KR19990020745A - 레이저 어닐 장비 - Google Patents
레이저 어닐 장비 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19990020745A KR19990020745A KR1019970044217A KR19970044217A KR19990020745A KR 19990020745 A KR19990020745 A KR 19990020745A KR 1019970044217 A KR1019970044217 A KR 1019970044217A KR 19970044217 A KR19970044217 A KR 19970044217A KR 19990020745 A KR19990020745 A KR 19990020745A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser
- silicon layer
- amorphous silicon
- illuminance
- thickness
- Prior art date
Links
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
본 발명은 레이저 어닐 장비에 관한 것으로, 비정질 실리콘층에 조사되는 레이저의 에너지의 밀도를 자동적으로 조절하기 위하여, 비정질 실리콘층을 투과하는 레이저광의 조도가 실리콘층의 두께와 함수 관계를 나타냄을 이용한 것으로, 비정질 실리콘층을 투과하는 레이저광의 조도를 측정하는 조도센서를 설치하고, 이 조도센서에서 얻은 값으로부터 비정질 실리콘층의 두께를 알아내고, 그에 따른 레이저 에너지를 셋팅하는 레이저에너지셋팅장치를 설치함으로써, 레이저 에너지 크기를 자동적으로 결정하도록 하는 것인데, 비정질 실리콘층의 두께에 따른 레이저 에너지의 크기를 자동적으로 조절함으로써, 비정질 실리콘층에 최적의 레이저 에너지를 공급할 수 있다.
Description
본 발명은 레이저 어닐 장비에 관한 것으로, 특히 비정질 실리콘층을 결정화하기 위한 레이저를 조사하는 공정중에서, 비정질 실리콘층의 두께에 따라 레이저 에너지의 밀도를 자동적으로 조절할 수 있는 레이저 어닐 장비에 관한 것이다.
비정질 실리콘을 사용하는 박막트랜지스터는 단결정 혹은 다결정 실리콘을 사용하는 박막트랜지스터보다 저온에서 형성될 수 있다는 장점이 있으나, 채널영역에서 캐리어(carrier)의 이동도가 낮다는 단점을 가지고 있다. 또한, 다결정 실리콘을 사용하는 박막트랜지스터는 단결정 실리콘을 사용하는 박막트랜지스터에 비해 위치에 따라 성질이 다른 결정들이 만들어지므로 특성이 균일하지 않아서, 캐리어의 이동도가 낮다. 이는 다결정 실리콘이 단결정 실리콘에 비교할때 결정입자가 많기 때문인데, 결정입자가 많을수록 채널의 캐리어들이 많은 결정입자의 벽을 통과하여야 하는 그레인 바운더리 효가(grain boundary effect)에 영향을 받기 때문이다. 따라서 비정질 실리콘을 결정화하여 채널영역으로 사용할 박막트랜지스터에 있어서는, 결정화 공정시, 결정입자가 크도록 형성함으로써, 결정입자의 수를 줄여서 그레인 바운더리 효과를 감소시키는 것이 캐리어의 이동도를 높이는 방법이다. 그런데 레이저를 조사하여 비정질 실리콘을 결정화한 후의 결정입자의 크기는 레이저 에너지 밀도, 기판의 온도 및 결정화속도에 함수관계를 나타낸다. 따라서 이들의 관계를 이용하여 비정질 실리콘에서 결정입자의 생성 및 성장을 적절하게 조절하는 것이 중요하다.
도 1은 종래의 레이저 어닐 장비를 설명하기 위한 개략도이다.
기판(10)상에 형성된 비정질 실리콘(1)에 레이저를 조사하기 위한 수단인 레이저조사수단(13)이 있고, 레이저조사수단(13)에는 비정질 실리콘층에 조사해야할 레이저의 에너지 밀도가 셋팅되는 레이저에너지셋팅장치(14)가 연결되어 있다.
상술한 바와 같은 레이저 어닐 장비의 작동을 설명하면 다음과 같다.
우선 레이저에너지셋팅장치(14)에 비정질 실리콘층에 조사할 레이저의 에너지 밀도를 셋팅한다. 이때, 셋팅되는 레이저 에너지 밀도는 비정질 실리콘층의 두께에 의해 결정된다. (이하 아래에서 자세히 설명한다) 이후, 비정질 실리콘층(1)이 형성된 기판(10)을 레이저 어닐 장비에 로딩(loading)한 후, 레이저조사 수단(13)을 구동시켜 비정질 실리콘층(1)에 레이저를 조사한다. 이때, 비정질 실리콘층을 조사하는 레이저의 에너지 밀도는 레이저에너지셋팅장치(14)로부터 전달받은 값에 의해 결정된다.
비정질 실리콘층을 결정화하기 위한 최적 레이저 에너지의 크기는 비정질 실리콘층의 두께에 따라 변화한다. 도 2를 참조하면, 비정질 실리콘층의 두께에 다른 최적 레이 에너지의 크기가 비례함을 알 수 있다.
통상적으로, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의하여 양산개념에서 비정질 실리콘층을 형성하는 경우에는 각각의 기판에 형성되는 비정질 실리콘층의 두께는 약 10% 정도의 편차를 가진다. 즉, 비정질 실리콘층을 형성하는 공정을 대량으로 하는 경우, 동일 조건하에서 PECVD 공정을 실시한다 하더라도, 비정질 실리콘층의 두께는, 각각의 기판을 비교할 때, 대략 10% 정도의 편차를 가지고 있는 것이다.
그런데 종래의 레이저 어닐 장비를 사용하는 경우에는, 각 기판에 형성된 비정질 실리콘층의 평균 두께에 대응되는 레이저 에너지를 레이저에너지셋팅장치에 셋팅한다. 즉, 각 비정질 실리콘층의 두께를 고려하여 조사되어야 할 레이저 에너지의 최적량을 공정 초기에 셋팅하여 모든 기판의 비정질 실리콘층에 레이저를 일률적인 에너지로 조사한다. 따라서 비정질 실리콘층의 두께에 알맞는 에너지 크기를 가지는 레이저를 조사하지 못하기 때문에 비정질 실리콘층을 제대로 결정화하는 것이 불가능하다. 그렇다고, 비정질 실리콘층의 두께에 따라 레이저 에너지량을 일일이 셋팅하는 것은 작업의 능률상 생산성이 떨어진다.
본 발명은 비정질 실리콘층의 두께에 따라 레이저 에너지를 자동적으로 조절할 수 있는 레이저 어닐 장비를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에서는 비정질 실리콘층의 두께에 따라 비정질 실리콘층을 투과하는 레이저광의 조도(照度)가 함수 관계를 나타냄을 이용한 것으로, 비정질 실리콘층을 투과하는 레이저광의 조도를 측정하는 조도센서를 설치하고, 이 조도센서에서 얻은 값으로부터 비정질 실리콘층의 두께를 알아내고, 그에 따른 레이저 에너지를 셋팅하는 레이저에너지셋팅장치를 설치함으로써, 레이저 에너지 크기를 자동적으로 결정하도록 하는 것이다.
본 발명은 레이저 어닐 장비에 있어서, 비정질 실리콘층에 제1광을 조사하는 탐지용 광원과, 상기 비정질 실리콘층을 투과한 제1광의 조도를 측정하는 조도센서와, 상기 조도 센서로부터 얻은 제1광의 투과도로부터 상기 비정질 실리콘층을 결정화하기 위하여 조사할 레이저 에너지 밀도의 크기는 셋팅하는 레이저 에너지 셋팅장치와, 상기 레이저 에너지 셋팅장치로부터 전달받은 상기 레이저 에너지 크기로 상기 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하는 레이저 조사 수단을 포함한다.
상기 탐지용 광원은 상기 레이저조사수단은 혹은, 별도의 광원을 이용할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 레이저 어닐 장비를 설명하기 위한 도면
도 2는 비정질 실리콘층의 두께에 따른 최적 레이저 에너지 크기의 관계도
도 3은 비정질 실리콘층의 두께에 따른 투과된 광의 조도의 관계도
도 4는 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
55 : 조도센서 56 : 레이저에너지셋팅장치
57 : 레이저에너지조사수단 58 : 탐지용광원
도 3은 비정질 실리콘층의 두께에 따른 비정질 실리콘층을 투과하는 레이저광의 조도를 나타낸 것이다.
도면에 보인 바와 같이, 비정질 실리콘층의 두께에 따른 비정질 실리콘층을 투과하는 레이저광의 조도는 지수 함수적 관계를 가지고 있다.
I = I0·exp(-α ·ta-Si)
이때, I0는 비정질 실리콘층에 처음 조사하는 레이저광의 조도를, I는 비정질 실리콘층을 투과한 후의 레이저광의 조도를, α는 비정질 실리콘층의 레이저광 흡수계수이고, ta-Si.는 비정질 실리콘층의 두께이다.
따라서 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하고 비정질 실리콘층에 투과된 레이저광의 조도를 측정하면, 도 3에 나타난 관계를 이용하여 비정질 실리콘층의 두께를 알아낼 수 있다. 비정질 실리콘층의 두께와 그에 따른 레이저광의 투과도의 관계는 미리 선행된 실험에 의하여 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 어닐 장비의 제1실시예를 나타낸 것이다.
도면에서 보이는 레이저 어닐 장비는 레이저광을 조사하는 레이저조사수단(47)이 있고, 레이저조사수단(47)의 하부에는 비정질 실리콘층을 투과한 레이저광의 조도를 측정하는 조도센서(45)가 있다. 그리고 조도센서(45)에는 레이저 에너지셋팅장치(46)가 연결되어 있고, 레이저에너지셋팅장치(46)에는 레이저조사수단(47)이 연결되어 있다. 이때, 레이저에너지셋팅장치(46)는 조도센서(45)에서 측정된 레이저광의 조도를 이용하여 비정질 실리콘층에 조사하여야 할 레이저 에너지를 레이저 조사수단(47)에 전달한다. 이때, 사용되는 레이저의 종류는 XeF(λ=351nm)로 한다.
상기 레이저 어닐 장비의 작동을 간략히 설명하면 다음과 같다.
비정질 실리콘층(41)이 형성된 기판(40)을 레이저 어닐 장비 내부에 로딩(loading)시킨다. 기판(40)이 레이저 어닐 장비 내부에 로딩하게 되면, 레이저조사수단(47)과 조도센서(45)가 이동하여 비정질 실리콘층의 상부와 하부에 위치하게 된다.
이어서, 레이저조사수단(47)에서 레이저광을 원샷(one-shot)한다.
원샷된 레이저광은 비정질 실리콘층을 통과하여 하부에 있는 조도센서(45)에 도달하게 되고, 조도센서(45)에 의하여 투과된 레이저광의 조도가 측정된다. 비정질실리콘층은 레이저광을 부분적으로 투과하는 성질이 있는데, 레이저광의 투과도는 비정질 실리콘층의 두께에 따라 달라진다. 따라서 비정질 실리콘층을 통과한 레이저광의 투과도를 알면, 비정질 실리콘층의 두께를 알아낼 수 있다. (도 3참조)
이어서, 레이저에너지셋팅장치(46)는 조도센서(45)에 의하여 측정된 레이저광의 투과 조도값을 읽고, 입력된 프로그램 1(투과 조도와 비정질 실리콘층의 두께의 관계를 알 수 있는, 도 3 참조)에 의하여 비정질 실리콘층의 두께를 알아내고, 입력된 프로그램 2(비정질 실리콘층의 두께에 따른 레이저 에너지 크기와의 관계를 알 수 있는, 도 2참조)에 의하여 비정질 실리콘층의 조사되어야 할 레이저 에너지 밀도를 알아낸 후, 그 값을 자동적으로 셋팅한다.
이어서, 레이저조사수단(47)은 레이저에너지셋팅장치(46)에 셋팅된 레이저에너지의 크기만큼 구동하여 레이저광을 비정질 실리콘층에 조사하여 비정질 실리콘층을 결정화한다.
이어서, 결정화된 실리콘층이 있는 기판을 언로딩(unloading)하고, 새로운 비정질 실리콘층이 형성된 기판을 로딩하여 레이저 조사로 인한 비정질 실리콘층의 결정화 공정을 반복한다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 어닐 장비의 제2실시예를 나타낸 것이다.
이 실시예는 XeCl(λ=308nm) 계통의 레이저를 사용하는 경우에 해당한다. XeCl 계통의 레이저광은 비정질 실리콘층에 대부분 흡수되므로, 상술한 제1실시예와 같은 경우를 이용할 수 없다. 이 경우, 별도의 광원을 설치하여 비정질 실리콘층을 투과한 레이저광의 조도를 측정하여 비정질 실리콘층의 두께를 알아낸다.
도면에서 보이는 제1실시예와 구성은 유사하나, 비정질 실리콘층의 두께를 알아내기 위한 탐지용광원을 추가로 설치하는 것이 다르다. 이때, 탐지용광원은 UV를 사용할 수 있다. 소정의 위치에 탐지용광원(58)이 있고, 탐지용광원(58)의 하부에는 광의 조도(照度)를 측정하는 조도센서(55)가 있다. 그리고 조도센서(55)에는 레이저에너지셋팅장치(56)가 연결되어 있고, 레이저에너지셋팅장치(56)에는 레이저조사수단(57)이 연결되어 있다. 이때, 레이저에너지셋팅장치(56)에는 조도센서(55)에서 측정된 탐지용광의 투과 조도를 이용하여 크기가 셋팅된 레이저 에너지를 레이저조사수단(57)에 전달한다.
상기 레이저 어닐 장비의 작동은 탐지용 광원을 이용하여 비정질 실리콘층의 두께를 알아내는 방법을 제외하고는 상술한 제1실시예와 같으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
우선, 비정질실리콘층(51)이 형성된 기판(50)을 레이저 어닐 장비 내부에 로딩(loading)한다. 기판이 레이저 어닐 장비 내부에 로딩하게 되면, 탐지용광원(58)과 조도센서(55)가 이동하여 기판의 상부와 하부에 위치하게 된다.
이어서, 탐지용광원(58)에서 UV광을 비정질 실리콘층에 원샷한다.
원샷된 UV광은 비정질 실리콘층을 통과하여 하부에 있는 조도센서(55)에 도달하게 되고, 조도센서(55)에 의하여 투과된 UV광의 조도가 측정된다. 비정질 실리콘층은 UV광을 부분적으로 투과하는 성질이 있는데, UV광의 투과도는 비정질 실리콘층의 두께에 따라 달라진다. 따라서 비정질 실리콘층을 통과한 레이저광의 투과도를 알면, 비정질 실리콘층의 두께를 알아낼 수 있다. (도 3 참조)
이후의 작동은 상술한 제1실시예에서의 같으므로, 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 레이저 어닐 장비는 각 기판의 비정질 실리콘층에 탐지용광을 원샷하여 비정질 실리콘층을 투과시키고, 투과된 탐지용광의 조도를 측정한다. 이후, 측정된 탐지용광의 투과 조도를 자체내의 프로그램에 입력하여 비정질 실리콘 층을 결정화하기 위하여 조사되어야 할 레이저 에너지의 크기를 자동적으로 결정한다. 이 작동은 레이저 어닐 장비에 로딩되는 기판마다 각각 실시되며, 각 작동은 장비 자체내의 프로그램에 의하여 자동적으로 진행된다.
본 발명은 비정질 실리콘층의 두께에 따른 레이저 에너지의 크기를 자동적으로 조절함으로써, 비정질 실리콘층에 최적의 레이저 에너지를 공급할 수 있다.
Claims (5)
- 레이저 어닐 장비에 있어서,비정질 실리콘층에 제1광을 조사하는 탐지용 광원과,상기 비정질 실리콘층을 투과한 제1광의 조도를 측정하는 조도 센서와,상기 조도 센서로부터 얻는 제1광의 투과 조도로부터 상기 비정질 실리콘층을 결정화하기 위하여 조사할 레이저 에너지의 크기를 셋팅하는 레이저 에너지 셋팅장치와,상기 셋팅된 레이저 에너지 크기로 상기 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하는 레이저 조사 수단을 포함하는 레이저 어닐 장비.
- 청구항 1에 있어서,상기 비정질 실리콘층에 조사되는 레이저로 XeF 계열인 것이 특징인 레이저 어닐 장비.
- 청구항 1 또는, 청구항 2에 있어서,상기 제1광은 상기 레이저 조사 수단에서 나오는 것이 특징인 레이저 어닐 장비.
- 청구항 1에 있어서,상기 비정질 실리콘층에 조사되는 레이저는 XeCl 계열인 것이 특징인 레이저 어닐 장비.
- 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,상기 제1광은 UV광인 것이 특징인 레이저 어닐 장비.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970044217A KR100278977B1 (ko) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | 레이저 장비 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970044217A KR100278977B1 (ko) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | 레이저 장비 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990020745A true KR19990020745A (ko) | 1999-03-25 |
| KR100278977B1 KR100278977B1 (ko) | 2001-02-01 |
Family
ID=66037344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970044217A KR100278977B1 (ko) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | 레이저 장비 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100278977B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100724648B1 (ko) * | 2003-12-25 | 2007-06-04 | 가부시키가이샤 히타치 디스프레이즈 | 표시 장치의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 장치 |
| KR101012787B1 (ko) * | 2003-10-20 | 2011-02-08 | 삼성전자주식회사 | 레이저빔 조사 장치 및 이를 이용한 다결정 규소 박막트랜지스터의 제조 방법 |
| KR101877274B1 (ko) * | 2015-05-29 | 2018-07-12 | 에이피시스템 주식회사 | 자외선 광원을 이용한 레이저 결정화 설비에 기인하는 무라 정량화 시스템 및 자외선 광원을 이용한 레이저 결정화 설비에 기인하는 무라 정량화 방법 |
| KR20200140961A (ko) * | 2019-06-07 | 2020-12-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 레이저 결정화 시스템 및 레이저 결정화 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102460551B1 (ko) * | 2015-10-29 | 2022-10-31 | 삼성디스플레이 주식회사 | 레이저 결정화 장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS567438A (en) * | 1979-06-28 | 1981-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | Annealing device for semiconductor which use laser |
| JPH0397219A (ja) * | 1989-09-11 | 1991-04-23 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法及び装置 |
-
1997
- 1997-08-30 KR KR1019970044217A patent/KR100278977B1/ko active IP Right Grant
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101012787B1 (ko) * | 2003-10-20 | 2011-02-08 | 삼성전자주식회사 | 레이저빔 조사 장치 및 이를 이용한 다결정 규소 박막트랜지스터의 제조 방법 |
| KR100724648B1 (ko) * | 2003-12-25 | 2007-06-04 | 가부시키가이샤 히타치 디스프레이즈 | 표시 장치의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 장치 |
| US7232716B2 (en) | 2003-12-25 | 2007-06-19 | Hitachi Displays, Ltd. | Display device and method for manufacturing the same |
| KR101877274B1 (ko) * | 2015-05-29 | 2018-07-12 | 에이피시스템 주식회사 | 자외선 광원을 이용한 레이저 결정화 설비에 기인하는 무라 정량화 시스템 및 자외선 광원을 이용한 레이저 결정화 설비에 기인하는 무라 정량화 방법 |
| KR20200140961A (ko) * | 2019-06-07 | 2020-12-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 레이저 결정화 시스템 및 레이저 결정화 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100278977B1 (ko) | 2001-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5959314A (en) | Polycrystalline silicon from the crystallization of microcrystalline silicon | |
| US5413958A (en) | Method for manufacturing a liquid crystal display substrate | |
| US5372836A (en) | Method of forming polycrystalling silicon film in process of manufacturing LCD | |
| US20050282364A1 (en) | Method of fabricating a semiconductor thin film and semiconductor thin film fabrication apparatus | |
| US20050272185A1 (en) | Method of fabricating a semiconductor thin film and semiconductor thin film fabrication apparatus | |
| US10077508B2 (en) | Multizone control of lamps in a conical lamphead using pyrometers | |
| KR100833761B1 (ko) | 다결정 실리콘 막 생산 공정 | |
| US7232716B2 (en) | Display device and method for manufacturing the same | |
| US9464991B2 (en) | Method for inspecting polysilicon layer | |
| JP3149450B2 (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法及び製造装置 | |
| US7981701B2 (en) | Semiconductor thin film manufacturing method | |
| US20200064198A1 (en) | Systems And Methods For Thermal Processing And Temperature Measurement Of A Workpiece At Low Temperatures | |
| US7255899B2 (en) | Heat treatment apparatus and heat treatment method of substrate | |
| KR100278977B1 (ko) | 레이저 장비 | |
| US6169013B1 (en) | Method of optimizing crystal grain size in polycrystalline silicon films | |
| KR20110071591A (ko) | 레이저 빔의 라인 길이 조절이 가능한 레이저 가공 장치 | |
| US20240024980A1 (en) | Laser processing apparatus, laser processing method, and method for manufacturing semiconductor apparatus | |
| JP2001308009A (ja) | 非単結晶膜、非単結晶膜付き基板、その製造方法及びその製造装置並びにその検査方法及びその検査装置並びにそれを用いた薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレイ及び画像表示装置 | |
| JP2002009012A (ja) | 液晶表示装置の製造方法およびレーザアニール装置 | |
| JP4354015B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05259082A (ja) | エピタキシャル成長装置およびエピタキシャル成長方法 | |
| KR101411188B1 (ko) | 레이저 어닐 방법 | |
| JP2003332400A (ja) | 半導体薄膜用の移動度算出方法及び装置、結晶化レーザアニール方法及び装置 | |
| KR100622241B1 (ko) | 파장 에너지 공급장치가 장착된 진공증착 시스템 및 이를 이용한 박막 결정화 촉진방법 | |
| JPS5555520A (en) | Method of controlling thickness of film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| B701 | Decision to grant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120928 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130930 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140918 Year of fee payment: 15 |