KR102388723B1 - 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법 - Google Patents

레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제조 과정에서 불량 발생률을 낮출 수 있는 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법을 위하여, 기판이 배치될 수 있는 기판지지부와, 제1방향으로 연장된 라인 레이저빔을 조사할 수 있는 레이저빔 조사 유닛과, 상기 기판지지부를 제1방향 또는 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동시킬 수 있고 상기 기판지지부를 상기 제1,2방향에 의해 정의된 제1평면 내에서 회전시킬 수 있는 기판이동부를 구비하고, 상기 기판이동부는, 상기 기판지지부를 90도보다 작은 각도인 θ만큼 회전시킨 상태에서, 상기 기판지지부를 상기 제1방향으로 이동시키면서 상기 제2방향으로 이동시키고, 상기 레이저빔 조사 유닛은 라인 레이저빔을 복수회 조사하는, 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법을 제공한다.

Description

레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법{Laser annealing apparatus and method for manufacturing display apparatus using the same}
본 발명의 실시예들은 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제조 과정에서 불량 발생률을 낮출 수 있는 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기발광 디스플레이 장치나 액정 디스플레이 장치 등은, 각 화소의 발광여부나 발광정도를 각 화소의 화소전극에 전기적으로 연결된 박막트랜지스터 등으로 제어한다. 이러한 박막트랜지스터는 반도체층을 포함하는바, 반도체층은 결정질실리콘층을 포함한다. 따라서 디스플레이 장치의 제조 과정에서 비정질실리콘층을 결정질실리콘층으로 변환시키게 된다.
이러한 결정화 과정에서는, 레이저빔을 비정질실리콘층에 조사하여 이를 결정질실리콘층으로 변환시키는 레이저 어닐링 방법이 주로 사용된다. 이때 비정질실리콘층에 조사되는 레이저빔은 일 방향으로 연장된 라인 레이저빔(line laser beam)이기에, 넓은 면적의 비정질실리콘층을 결정질실리콘층으로 변환시키기 위해서는 비정질실리콘층이 형성된 기판을 이동시키면서 라인 레이저빔을 복수회 조사하게 된다.
그러나 이러한 종래의 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법에는, 이와 같이 형성된 결정질실리콘층을 이용하여 디스플레이 장치를 제조할 시, 디스플레이 장치에서 구현되는 이미지에 줄무늬 얼룩이 발생한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 제조 과정에서 불량 발생률을 낮출 수 있는 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 비정질실리콘층이 형성된 기판이 배치될 수 있는 기판지지부와, 제1방향으로 연장된 라인 레이저빔(line laser beam)을 상기 기판지지부 상에 배치된 기판으로 조사할 수 있는 레이저빔 조사 유닛과, 상기 기판지지부를 제1방향 또는 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동시킬 수 있고 상기 기판지지부를 상기 제1방향과 상기 제2방향에 의해 정의된 제1평면 내에서 회전시킬 수 있는 기판이동부를 구비하고, 상기 기판이동부는, 비정질실리콘층이 형성된 기판이 배치된 상기 기판지지부를 90도보다 작은 각도인 θ만큼 회전시킨 상태에서, 상기 기판지지부를 상기 제1방향으로 이동시키면서 상기 제2방향으로 이동시키고, 상기 레이저빔 조사 유닛은 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 이동시키는 동안 상기 기판지지부 상에 배치된 비정질실리콘층이 형성된 기판 상으로 라인 레이저빔을 복수회 조사하는, 레이저 어닐링 장치가 제공된다.
상기 제1방향과 상기 제2방향은 상호 수직이며, 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 상기 제2방향으로 이동시키는 속도를 V라고 할 시, 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 상기 제1방향으로 이동시키는 속도는 Vtanθ일 수 있다.
상호 이격하여 위치하며, 상기 제1방향 또는 그 반대방향으로 움직임에 따라 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적을 늘리거나 줄일 수 있는, 제1빔커터와 제2빔커터를 더 구비할 수 있다.
이때, 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 제2방향으로 이동시킴에 따라, 상기 제1빔커터가 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어들도록 할 수 있다. 그리고 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 제2방향으로 이동시킴에 따라, 상기 제2빔커터가 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나도록 할 수 있다.
한편, 상기 제1평면과 평행한 평면 내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함에 따라 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적을 늘리거나 줄일 수 있는, 제1빔커터와 제2빔커터를 더 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 제2방향으로 이동시킴에 따라, 상기 제1빔커터가 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어들도록 할 수 있다. 그리고 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 제2방향으로 이동시킴에 따라, 상기 제2빔커터가 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나도록 할 수 있다.
한편, 상기 레이저빔 조사유닛이 외부에 위치하도록 하고 상기 기판지지부가 내부에 위치하도록 하며 윈도우를 통해 상기 레이저빔 조사유닛에서 조사되는 라인 레이저빔이 상기 기판지지부 상에 배치된 기판에 조사되도록 하는 챔버를 더 구비하고, 상기 제1빔커터 및 상기 제2빔커터는 상기 챔버 내부에 위치하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 기판 상에 비정질실리콘층을 형성하는 단계와, 비정질실리콘층을 결정질실리콘층으로 변환시키기 위해 비정질실리콘층에 제1방향으로 연장된 라인 레이저빔(line laser beam)을 조사하는 단계를 포함하며, 상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계는, 비정질실리콘층이 형성된 기판을 제1방향과 교차하는 제2방향과 제1방향에 의해 정의된 제1평면 내에서 90도보다 작은 각도인 θ만큼 회전시킨 상태에서, 비정질실리콘층이 형성된 기판을 제1방향으로 이동시키면서 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동시키는 동안, 복수회 라인 레이저빔을 조사하는 단계인, 디스플레이 장치 제조방법이 제공된다.
제1방향과 제2방향은 상호 수직이며, 상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계에서 기판을 제2방향으로 이동시키는 속도를 V라고 할 시, 상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계에서 기판을 제1방향으로 이동시키는 속도는 Vtanθ일 수 있다.
한편, 상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계에서 기판을 제2방향으로 이동시킬 시, 제1빔커터가 라인 레이저빔의 적어도 일부를 차폐하되, 기판을 제2방향으로 이동시킴에 따라 제1빔커터가 제1방향 또는 제1방향의 반대방향으로 움직여 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어들도록 할 수 있다. 그리고 상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계에서 기판을 제2방향으로 이동시킬 시, 제2빔커터가 라인 레이저빔의 적어도 일부를 차폐하되, 기판을 제2방향으로 이동시킴에 따라 제2빔커터가 제1방향 또는 제1방향의 반대방향으로 움직여 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나도록 할 수 있다.
한편, 상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계에서 기판을 제2방향으로 이동시킬 시, 제1빔커터가 라인 레이저빔의 적어도 일부를 차폐하되, 기판을 제2방향으로 이동시킴에 따라 제1빔커터가 제1평면과 평행한 평면 내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하여 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어들도록 할 수 있다. 그리고 상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계에서 기판을 제2방향으로 이동시킬 시, 제2빔커터가 라인 레이저빔의 적어도 일부를 차폐하되, 기판을 제2방향으로 이동시킴에 따라 제2빔커터가 제1평면과 평행한 평면 내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하여 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나도록 할 수 있다.
상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계는, 라인 레이저빔을 챔버의 윈도우를 통해 챔버 내의 비정질실리콘층에 조사하는 단계이며, 제1빔커터 및 제2빔커터는 챔버 내에 위치하도록 할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 특허청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제조 과정에서 불량 발생률을 낮출 수 있는 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 평면도들이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 평면도들이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 평면도들이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 측면 개념도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 측면 개념도이다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 평면도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서 층, 막, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 평면도들이다. 본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치는 기판지지부(10), 레이저빔 조사 유닛(미도시) 및 기판이동부(미도시)를 구비한다.
기판지지부(10)에는 비정질실리콘층(3)이 형성된 기판(1)이 배치될 수 있다. 기판이동부는 이러한 기판지지부(10)를 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 기판이동부는 기판지지부(10)를 제1방향(예컨대 +x 방향) 또는 상기 제1방향(+x 방향)과 교차하는 제2방향(예컨대 +y 방향)으로 이동시킬 수 있다. 또한 기판이동부는 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)과 제2방향(+y 방향)에 의해 정의된 제1평면(xy 평면) 내에서 회전시킬 수 있다. 여기서 제2방향(+y 방향)은 제1방향(+x 방향)에 대해 수직일 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 편의상 제2방향이 제1방향에 대해 수직인 경우에 대해 설명한다.
레이저빔 조사 유닛은 제1방향(+x 방향)으로 연장된 라인 레이저빔(LB)을 기판지지부(10) 상에 배치된 기판(1)으로 조사할 수 있다. 물론 레이저빔 조사 유닛과 기판지지부(10) 상에 배치된 기판(1) 사이에는 레이저빔이 통과하게 될 다양한 광학계가 배치될 수 있다. 레이저빔 조사 유닛은 예컨대 라인 형태의 엑시머레이저빔을 조사할 수 있다.
종래에는 기판(1)의 장축이나 단축이 라인 레이저빔(LB)의 연장 방향인 제1방향(+x 방향)에 수직인 상태에서, 기판이동부가 기판지지부(10)를 제1방향에 수직인 제2방향(+y 방향)으로 이동시키고, 기판이동부가 기판지지부(10)를 이동시키는 동안 레이저빔 조사 유닛이 라인 레이저빔(LB)을 복수회 조사함으로써, 기판(1) 상의 비정질실리콘층(3)을 결정질실리콘층으로 변환시켰다. 그러나 이와 같이 형성된 결정질실리콘층을 이용하여 디스플레이 장치를 제조할 시, 디스플레이 장치에서 구현되는 이미지에 줄무늬 얼룩이 발생한다는 문제점이 있었다.
구체적으로, 레이저 어닐링 중 기판(1)의 가장자리들 중 라인 레이저빔(LB)의 연장 방향인 제1방향(+x 방향)과 평행한 가장자리들이 존재하게 된다. 그러한 가장자리들을 제1가장자리들이라고 한다면, 이에 따라 이와 같이 형성된 결정질실리콘층을 이용해 복수개의 박막트랜지스터들을 형성하게 되면, 기판(1)의 제1가장자리들에 평행한 가상의 라인들 각각에 있어서 그 해당 가상의 라인 상에 위치한 박막트랜지스터들의 문턱전압인 Vth는 대략 동일하게 되지만, 상이한 가상의 라인들 상에 위치한 박막트랜지스터들의 경우 Vth가 서로 다르게 된다. 이에 따라 이러한 박막트랜지스터들에 전기적으로 연결된 디스플레이소자들을 형성할 경우, 디스플레이 장치에서 구현되는 이미지에 기판(1)의 제1가장자리들에 평행한 줄무늬 얼룩이 발생한다는 문제점이 있었다.
따라서 본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치의 경우, 그와 같은 문제점이 발생하지 않도록 하기 위해, 도 1에 도시된 것과 같이 기판이동부가 비정질실리콘층(3)이 형성된 기판(1)이 배치된 기판지지부(10)를 90도보다 작은 각도인 θ만큼 회전시킨다. 그리고 그와 같이 기판지지부(10)를 회전시킨 상태에서, 기판이동부는 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 기판지지부(10)를 제2방향(+y 방향)으로 이동시킨다.
이와 같이 레이저 어닐링을 실시할 경우, 라인 레이저빔(LB)의 연장 방향(+x 방향)이 기판(1)의 가장자리들에 평행하지 않게 된다. 그 결과, 이와 같이 형성된 결정질실리콘층을 이용해 복수개의 박막트랜지스터들을 형성하고 이들에 전기적으로 연결된 디스플레이소자들을 형성할 경우, 기판(1)의 가장자리들에 평행한 가상의 라인들 각각에 있어서 그 해당 가상의 라인 상에 위치한 박막트랜지스터들의 Vth가 서로 상이하게 된다. 이에 따라 기판(1) 상의 박막트랜지스터들의 Vth 산포가 기판(1)에 걸쳐 전체적으로 균일하게 된다. 따라서 이러한 박막트랜지스터들에 전기적으로 연결된 디스플레이소자들을 형성하여 디스플레이 장치를 제조하게 되면, 디스플레이 장치에서 구현되는 이미지에 종래와 같던 줄무늬 얼룩이 발생하는 것을 효과적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
다만 이와 같은 본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법의 경우, 기판(1)의 많은 부분을 손상시킬 수 있으며, 또한 디스플레이 장치의 제조 과정에서 불량률이 높아질 수 있다는 문제점이 있다. 구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 기판이동부가 기판지지부(10)를 제2방향(+y 방향)으로 이동시키면서 기판(1) 상의 비정질실리콘층(3)에 라인 레이저빔(LB)을 복수회 조사하게 되면, 기판(1)의 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분들에도 라인 레이저빔(LB)이 조사된다. 도 2에서는 기판(1)의 우상단영역(BA1)과 좌상단영역(BA2)에 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 도시하고 있고, 도 3에서는 그 외에 기판(1)의 좌하단영역(BA3)과 우하단영역(BA4)에 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 도시하고 있다.
3000nm 이상 두께의 비정질실리콘층(3)은 입사한 라인 레이저빔(LB)을 99% 이상 흡수하기에, 기판(1)의 비정질실리콘층(3) 하부에 위치한 부분은 라인 레이저빔(LB)에 의해 영향을 거의 받지 않게 된다. 하지만 기판(1)의 비정질실리콘층(3)이 존재하지 않는 전술한 것과 같은 우상단영역(BA1), 좌상단영역(BA2), 좌하단영역(BA3) 및 우하단영역(BA4)은 라인 레이저빔(LB)에 의해 손상될 수 있다. 특히 플렉서블 디스플레이 장치를 구현하기 위해 기판(1)이 폴리이미드 등으로 형성될 경우, 기판(1)의 해당 영역들은 라인 레이저빔(LB)이 조사됨에 따라 일부분이 타기도 하고, 이 과정에서 파티클들이 발생하여 비정질실리콘층(3)이나 결정화된 결정질실리콘층 상에 잔존하게 되어 추후 불량을 야기할 수 있다. 따라서 기판(1)의 비정질실리콘층(3)이 존재하지 않는 부분으로서 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 영역의 넓이를 최소화하는 것이 필요하다.
물론 비정질실리콘층(3)이 기판(1)의 전면(全面)을 덮도록 하는 것을 고려할 수도 있다. 하지만 비정질실리콘층(3)이 기판(1)의 전면을 덮는다 하더라도, 기판(1)의 가장자리 근방에서의 비정질실리콘층(3)의 두께는 기판(1)의 중앙부분에서의 두께보다 낮아질 수밖에 없다. 따라서 이 경우 라인 레이저빔(LB)의 에너지가 비정질실리콘층(3)에 충분히 흡수되지 않은 채 그 하부의 기판(1)으로 전달되어, 상술한 것과 동일하거나 유사한 문제점이 발생하게 된다.
또는 라인 레이저빔(LB)의 제1방향(+x 방향)으로의 길이를 줄임으로써, 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 기판(1)의 부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않도록 하는 것을 고려할 수도 있다. 하지만 이 경우 비정질실리콘층(3)의 일부 영역에도 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않아, 결정화가 이루어지지 않게 된다는 문제점이 발생한다.
도 4 내지 도 6은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 평면도들이다. 본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치도 기판지지부(10), 레이저빔 조사 유닛(미도시) 및 기판이동부(미도시)를 구비한다. 그러나 레이저 어닐링 과정에서의 각 구성요소의 구체적인 동작이 전술한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치의 각 구성요소의 구체적인 동작과 상이하다.
본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치의 경우, 도 4에 도시된 것과 같이 기판이동부가 비정질실리콘층(3)이 형성된 기판(1)이 배치된 기판지지부(10)를 90도보다 작은 각도인 θ만큼 회전시킨다. 도 4에서는 기판이동부가 기판지지부(10)를 시계방향으로 θ만큼 회전시킨 것으로 도시하고 있다. 이에 따라 라인 레이저빔(LB)의 연장 방향인 제1방향(+x 방향)이 기판(1)의 가장자리들에 평행하지 않게 된다.
그와 같이 기판지지부(10)를 회전시킨 상태에서, 기판이동부는 도 4 내지 도 6에 도시된 것과 같이 기판지지부(10)를 이동시킨다. 구체적으로, 기판이동부는 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킨다. 이는 기판이동부가 기판지지부(10)를 제2방향(+y 방향)으로만 이동시키는 전술한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치와 상이한 점이다. 그리고 이와 같이 기판이동부가 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시키는 동안, 레이저빔 조사 유닛은 기판지지부(10) 상에 배치된 비정질실리콘층(3)이 형성된 기판(1) 상으로 라인 레이저빔(LB)을 복수회 조사하여, 비정질실리콘층(3)을 결정질실리콘층으로 변환시킨다.
이와 같이 레이저 어닐링을 실시하게 되면, 도 4에 도시된 것과 같이 레이저 어닐링 초기에는 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 기판(1)의 우상단영역(BA1)에도 라인 레이저빔(LB)이 조사된다. 하지만 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 기판(1)의 좌상단영역에는 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않는다. 이는 라인 레이저빔(LB)의 제1방향(+x 방향)으로의 길이(L)가 제한되기 때문이다. 이 라인 레이저빔(LB)의 제1방향(+x 방향)으로의 길이(L)는, 기판이동부가 기판지지부(10)를 회전시키지 않았을 시의 비정질실리콘층(3)의 제1방향(+x 방향)으로의 길이(Lo)에 대해, L = Lo X cosθ 의 관계를 가질 수 있다.
이후 기판이동부는 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시키며, 그 동안 레이저빔 조사 유닛은 기판지지부(10) 상에 배치된 비정질실리콘층(3)이 형성된 기판(1) 상으로 라인 레이저빔(LB)을 복수회 조사하여, 비정질실리콘층(3)을 결정질실리콘층으로 변환시킨다. 기판이동부가 기판지지부(10)를 제2방향(+y 방향)으로만 이동시킨다면, 라인 레이저빔(LB)의 길이(L)가 전술한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치에서의 라인 레이저빔(LB)의 길이보다 짧기에, 비정질실리콘층(3)의 영역 중 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않는 영역의 면적이 급격히 증가하게 된다. 하지만 본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치의 경우 도 4 내지 도 6에 도시된 것과 같이 기판이동부가 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킨다. 따라서 기판(1) 상의 비정질실리콘층(3)의 대부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되도록 할 수 있다.
이때 도 6에 도시된 것과 같이 레이저 어닐링 후기에는 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 기판(1)의 좌하단영역(BA3)에도 라인 레이저빔(LB)이 조사된다. 하지만 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 기판(1)의 우하단영역에는 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않는다.
이와 같이 본 실시예에 따른 레이저 결정화 장치의 경우, 기판(1) 상의 비정질실리콘층(3)의 전 영역 또는 대부분의 영역에 라인 레이저빔(LB)을 조사하여 이를 결정질실리콘층으로 변환시키면서도, 기판(1)의 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분 중 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 부분의 면적을 획기적으로 줄일 수 있다. 이에 따라 폴리이미드 등의 고분자 물질로 형성된 기판(1)이 레이저 어닐링 과정에서 손상되는 것을 방지하거나 손상발생률을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 추후 박막트랜지스터 형성이나 디스플레이 소자 형성 과정에서도 불량이 발생하는 것을 방지하거나 그 발생률을 획기적으로 줄일 수 있다.
한편, 기판이동부가 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킬 시, 제2방향(+y 방향)으로의 이동속도와 제1방향(+x 방향)으로의 이동속도를 적절하게 조절할 필요가 있다. 이는 도 4 내지 도 6에 도시된 것과 같이 θ만큼 회전된 비정질실리콘층(3)의 (+x 방향과 -x 방향) 가장자리들이 라인 레이저빔(LB)의 양단에 대응하여 위치하도록, 기판이동부가 기판지지부(10)를 이동시킬 필요가 있기 때문이다. 따라서 기판이동부가 기판지지부(10)를 제2방향(+y 방향)으로 이동시키는 속도를 V라고 할 시, 기판이동부가 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키는 속도는 Vtanθ가 되도록 할 필요가 있다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 평면도들이다. 본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치의 경우, 도 4 내지 도 6을 참조하여 전술한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치와 달리 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)를 더 구비한다. 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)는 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔(LB)의 적어도 일부를 차폐할 수 있는데, 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)는 제1방향(+x 방향) 또는 그 반대 방향(-x 방향)으로 움직여, 이들이 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적을 레이저 어닐링 중 늘리거나 줄일 수 있다.
구체적으로, 도 7에 도시된 것과 같이 레이저 어닐링 초기에, 제1빔커터(BC1)는 기판(1)의 상단에서 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분의 상당부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않도록, 라인 레이저빔(LB)을 차폐한다. 그리고 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같이 기판이동부가 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킴에 따라, 제1빔커터(BC1)는 제1방향(+x 방향)으로 움직여 제1빔커터(BC1)가 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어들도록 한다. 이는 라인 레이저빔(LB)의 조사영역의 면적 중 비정질실리콘층(3)에 도달하는 부분의 면적이 증가하고 기판(1)에 도달하는 부분의 면적이 줄어들기 때문이다. 만일 도 9에 도시된 것과 같이 기판이동부가 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 더 이동시켜 기판(1)의 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분에 더 이상 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않으면, 제1빔커터(BC1)는 라인 레이저빔(LB)을 차폐하지 않을 수 있다.
이후 기판이동부가 계속 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시키고, 그러면서 도 10에 도시된 것과 같이 라인 레이저빔(LB)은 비정질실리콘층(3)에 조사된다. 이후 도 11에 도시된 것과 같이 비정질실리콘층(3)의 하단에 라인 레이저빔(LB)이 조사될 시, 기판(1)의 하단에서 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분의 상당부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않도록 제2빔커터(BC2)가 라인 레이저빔(LB)을 차폐하기 시작한다. 그리고 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이 기판이동부가 계속 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킴에 따라, 제2빔커터(BC2)는 제1방향(+x 방향)으로 움직여 제2빔커터(BC2)가 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나도록 한다. 이를 통해 기판(1)의 하단의 대부분의 영역에서 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 방지하거나 조사되는 정도를 최소화한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치는 도 4 내지 도 6을 참조하여 전술한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치와 비교할 시, 기판(1)의 상단과 하단의 대부분의 영역에서 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 방지하거나 조사되는 정도를 최소화할 수 있다. 이에 따라 폴리이미드 등의 고분자 물질로 형성된 기판(1)이 레이저 어닐링 과정에서 손상되는 것을 방지하거나 손상발생률을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 추후 박막트랜지스터 형성이나 디스플레이 소자 형성 과정에서도 불량이 발생하는 것을 방지하거나 그 발생률을 획기적으로 줄일 수 있다.
참고로 도 7 내지 도 11에 도시된 것과 같이, 제1빔커터(BC1)의 제2방향(+y 방향)에서의 위치와, 제2빔커터(BC2)의 제2방향(+y 방향)에서의 위치, 그리고 라인 레이저빔(LB)의 위치는 고정되어 있고, 기판지지부(10)는 기판이동부에 의해 이동되며, 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)는 제1방향(+x 방향)이나 그 반대방향(-x 방향)으로 직선 운동을 하는 것으로 이해될 수 있다. 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)는 예컨대 가이드 레일에 의해 그 운동 방향이 한정될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 측면 개념도이다. 도 12에 도시된 것과 같이, 레이저 어닐링 장치는 챔버(CB)를 더 구비할 수 있다. 레이저빔 조사유닛(미도시)은 이 챔버(CB)의 외부에 위치하게 되며, 기판지지부(10)는 챔버(CB)의 내부에 위치하여 챔버(CB) 내에서 기판이동부(미도시)에 의해 이동될 수 있다. 챔버(CB)는 윈도우(W)를 가져, 레이저빔 조사유닛에서 조사되는 라인 레이저빔(LB)이 광학계(OS) 등을 통과한 후 이 윈도우(W)를 통과해 기판지지부(10) 상에 배치된 기판(1) 상의 비정질실리콘층(3)에 조사되도록 할 수 있다. 이때 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2) 챔버(CB)의 +z 방향 상부에 위치할 수 있다.
한편, 라인 레이저빔(LB)은 직진성이 우수하지만 광이라는 기본적 특성 상 광학적 현상인 회절 등의 현상이 발생할 수 있다. 예컨대 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)에 의해 라인 레이저빔(LB)의 일부가 차폐될 시, 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)에 의해 차폐되지 않은 라인 레이저빔(LB)의 부분이 회절 등으로 인해 퍼짐으로써, 기판(1)의 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분 중 일부에 의도치 않게 라인 레이저빔(LB)이 조사될 수 있다. 따라서 이러한 문제점이 발생하지 않거나 발생하더라도 최소화되도록 하기 위해, 도 13에 도시된 것과 같이 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)가 챔버(CB) 내부에 위치하도록 할 수 있다. 이 경우 제1빔커터(BC1) 및 제2빔커터(BC2)와 기판(1) 사이의 거리를 획기적으로 줄일 수 있다. 이에 따라 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)에 의해 차폐되지 않은 라인 레이저빔(LB)의 부분이 회절 등으로 인해 퍼지더라도, 그 퍼짐으로 인해 기판(1)의 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분 중 일부에 의도치 않게 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 면적을 최소화할 수 있다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 평면도들이다.
본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치의 경우, 도 7 내지 도 11을 참조하여 전술한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치와 달리 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)가 직선 운동을 하는 것이 아니라 회전 운동을 한다. 구체적으로, 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)는 제1방향(+x 방향)과 제2방향(+y 방향)으로 정의되는 제1평면과 평행한 평면 내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함에 따라, 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적을 늘리거나 줄일 수 있다.
구체적으로, 도 14에 도시된 것과 같이 레이저 어닐링 초기에, 제1빔커터(BC1)는 기판(1)의 상단에서 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분의 상당부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않도록, 라인 레이저빔(LB)을 차폐한다. 그리고 도 15 및 도 16에 도시된 것과 같이 기판이동부가 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킴에 따라, 제1빔커터(BC1)는 제1회전축(BC1C)을 중심으로 시계방향으로 회전하여 제1빔커터(BC1)가 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어들도록 한다. 이는 라인 레이저빔(LB)의 조사영역의 면적 중 비정질실리콘층(3)에 도달하는 부분의 면적이 증가하고 기판(1)에 도달하는 부분의 면적이 줄어들기 때문이다. 만일 도 16에 도시된 것과 같이 기판이동부가 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 더 이동시켜 기판(1)의 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분에 더 이상 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않으면, 제1빔커터(BC1)는 라인 레이저빔(LB)을 차폐하지 않을 수 있다.
이후 기판이동부가 계속 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시키고, 그러면서 도 17에 도시된 것과 같이 라인 레이저빔(LB)은 비정질실리콘층(3)에 조사된다. 이후 도 18에 도시된 것과 같이 비정질실리콘층(3)의 하단에 라인 레이저빔(LB)이 조사될 시, 기판(1)의 하단에서 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분의 상당부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않도록 제2빔커터(BC2)가 라인 레이저빔(LB)을 차폐하기 시작한다. 이는 제2빔커터(BC2)가 제2회전축(BC2C)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하여 이루어질 수 있다.
그리고 도 18 및 도 19에 도시된 것과 같이 기판이동부가 계속 기판지지부(10)를 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킴에 따라, 제2빔커터(BC2)는 제2회전축(BC2C)을 중심으로 반시계 방향으로 계속하여 회전하여 제2빔커터(BC2)가 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나도록 한다. 이를 통해 기판(1)의 하단의 대부분의 영역에서 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 방지하거나 조사되는 정도를 최소화한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치는 도 4 내지 도 6을 참조하여 전술한 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치와 비교할 시, 기판(1)의 상단과 하단의 대부분의 영역에서 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 방지하거나 조사되는 정도를 최소화할 수 있다. 이에 따라 폴리이미드 등의 고분자 물질로 형성된 기판(1)이 레이저 어닐링 과정에서 손상되는 것을 방지하거나 손상발생률을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 추후 박막트랜지스터 형성이나 디스플레이 소자 형성 과정에서도 불량이 발생하는 것을 방지하거나 그 발생률을 획기적으로 줄일 수 있다.
참고로 도 14 내지 도 19에서, 라인 레이저빔(LB)의 위치, 제1회전축(BC1C)의 위치 및 제2회전축(BC2C)의 위치는 고정되어 있으며, 기판지지부(10)는 기판이동부에 의해 이동되고, 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)는 회전 운동을 하는 것으로 이해될 수 있다. 그리고 이와 같은 회전식 제1빔커터(BC1)나 제2빔커터(BC2)의 경우에도 도 13에 도시된 것과 같이 챔버(CB) 내에 위치할 수도 있다.
지금까지는 레이저 어닐링 장치에 대해 주로 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이를 이용한 레이저 어닐링 방법이나 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우, 기판(1) 상에 비정질실리콘층(3)을 형성하는 단계와, 비정질실리콘층(3)을 결정질실리콘층으로 변환시키기 위해 비정질실리콘층(3)에 제1방향(+x 방향)으로 연장된 라인 레이저빔(LB)을 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 라인 레이저빔(LB)을 조사하는 단계는, 도 4 내지 도 6에 도시된 것과 같이 비정질실리콘층(3)이 형성된 기판(1)을 제1방향(+x 방향)과 제2방향(+y 방향)에 의해 정의된 제1평면(xy 평면) 내에서 90도보다 작은 각도인 θ만큼 회전시킨 상태에서, 비정질실리콘층(3)이 형성된 기판(1)을 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제1방향(+x 방향)과 교차하는 제2방향(+y 방향)으로 이동시키는 동안, 복수회 라인 레이저빔(LB)을 조사하는 단계일 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우, 도 4에 도시된 것과 같이 레이저 어닐링 초기에 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 기판(1)의 우상단영역(BA1)에는 라인 레이저빔(LB)이 조사되지만 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 기판(1)의 좌상단영역에는 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않는다. 그리고 도 6에 도시된 것과 같이 레이저 어닐링 후기에 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 기판(1)의 좌하단영역(BA3)에는 라인 레이저빔(LB)이 조사되지만 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 기판(1)의 우하단영역에는 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않는다. 따라서 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우, 기판(1) 상의 비정질실리콘층(3)의 전 영역 또는 대부분의 영역에 라인 레이저빔(LB)을 조사하여 이를 결정질실리콘층으로 변환시키면서도, 기판(1)의 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분 중 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 부분의 면적을 획기적으로 줄일 수 있다.
한편, 이 과정에서 라인 레이저빔(LB)의 제1방향(+x 방향)으로의 길이(L)는, 기판(1)을 회전시키지 않았을 시의 비정질실리콘층(3)의 제1방향(+x 방향)으로의 길이(Lo)에 대해, L = Lo X cosθ 의 관계를 가질 수 있다.
한편, 기판(1)을 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킬 시, 제2방향(+y 방향)으로의 이동속도와 제1방향(+x 방향)으로의 이동속도를 적절하게 조절할 필요가 있다. 이는 도 4 내지 도 6에 도시된 것과 같이 θ만큼 회전된 비정질실리콘층(3)의 (+x 방향과 -x 방향) 가장자리들이 라인 레이저빔(LB)의 양단에 대응하여 위치하도록, 기판(1)을 이동시킬 필요가 있기 때문이다. 따라서 기판(1)을 제2방향(+y 방향)으로 이동시키는 속도를 V라고 할 시, 기판(1)을 제1방향(+x 방향)으로 이동시키는 속도는 Vtanθ가 되도록 할 필요가 있다.
이와 같이 비정질실리콘층(3)을 레이저 어닐링을 통해 결정질실리콘층으로 변환시킨 후, 이를 이용해 복수개의 박막트랜지스터들을 형성할 수 있다. 그리고 이 박막트랜지스터들에 전기적으로 연결되는 디스플레이 소자들, 예컨대 유기발광소자들을 형성함으로써, 높은 수율로 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우, 도 7 내지 도 11에 도시된 것과 같이 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)를 이용할 수 있다. 구체적으로, 도 7에 도시된 것과 같이 레이저 어닐링 초기에, 제1빔커터(BC1)가 기판(1)의 상단에서 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분의 상당부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않도록, 라인 레이저빔(LB)을 차폐하도록 한다. 그리고 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같이 기판(1)을 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킴에 따라, 제1빔커터(BC1)가 제1방향(+x 방향)으로 움직여 제1빔커터(BC1)가 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어들도록 한다. 이는 라인 레이저빔(LB)의 조사영역의 면적 중 비정질실리콘층(3)에 도달하는 부분의 면적이 증가하고 기판(1)에 도달하는 부분의 면적이 줄어들기 때문이다. 만일 도 9에 도시된 것과 같이 기판(1)을 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 더 이동시켜 기판(1)의 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분에 더 이상 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않으면, 제1빔커터(BC1)는 라인 레이저빔(LB)을 차폐하지 않을 수 있다.
이후 기판(1)을 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시키고, 그러면서 도 10에 도시된 것과 같이 라인 레이저빔(LB)은 비정질실리콘층(3)에 조사된다. 이후 도 11에 도시된 것과 같이 비정질실리콘층(3)의 하단에 라인 레이저빔(LB)이 조사될 시, 기판(1)의 하단에서 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분의 상당부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않도록 제2빔커터(BC2)가 라인 레이저빔(LB)을 차폐하기 시작한다. 그리고 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이 기판(1)을 계속 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킴에 따라, 제2빔커터(BC2)는 제1방향(+x 방향)으로 움직여 제2빔커터(BC2)가 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나도록 한다. 이를 통해 기판(1)의 하단의 대부분의 영역에서 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 방지하거나 조사되는 정도를 최소화한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법은 도 4 내지 도 6을 참조하여 전술한 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법과 비교할 시, 기판(1)의 상단과 하단의 대부분의 영역에서 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 방지하거나 조사되는 정도를 최소화할 수 있다. 이에 따라 폴리이미드 등의 고분자 물질로 형성된 기판(1)이 레이저 어닐링 과정에서 손상되는 것을 방지하거나 손상발생률을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 추후 박막트랜지스터 형성이나 디스플레이 소자 형성 과정에서도 불량이 발생하는 것을 방지하거나 그 발생률을 획기적으로 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우에도, 도 14 내지 도 19에 도시된 것과 같이 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)를 이용할 수 있다. 다만 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우, 도 7 내지 도 11을 참조하여 전술한 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법에서와 달리 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)가 직선 운동을 하는 것이 아니라 회전 운동을 하도록 한다. 구체적으로, 제1빔커터(BC1)와 제2빔커터(BC2)가 제1방향(+x 방향)과 제2방향(+y 방향)으로 정의되는 제1평면(xy 평면)과 평행한 평면 내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함에 따라, 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적을 늘리거나 줄이도록 한다.
구체적으로, 도 14에 도시된 것과 같이 레이저 어닐링 초기에, 제1빔커터(BC1)는 기판(1)의 상단에서 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분의 상당부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않도록, 라인 레이저빔(LB)을 차폐한다. 그리고 도 15 및 도 16에 도시된 것과 같이 기판(1)을 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킴에 따라, 제1빔커터(BC1)는 제1회전축(BC1C)을 중심으로 시계방향으로 회전하여 제1빔커터(BC1)가 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어들도록 한다. 이는 라인 레이저빔(LB)의 조사영역의 면적 중 비정질실리콘층(3)에 도달하는 부분의 면적이 증가하고 기판(1)에 도달하는 부분의 면적이 줄어들기 때문이다. 만일 도 16에 도시된 것과 같이 기판(1)을 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 더 이동시켜 기판(1)의 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분에 더 이상 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않으면, 제1빔커터(BC1)는 라인 레이저빔(LB)을 차폐하지 않을 수 있다.
이후 기판(1)을 계속 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시키고, 그러면서 도 17에 도시된 것과 같이 라인 레이저빔(LB)은 비정질실리콘층(3)에 조사된다. 이후 도 18에 도시된 것과 같이 비정질실리콘층(3)의 하단에 라인 레이저빔(LB)이 조사될 시, 기판(1)의 하단에서 비정질실리콘층(3)으로 덮이지 않은 부분의 상당부분에 라인 레이저빔(LB)이 조사되지 않도록 제2빔커터(BC2)가 라인 레이저빔(LB)을 차폐하기 시작한다. 이는 제2빔커터(BC2)가 제2회전축(BC2C)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하여 이루어질 수 있다.
그리고 도 18 및 도 19에 도시된 것과 같이 기판(1)을 계속 제1방향(+x 방향)으로 이동시키면서 제2방향(+y 방향)으로 이동시킴에 따라, 제2빔커터(BC2)는 제2회전축(BC2C)을 중심으로 반시계 방향으로 계속하여 회전하여 제2빔커터(BC2)가 라인 레이저빔(LB)을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나도록 한다. 이를 통해 기판(1)의 하단의 대부분의 영역에서 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 방지하거나 조사되는 정도를 최소화한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법은 도 4 내지 도 6을 참조하여 전술한 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법과 비교할 시, 기판(1)의 상단과 하단의 대부분의 영역에서 라인 레이저빔(LB)이 조사되는 것을 방지하거나 조사되는 정도를 최소화할 수 있다. 이에 따라 폴리이미드 등의 고분자 물질로 형성된 기판(1)이 레이저 어닐링 과정에서 손상되는 것을 방지하거나 손상발생률을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 추후 박막트랜지스터 형성이나 디스플레이 소자 형성 과정에서도 불량이 발생하는 것을 방지하거나 그 발생률을 획기적으로 줄일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 기판 3: 비정질실리콘층
10: 기판지지부 BC1: 제1빔커터
BC1C: 제1회전축 BC2: 제2빔커터
BC2C: 제2회전축

Claims (16)

  1. 비정질실리콘층이 형성된 기판이 배치될 수 있는 기판지지부;
    제1방향으로 연장된 라인 레이저빔(line laser beam)을 상기 기판지지부 상에 배치된 기판으로 조사할 수 있는, 레이저빔 조사 유닛;
    상기 기판지지부를 제1방향 또는 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동시킬 수 있고, 상기 기판지지부를 상기 제1방향과 상기 제2방향에 의해 정의된 제1평면 내에서 회전시킬 수 있는, 기판이동부; 및
    상호 이격하여 위치하며, 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적을 늘리거나 줄일 수 있는, 제1빔커터와 제2빔커터;
    를 구비하고,
    상기 기판이동부는, 비정질실리콘층이 형성된 기판이 배치된 상기 기판지지부를 90도보다 작은 각도인 θ만큼 회전시킨 상태에서, 상기 기판지지부를 상기 제1방향으로 이동시키면서 상기 제2방향으로 이동시키고, 상기 레이저빔 조사 유닛은 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 이동시키는 동안 상기 기판지지부 상에 배치된 비정질실리콘층이 형성된 기판 상으로 라인 레이저빔을 복수회 조사하며,
    상기 기판지지부가 상기 제2방향으로 이동함으로써, 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔이 기판의 일측 가장자리에서 위치하는 제1단계와, 기판의 타측 가장자리에 위치하는 제3단계와, 상기 제1단계와 상기 제3단계 사이의 제2단계를 거치며,
    상기 제1단계에서, 상기 제1평면에 수직인 방향에서 바라볼 시, 라인 레이저빔은 상기 제1빔커터에 의해 기판의 주변부와 중첩하는 영역이 차폐되어 비정질실리콘층 내에만 조사되고, 상기 기판지지부가 상기 제2방향으로 이동함에 따라 상기 제1빔커터에 의해 차폐되는 영역의 면적이 줄어들며,
    상기 제2단계에서, 상기 제1평면에 수직인 방향에서 바라볼 시, 라인 레이저빔은 상기 제1방향의 양단이 비정질실리콘층의 가장자리와 일치하고 기판의 주변부와 중첩하지 않으며,
    상기 제3단계에서, 상기 제1평면에 수직인 방향에서 바라볼 시, 라인 레이저빔은 상기 제2빔커터에 의해 기판의 주변부와 중첩하는 영역이 차폐되어 비정질실리콘층 내에만 조사되고, 상기 기판지지부가 상기 제2방향으로 이동함에 따라 상기 제2빔커터에 의해 차폐되는 영역의 면적이 늘어나는, 레이저 어닐링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향과 상기 제2방향은 상호 수직이며, 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 상기 제2방향으로 이동시키는 속도를 V라고 할 시, 상기 기판이동부가 상기 기판지지부를 상기 제1방향으로 이동시키는 속도는 Vtanθ인, 레이저 어닐링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1빔커터와 상기 제2빔커터는 상기 제1방향 또는 그 반대방향으로 움직임에 따라 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적을 늘리거나 줄일 수 있는, 레이저 어닐링 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1빔커터와 상기 제2빔커터는 상기 제1평면과 평행한 평면 내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함에 따라 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적을 늘리거나 줄일 수 있는, 레이저 어닐링 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저빔 조사유닛이 외부에 위치하도록 하고 상기 기판지지부가 내부에 위치하도록 하며, 윈도우를 통해 상기 레이저빔 조사유닛에서 조사되는 라인 레이저빔이 상기 기판지지부 상에 배치된 기판에 조사되도록 하는, 챔버를 더 구비하고,
    상기 제1빔커터 및 상기 제2빔커터는 상기 챔버 내부에 위치하는, 레이저 어닐링 장치.
  10. 기판 상에 비정질실리콘층을 형성하는 단계; 및
    비정질실리콘층을 결정질실리콘층으로 변환시키기 위해 비정질실리콘층에 제1방향으로 연장된 라인 레이저빔(line laser beam)을 조사하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계는,
    비정질실리콘층이 형성된 기판을 제1방향과 교차하는 제2방향과 제1방향에 의해 정의된 제1평면 내에서 90도보다 작은 각도인 θ만큼 회전시킨 상태에서, 비정질실리콘층이 형성된 기판을 제1방향으로 이동시키면서 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동시키는 동안, 복수회 라인 레이저빔을 조사하고,
    기판을 제2방향으로 이동함으로써, 라인 레이저빔이 기판의 일측 가장자리에서 위치하는 제1단계와, 기판의 타측 가장자리에 위치하는 제3단계와, 상기 제1단계와 상기 제3단계 사이의 제2단계를 거치며,
    상기 제1단계에서, 제1평면에 수직인 방향에서 바라볼 시, 라인 레이저빔은 제1빔커터에 의해 기판의 주변부와 중첩하는 영역이 차폐되어 비정질실리콘층 내에만 조사되고, 기판이 제2방향으로 이동함에 따라 제1빔커터에 의해 차폐되는 영역의 면적이 줄어들며,
    상기 제2단계에서, 제1평면에 수직인 방향에서 바라볼 시, 라인 레이저빔은 제1방향의 양단이 비정질실리콘층의 가장자리와 일치하고 기판의 주변부와 중첩하지 않으며,
    상기 제3단계에서, 제1평면에 수직인 방향에서 바라볼 시, 라인 레이저빔은 제2빔커터에 의해 기판의 주변부와 중첩하는 영역이 차폐되어 비정질실리콘층 내에만 조사되고, 기판이 제2방향으로 이동함에 따라 제2빔커터에 의해 차폐되는 영역의 면적이 늘어나는 단계인, 디스플레이 장치 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제1방향과 제2방향은 상호 수직이며, 상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계에서 기판을 제2방향으로 이동시키는 속도를 V라고 할 시, 상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계에서 기판을 제1방향으로 이동시키는 속도는 Vtanθ인, 디스플레이 장치 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 기판을 제2방향으로 이동시킴에 따라 제1빔커터가 제1방향 또는 제1방향의 반대방향으로 움직여 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어드는, 디스플레이 장치 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제3단계에서, 기판을 제2방향으로 이동시킴에 따라 제2빔커터가 제1방향 또는 제1방향의 반대방향으로 움직여 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나는, 디스플레이 장치 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 기판을 제2방향으로 이동시킴에 따라 제1빔커터가 제1평면과 평행한 평면 내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하여 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 줄어드는, 디스플레이 장치 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제3단계에서, 기판을 제2방향으로 이동시킴에 따라 제2빔커터가 제1평면과 평행한 평면 내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하여 라인 레이저빔을 차폐하는 차폐영역의 면적이 늘어나는, 디스플레이 장치 제조방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라인 레이저빔을 조사하는 단계는, 라인 레이저빔을 챔버의 윈도우를 통해 챔버 내의 비정질실리콘층에 조사하는 단계이며, 제1빔커터 및 제2빔커터는 챔버 내에 위치한, 디스플레이 장치 제조방법.
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