(220), 빔 덤프(230), 미러(MR), 렌즈(LN), 산란 빔 검출부(250), 스테이지(300), 변환부(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
상기 스테이지(300)는 레이저 빔(L)이 조사되는 기판(10)을 지지할 수 있다. 상기 스테이지(300)는 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향(D2)이 이루는 평면 상에 배치되는 상기 기판(10)을 상기 제1 방향(D1)으로 이동시키며, 상기 레이저 빔이 상기 기판(10)의 전체에 대해 스캔(scan)될 수 있도록 할 수 있다.
상기 기판(10) 상에는 비정질(amorphous) 실리콘 박막(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 비정질 실리콘 박막은 스퍼터링 방법, 감압 CVD, 또는 플라스마 CVD 방법 같은 종래의 방법에 의해 실리콘 또는 실리콘 기반 물질(예를 들어, SixGe1-x)을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 비정질 실리콘 박막에 상기 레이저 빔(BEAM)이 조사되어, 상기 비정질 실리콘 박막이 결정화 됨에 따라, 다결정 실리콘(폴리 실리콘) 박막이 형성될 수 있다. 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화는 레이저 빔이 수 나노초(nano second)동안 조사되어 비정질 실리콘의 온도를 급상승 시킨 후 냉각하는 것을 통해 비정질 실리콘을 용융 및 재결정시키는 원리이다. 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막은 전계 효과 이동도(μFE)가 비정질 실리콘에 비해 수백 배 높고, 고주파에서 높은 신호처리 능력도 우수하여 유기발광 표시장치와 같은 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.
상기 레이저 발생부(100)는 레이저 빔(laser beam)을 발생하여, 상기 레이저 빔을 상기 기판(10) 상에 조사할 할 수 있다. 상기 레이저 빔은 레이저 발진기에 의해 생성되는 레이저를 이용하여 형성할 수 있으며, 상기 레이저는 기체 레이저 또는 고체 레이저가 사용될 수 있다. 기체 레이저로서는, Ar 레이저, Kr 레이저 등이 있고, 고체 레이저로서는, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3 레이저, Y2O3 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저 등이 있다.
상기 레이저 발진기에서 출사된 레이저는 가우시안 분포의 에너지 밀도를 가질 수 있는데, 복수의 미러 및/또는 렌즈들을 포함하는 광학계(optics; 미도시)를 지나면서 라인 빔(line beam) 형태로 상기 기판(10)에 제공될 수 있다. (도 8의 LB 참조)
상기 광학계는 원하는 크기의 상기 레이저 빔을 얻기 위해, 복수의 렌즈들 및 반사 부재 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광학계는 상기 레이저 발진기에서 발생된 레이저가 원하는 위치에 조사될 수 있도록 가이드 할 수 있다. 상기 광학계에 의해 상기 레이저는 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)이 이루는 평면 상에서, 상기 제2 방향(D2)으로 긴 직사각형 형태의 라인 빔(line beam)으로 형성되며, 상기 라인 빔은 상기 제1 및 제2 방향(D1, D2)과 수직한 제3 방향(D3)에 대해 입사각(a1)을 갖도록 상기 기판(10)에 조사될 수 있다.
상기 챔버(200)는 밀봉된 박스(box) 형태 일 수 있으며, 상기 레이저 빔이 통과하는 위치에 상기 어닐링 윈도우(210)가 배치될 수 있다. 상기 챔버(200) 내에서 상기 레이저 빔의 오염을 방지하고, 안정화를 위해, 상기 챔버(200) 내에는 불활성 가스 예컨대 질소(N2) 가스가 충진되어 있을 수 있다.
상기 빔 커터(220)가 상기 챔버(200) 내에 설치될 수 있다. 상기 빔 커터(220)는 상기 레이저 빔의 끝단을 차단하여, 상기 레이저 빔의 끝단에서의 외곽 산란 빔을 차단하여, 상기 기판(10)에 대한 상기 레이저 빔의 조사 영역을 명확히 할 수 있다.
상기 빔 덤프(beam dump; 230)가 상기 챔버(200) 내에 설치될 수 있다. 상기 빔 덤프(230)는 상기 기판(10) 상에 반사된 레이저 빔을 흡수하여 소산시킨다. 상기 기판(10)에 상기 입사각(a1)을 갖고 입사한 레이저 빔은 상기 기판(10)의 표면에서 반사되어, 반사각(a2)을 갖는 반사된 레이저 빔이 상기 빔 덤프(230)에 입사되어 소산될 수 있다. 상기 반사각(a2)은 상기 입삭가(a1)과 동일할 수 있다.
상기 기판(10)에 상기 입사각(a1)을 갖고 입사한 레이저 빔은 상기 기판(10)의 표면에서 산란되어 산란 빔을 형성하는 데, 상기 기판(10) 상의 비정질 실리콘 박막이 결정화 되면서 폴리 실리콘 층 상에 복수의 돌기를 형성하게 된다. 상기 돌기에 의해, 상기 레이저 빔은 산란되며, 상기 반사각(a2)과 다른 각도의 산란각(a3)을 갖고 상기 기판(10) 상에서 출사될 수 있다.
한편, 상기 산란 빔의 산란각(a3)은 다음의 수학식에 의해 계산될 수 있다.
d*(sin(a3)-sin(a1))=mλ
(여기서 d는 돌기와 돌기 사이 거리, λ는 입사빔의 파장, a1은 입사각, a3은 산란각)
상기 폴리 실리콘 박막 상에 적절한 크기 및 정렬성을 갖는 돌기가 형성되는 경우, 상기 산란 빔의 상기 산란각(a3)은 상기 입사각(a1) 보다 클 수 있다.
상기 미러(MR) 및 상기 렌즈(LN)는 상기 챔버(200) 내에 설치될 수 있다. 상기 산란 빔은 상기 미러(MR)에서 반사되고, 상기 렌즈(LN)를 통과하여, 상기 산란 빔 검출부(250)로 입사하여, 상기 산란 빔 검출부(250)가 상기 산란 빔의 세기를 검출할 수 있다. 상기 산란 빔 검출부(250)는 포토 디텍터(photodetector) 등의 수광 소자일 수 있다.
상기 산란 빔 검출부(250)에 의해 검출된 상기 산란 빔의 세기는 변환부(400)에 입력되어, 아날로그화 되어 아날로그 값으로 변환되거나 또는 디지털화되어 디지털 값으로 변환될 수 있다.
상기 아날로그화 또는 디지털화 된 상기 산란 빔의 세기는 상기 제어부(500)에 제공되고, 상기 제어부(500)는 각각의 조건에 있어서의 상기 산란 빔의 세기를 실시간으로 저장하고, 이를 바탕으로, 레이저 빔의 세기인 레이저 에너지를 보정하거나, 광학계를 조정하는 피드백 정보(FB)를 상기 레이저 발생부(100) 및 상기 광학계에 제공할 수 있다. 즉, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 따르면, 레이저 조건 및 결정화도를 실시간으로 모니터링 하고, 피드백하여 결정화 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 저장된 값들을 바탕으로, 작업 중인 기판(10)에 대한 결정화의 정도가 적절한지를 판단할 수 있으며, 상기 제어부(500)는 이를 바탕으로 리워크(rework) 여부에 대한 리워크 정보(RW)를 상기 스테이지(300)에 제공할 수 있다. 상기 기판(10) 상의 상기 폴리 실리콘 박막에 대한 결정화도가 적절하지 않는 경우, 상기 폴리 실리콘 박막에 대해 다시 레이저 조사 작업을 수행함으로써(rework), 상기 결정화도를 적절하게 보완할 수 있다.
한편, 상기 각 구성들 간의 데이터 전달은 유선 또는 무선 연결이 가능할 수 있다. 예를 들면, 상기 변환부(400)와 상기 제어부(500)는 서로 무선 데이터 전송이 가능하도록 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 산란 빔 검출부(250)의 정렬을 위하여, 추가적으로, 정렬 레이저 발생부(260), 정렬 렌즈(LNa) 및 정렬 미러(MRa)를 더 포함할 수 있다. 상기 정렬 레이저 발생부(260)에서 발생한 정렬 레이저는 상기 정렬 렌즈(LNa)를 통과하고, 상기 정렬 미러(MRa)에서 반사될 수 있다. 이후, 상기 정렬 레이저는 상기 기판(10) 상에서 반사되고, 상기 미러(MR) 및 상기 렌즈(LN)를 지나 상기 산란 빔 검출부(250)로 입사될 수 있다. 상기 정렬 레이저를 이용하여, 상기 레이저 빔의 상기 산란 빔이 상기 산란 빔 검출부(250)로 진행하여, 상기 산란 빔 검출부(250)가 상기 산란 빔을 올바르게 검출할 수 있도록, 사전 정렬할 수 있다.
일반적으로, 폴리 실리콘 박막의 결정화도에 대한 검사는 검사자가 직접 눈으로 검사하는 목시 검사(Manual Macro) 나 자동 검사 장치(Auto-Macro)를 이용한다. 그러나, 목시 검사의 경우 검사자에 따른 편차가 크며, 자동 검사 장치를 이용하는 경우에도, 얼룩 불량은 검출 가능하나, 최적 결정화도를 위한 레이저 에너지, 광학계 조절 정보는 얻을 수 없었다.
본 실시예에 따르면, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 산란 빔 검출부와 변환부를 이용하여 아날로그화 또는 디지털화된 데이터를 실시간으로 모니터링하므로, 사용자에 따른 검사 편차가 없으며, 상기 제어부가 적절한 피드백 정보를 이용하여 최적 결정화도에 이르도록 제어되므로, 결정화 에너지 변환에 따른 결정화도의 실시간 계측 및 이를 이용한 최적 에너지 결정이 가능하고, 결정화 불량 사전 검출뿐만 아니라, 리워크에 대한 결정이 자동으로 제어 가능하다. 또한, 정렬 레이저를 이용하여, 상기 산란 빔 검출부가 상기 산란 빔을 올바르게 검출할 수 있도록, 사전 정렬할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 결정화 한 폴리 실리콘 박막 표면에 대한 주사전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscope) 사진이다.
도 3을 참조하면, 레이저 결정화에 따라 결정화된 폴리 실리콘 박막 상의 돌기들이 일정한 간격으로 정렬되어 형성된 모양을 관찰할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 상기 산란 빔의 세기가 모니터링 될 수 있는데, 레이저 발생부의 레이저 에너지(레이저 세기)를 달리 하면서, 산란 빔의 세기의 변화를 모니터링 할 수 있다.
그래프에서, x 축은 레이저 빔의 세기, 즉 레이저 세기를 나타내고(단위: (mJ/cm2)), y 축은 상기 산람 빔 검출부에서 검출된 산란 빔의 세기(단위: (mJ/cm2))를 나타낸다. 여기서 PEAK는 검출된 상기 산란 빔의 세기의 최대 값이며, RMS 는 root mean square 값을 나타낸다.
상기 그래프에서 상기 산란 빔의 최대치가 검출되는 부분(점선 타원 부분)에 대응하는 레이저 세기를 OPED (Optimized Energy Density (mJ/cm2))로 결정할 수 있다.
즉, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 레이저 빔의 산란 빔의 세기를 상기 레이저 발생부의 레이저 에너지 등의 조건에 따라 실시간으로 모니터링 하여, 상기 산란 빔의 세기의 피크 값을 찾아 OPED로 결정할 수 있다. 따라서 최적의 레이저 세기를 결정할 수 있으며, 이를 실시간으로 모니터링 하여 피드백 하므로, 복수의 기판들에 대한 복수의 공정 조건에 따라 최적의 결정화도를 유지할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템에 의해, 디지털화(digitized)된 레이저 세기에 대한 산란 빔의 세기를 나타낸 그래프의 일 예이다. 도 5b는 도 5a의 그래프에서 각 레이저 에너지 레벨에 대한 폴리 실리콘 박막의 표면의 원자현미경(AFM; Atomic Force Microscope) 사진들이다.
도 5a 를 참조하면, OPED (Optimized Energy Density) 값은 검출된 산란 빔의 세기의 피크 값인 426 (mJ/cm2) 으로 결정할 수 있으며, 각 레이저 에너지 레벨에 대한 폴리 실리콘 박막의 표면의 원자현미경(AFM; Atomic Force Microscope) 사진(도 5b)을 참조하면, 상기 OPED (Optimized Energy Density) 값은 421 내지 432 (mJ/cm2) 임을 확인할 수 있으며, 426 (mJ/cm2) 은 타당한 값임을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 시험 기판 제작 단계의 모니터링을 나타낸 순서도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 방법의 모니터링을 나타낸 순서도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 도 1에 도시된 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여, 상기 레이저 결정화 방법의 시험 기판 제작 단계를 수행할 수 있다.
상기 시험 기판 제작 단계는 레이저 에너지 설정 및 레이저 정렬 단계(S110), 시험기판 결정화 단계(S120), 레이저 에너지 변경 단계(S130), 결정화 모니터링 단계(S140), OPED 산출 단계(S150), 위치별 산포 정상 판단 단계(S160) 및 광학계 변경 단계(S170) 및 시험 완료 단계(S180)를 포함할 수 있다.
상기 시험 기판 제작 단계는 다양한 레벨의 레이저 에너지에 따라 결정화도의 차이를 실험하기 위한 것으로, 기판 상에 비정질 실리콘 박막을 형성하고, 복수의 영역들에 대해 다양한 레벨의 레이저 에너지로 설정된 레이저 빔을 조사하여, 상기 영역들 각각에 대한 결정화도를 비교할 수 있다. 이를 통해, 레이저 에너지 세기, 산란 빔 세기, 광학계의 설정 정도, 에 따른 결정화도를 모니터링 하고, 최적의 OPED를 산출할 수 있다.
상기 레이저 에너지 설정 및 레이저 정렬 단계(S110)에서는 상기 레이저 빔의 세기를 초기값으로 설정하고, 상기 레이저 빔의 위치를 정렬할 수 있다.
상기 시험기판 결정화 단계(S120)에서는 비정질 실리콘 박막이 형성된 시험 기판의 제1 영역에 상기 레이저 빔을 조사하여 상기 제1 영역의 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화한다.
상기 레이저 에너지 변경 단계(S130)에서는 상기 레이저 빔의 세기를 상기 초기값과 다른 값으로 설정하고, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 제2 영역의 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화 한다.
상기 결정화 모니터링 단계(S140)에서는 상기 레이저 빔의 세기를 변화해 가며 서로 다른 영역들에 결정화를 진행하고, 각 경우에서의 산란 빔의 세기를 측정하여 이를 모니터링 할 수 있다.
상기 OPED 산출 단계(S150)에서는 상기 모니터링된 데이터를 이용하여 OPED 를 산출한다. 예를 들면, 상기 데이터는 도 4에 도시된 그래프와 같으며, 상기 그래프의 피크 값을 선택하여 상기 OPED 값을 산출할 수 있다.
상기 위치별 산포 정상 판단 단계(S160)에서는 상기 OPED 값을 이용하여 다음 영역에 대해 결정화를 진행하고, 복수의 위치에 대한 산란 빔을 검출하여, 위치별 산포를 계산할 수 있다. 상기 산포가 미리 설정된 범위 내에 포함되면 정상으로 판단할 수 있으며, 이를 벗어나는 경우 불량으로 판단할 수 있다.
상기 위치별 산포 정상 판단 단계(S160)에서 불량으로 판단되는 경우, 상기 광학계 변경 단계(S170)를 진행하여, 상기 레이저 빔의 정렬을 보정할 수 있다. 이를 반복하여, 최적의 레이저 조사 조건을 결정할 수 있다.
상기 위치별 산포 정상 판단 단계(S160)에서 정상으로 판단되는 경우, 시험 완료 단계(S180)로 진행되며, 상기 시험 기판의 제작이 완료되고, 피처리 기판에 대한 레이저 결정화 공정을 진행할 수 있다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 상기 레이저 결정화 방법은 OPED 설정 및 레이저 정렬 단계(S210), 결정화 단계(S220), 결정화 모니터링 단계(S230), 결정화 정상 판단 단계(S240), 레이저 에너지 변경 단계(S250), 광학계 변경단계(S260), 리워크(rework) 단계(S270) 및 공정 완료 단계(S290)를 포함할 수 있다.
상기 OPED 설정 및 레이저 정렬 단계(S210)에서는, 상기 시험 기판 제작 단계를 통해 산출된 OPED 값을 이용하여, 상기 레이저 발생부(100)의 레이저 에너지를 설정할 수 있다. 또한, 상기 레이저 발생부(100) 및 상기 광학계를 정렬하여, 상기 기판(10) 상의 레이저 빔의 위치를 정렬할 수 있다.
상기 결정화 단계(S220)에서는, 레이저 빔을 조사하여 상기 기판(10) 상의 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 폴리 실리콘 박막을 형성할 수 있다.
상기 결정화 모니터링 단계(S230)에서는, 상기 결정화 단계(S220)에서의 상기 레이저 빔이 상기 기판(10) 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하여, 상기 산란 빔의 세기, 레이저 에너지, 광학계의 설정 정보 등을 실시간으로 저장하여 모니터링 할 수 있다.
상기 결정화 정상 판단 단계(S240)에서는 상기 결정화 단계(S220)에서 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막의 결정화도가 적정범위인지 판단할 수 있다. 상기 판단은 상기 결정화 모니터링 단계(S230)에서 검출된 상기 산란 빔의 세기를 바탕으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 레이저 에너지에 따른 상기 산란 빔의 세기가 피크 값에 근접하는 경우, 정상으로 판단할 수 있고, 상기 산란 빔의 세기가 상기 피크 값에 대해 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 불량으로 판단할 수 있다.
상기 결정화 정상 판단 단계(S240)에서 불량으로 판단되는 경우, 상기 결정화 모니터링 단계(S230)에서 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 레이저 결정화 조건을 보정하는 실시간 피드백이 이루어질 수 있다. 상기 실시간 피드백은 레이저 에너지의 변경(S250 참조), 광학계의 변경(S260 참조) 및/또는 리워크(S270) 등이 있을 수 있다.
상기 레이저 에너지 변경 단계(S250)에서는, 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 발생부(100)의 레이저 에너지를 적정한 수준으로 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 산란 빔의 세기가 그래프(도4 참조)의 피크 값에서 우측으로 이동되는 경우, 상기 레이저 에너지를 상기 그래프에 근거하여 계산된 정도만큼 줄여서, 상기 산란 빔의 세가가 다시 피크 값을 갖도록 조정할 수 있다.
상기 광학계 변경단계(S260)에서는 상기 레이저 빔을 조절하기 위해, 상기 광학계를 조절할 수 있다. 상기 레이저 빔의 조사 조건은 상기 레이저 빔의 세기인 레이저 에너지뿐만 아니라, 상기 광학계의 정렬, 세팅에도 관계 있으며, 상기 레이저 에너지 조절만으로, 원하는 산란 빔의 세기가 검출되지 않는 경우, 상기 광학계를 조절할 필요가 있다.
상기 리워크(rework) 단계(S270)에서는 상기 기판에 대한 결정화 작업을 다시 수행할지 여부(rework)를 판단하여 리워크를 진행할 수 있다. 상기 결정화도가 적정 수준을 만족하지 못하는 경우, 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막의 결정화도, 즉 형성된 돌기의 정렬성, 결정의 크기 등이 적정 수준을 만족하지 못하면, 원하는 폴리 실리콘 특성을 얻을 수 없다. 이에 따라, 결정화된 폴리 실리콘 박막에 다시 레이저 빔을 조사하여, 용융 및 재결정 작업을 진행할 수 있다.
한편, 일반적으로 레이저 에너지 변경 단계(S250)를 이용하여 결정화도를 개선해보고, 상기 레이저 에너지 변경 단계(S250)에도 불구하고 결정화도가 개선되지 않는 경우, 상기 광학계 변경단계(S260)를 이용하여 결정화도를 개선해 볼 수 있다. 또한, 상기 광학계 변경단계(S260)에도 불구하고, 결정화도가 개선되지 않는 경우, 상기 리워크(rework) 단계(S270)를 진행할 수 있다. 그러나, 이러한 순서에 제한되지 않으며, 상기 제어부(500)는 축적된 데이터를 이용하여 적절한 단계를 곧바로 실행할 수도 있을 것이다.
상기 실시간 데이터 저장 단계(S280)에서는 상기 결정화 모니터링 단계(S230), 상기 결정화 정상 판단 단계(S240), 상기 레이저 에너지 변경 단계(S250), 상기 광학계 변경단계(S260), 리워크(rework) 단계(S270) 등에서 검출된 상기 산란 빔의 세기 및 보정된 레이저 결정화 조건 등의 내용을 실시간으로 저장하여 데이터 베이스화 할 수 있다. 상기 데이터 베이스를 이용하여 상기 제어부(500)는 필요로 하는 피드백 신호(FB) 또는 리워크 신호(RW)를 발생할 수 있다.
상기 결정화 정상 판단 단계(S240)에서 정상으로 판단되는 경우, 후속 공정을 진행하거나 공정을 완료하는 상기 공정 완료 단계(S290)가 진행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템을 이용하여 레이저를 조사하는 기판의 평면도이다.
도 1 및 8을 참조하면, 상기 산란 빔 검출부(250)는 상기 제2 방향(D2)을 따라 복수개의 위치(TA1, TA2, TA3,)에서의 산란 빔을 검출하기 위해, 상기 제2 방향(D2)을 따라 복수개가 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(500)는 상기 제2 방향(D2)을 따라 복수의 위치에서의 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 저장할 수 있으며, 이를 통해 상기 레이저 빔이 라인 빔 형태일 때, 상기 라인 빔의 길이 방향에 따른 산란 빔의 산포를 제어할 수 있으며, 이에 따라, 결정화도의 상기 제2 방향(D2)에 따른 산포를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 산란 빔 검출부와 변환부를 이용하여 아날로그화 또는 디지털화된 데이터를 실시간으로 모니터링하므로, 사용자에 따른 검사 편차가 없으며, 상기 제어부가 적절한 피드백 정보를 이용하여 최적 결정화도에 이르도록 제어되므로, 결정화 에너지 변환에 따른 결정화도의 실시간 계측 및 이를 이용한 최적 에너지 결정이 가능하고, 결정화 불량 사전 검출뿐만 아니라, 리워크에 대한 결정이 자동으로 제어 가능하다. 또한, 정렬 레이저를 이용하여, 상기 산란 빔 검출부가 상기 산란 빔을 올바르게 검출할 수 있도록, 사전 정렬할 수 있다.
즉, 상기 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템은 상기 레이저 빔의 산란 빔의 세기를 상기 레이저 발생부의 레이저 에너지 등의 조건에 따라 실시간으로 모니터링 하여, 상기 산란 빔의 세기의 피크 값을 찾아 OPED로 결정할 수 있다. 따라서 최적의 레이저 세기를 결정할 수 있으며, 이를 실시간으로 모니터링 하여 피드백 하므로, 복수의 기판들에 대한 복수의 공정 조건에 따라 최적의 결정화도를 유지할 수 있다.
본 발명은 유기 발광 표시 장치 및 이를 포함하는 다양한 전자 기기들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰, 스마트폰, 비디오폰, 스마트패드, 스마트 워치, 태블릿 PC, 차량용 네비게이션, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 노트북, 헤드 마운트 디스플레이 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 기판
100: 레이저 발생부
200: 챔버 210: 어닐링 윈도우
220; 빔 커터 230: 빔 덤프
250: 산란 빔 검출부 260: 정렬 레이저 발생부
300: 스테이지 400: 변환부
500: 제어부 L: 레이저 빔
MR: 미러 LN: 렌즈
MRa: 정렬 미러 LNa: 정렬 렌즈
RW: 리워크 정보 FB: 피드백 정보
200: 챔버 210: 어닐링 윈도우
220; 빔 커터 230: 빔 덤프
250: 산란 빔 검출부 260: 정렬 레이저 발생부
300: 스테이지 400: 변환부
500: 제어부 L: 레이저 빔
MR: 미러 LN: 렌즈
MRa: 정렬 미러 LNa: 정렬 렌즈
RW: 리워크 정보 FB: 피드백 정보
Claims (20)
- 기판을 지지하는 스테이지;
상기 기판에 레이저 빔을 제공하는 레이저 발생부;
상기 기판 상에서 산란된 상기 레이저빔의 산란 빔을 검출하는 산란 빔 검출부; 및
검출된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받아 저장하고, 이를 바탕으로 상기 레이저 발생부의 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 제어부를 포함하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 기판 상에는 비정질 실리콘 박막이 형성되고,
상기 레이저 빔에 의해 상기 비정질 실리콘 박막이 결정화 되어 폴리 실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 저장된 데이터를 바탕으로, 상기 레이저 빔의 세기인 레이저 에너지를 보정하거나, 상기 레이저 빔을 형성하기 위한 광학계를 조정하는 피드백 신호를 발생하여, 상기 레이저 발생부 또는 상기 광학계에 제공하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 저장된 데이터를 바탕으로, 작업 중인 상기 기판에 대한 결정화의 정도가 적절한지를 판단하여, 이를 바탕으로 상기 기판의 리워크(rework) 여부에 대한 리워크 정보를 상기 스테이지에 제공하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 기판 상에 입사각(a1)을 갖도록 입사되어, 반사각(a2)을 갖는 반사 빔 및 산란각(a3)을 갖는 산란 빔으로 출사되고,
상기 산란 빔의 상기 산란각은 상기 반사각 보다 큰 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 기판은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향이 이루는 평면 상에 배치되고, 상기 스테이지는 상기 기판을 상기 제1 방향으로 이동시키며,
상기 레이저 빔은 상기 제2 방향으로 긴 직사각형 형태의 라인 빔(line beam)인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 제6 항에 있어서,
상기 산란 빔 검출부는 상기 제2 방향을 따라 복수개의 위치에서의 산란 빔을 검출하기 위해, 상기 제2 방향을 따라 복수개가 설치되고,
상기 제어부는 상기 제2 방향을 따라 복수의 위치에서의 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 레이저 빔이 통과하는 위치에 어닐링 윈도우가 형성되고, 밀봉된 박스 형태의 챔버;
상기 챔버 내에 배치되고, 상기 레이저 빔의 끝단을 차단하는 빔 커터; 및
상기 챔버 내에 배치되고, 상기 기판 상에 반사된 레이저 빔을 흡수하여 소산시키는 빔 범프;
상기 챔버 내에 배치되고, 상기 기판 상에서 산란된 상기 산란 빔을 반사하는 미러; 및
상기 미러에서 반사된 상기 산란 빔이 통과하여, 상기 산란 빔을 상기 산란 빔 검출부로 안내하는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 챔버 내에 배치되고, 정렬 레이저를 발생하는 정렬 레이저 발생부;
상기 정렬 레이저 발생부에서 발생된 상기 정렬 레이저가 통과하는 정렬 렌즈; 및
상기 정렬 렌즈를 통과한 상기 정렬 레이저가 반사되는 정렬 미러를 더 포함하고,
상기 정렬 미러에서 반사된 상기 정렬 레이저는 상기 기판 및 상기 미러에서 차례로 반사되고, 상기 렌즈를 통과하여 상기 산란 빔 검출부로 입사하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 산란 빔 검출부로부터 검출된 상기 산란 빔의 세기를 아날로그화 또는 디지털화하는 변환부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 변환부로부터 아날로그화 또는 디지털화된 상기 산란 빔의 세기에 대한 데이터를 입력 받는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템. - 레이저 발생기의 레이저 세기를 설정하고, 기판 상에 조사되는 레이저 빔의 위치를 정렬하는 OPED 설정 및 레이저 정렬 단계;
비정질 실리콘 박막이 형성된 상기 기판 상에 상기 레이저 빔을 조사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 폴리 실리콘 박막을 형성하는 결정화 단계;
상기 결정화 단계에서의 상기 레이저 빔이 상기 기판 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하여 모니터링 하는 결정화 모니터링 단계; 및
상기 결정화 모니터링 단계에서 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 레이저 결정화 조건을 보정하는 실시간 피드백 단계를 포함하는 레이저 결정화 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 결정화 단계에서 결정화된 상기 폴리 실리콘 박막의 결정화도가 적정 범위인지 판단하는 결정화 정상 판단 단계를 더 포함하고,
상기 판단은 상기 결정화 모니터링 단계에서 검출된 상기 산란 빔의 세기를 바탕으로 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 결정화 정상 판단 단계는
상기 산란 빔의 세기가 피크 값에 근접하는 경우, 정상으로 판단하고, 상기 산란 빔의 세기가 상기 피크 값에 대해 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 불량으로 판단하고,
상기 피크 값은 상기 레이저 빔의 세기에 따른 상기 산란 빔의 세기 그래프의 피크 값인 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우,
상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 빔의 세기를 적정한 수준으로 변경하는 레이저 에너지 변경 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우,
상기 레이저 빔을 발생하는 광학계를 조절하는 광학계 변경단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 결정화 정상 판단 단계에서 불량으로 판단되는 경우,
결정화가 진행된 상기 기판에 대해 다시 결정화 단계를 진행하는 리워크(rework) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법. - 제11 항에 있어서,
검출된 상기 산란 빔의 세기 및 보정된 레이저 결정화 조건을 실시간으로 저장하여 데이터 베이스화 하는 실시간 데이터 저장 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 레이저 빔의 OPED (Optimized Energy Density) 값을 산출하기 위한 시험 기판 제작 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법. - 제18 항에 있어서,
상기 시험 기판 제작 단계는,
상기 레이저 빔의 세기를 초기값으로 설정하고, 상기 레이저 빔의 위치를 정렬하는 레이저 에너지 초기값 설정 단계;
비정질 실리콘 박막이 형성된 시험 기판의 제1 영역에 상기 레이저 빔을 조사하는 시험 기판 결정화 단계;
상기 레이저 빔의 세기를 상기 초기값과 다른 값으로 설정하고, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 제2 영역의 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화 하는 레이저 에너지 변경 단계;
상기 레이저 빔의 세기를 변화해 가며, 서로 다른 영역들에 결정화를 진행하고, 각 경우에서의 산란 빔의 세기를 측정하는 결정화 모니터링 단계; 및
상기 모니터링된 데이터를 이용하여 OPED 를 산출하는 OPED 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 결정화 방법. - 기판 상에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 단계;
상기 레이저 조사 단계에서의 상기 레이저 빔이 상기 기판 상에서 산란된 산란 빔의 세기를 검출하는 산란 빔 검출 단계; 및
상기 검출된 상기 산란 빔의 세기에 기초하여, 상기 레이저 빔의 세기를 보정하는 레이저 에너지 보정 단계를 포함하는 레이저 결정화 방법.
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