KR20000053658A - 레이저 조사장치, 비단결정 반도체막의 제조방법 및액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

레이저 조사장치, 비단결정 반도체막의 제조방법 및액정표시장치의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20000053658A
KR20000053658A KR1020000004269A KR20000004269A KR20000053658A KR 20000053658 A KR20000053658 A KR 20000053658A KR 1020000004269 A KR1020000004269 A KR 1020000004269A KR 20000004269 A KR20000004269 A KR 20000004269A KR 20000053658 A KR20000053658 A KR 20000053658A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser light
laser
pulse
energy intensity
semiconductor film
Prior art date
Application number
KR1020000004269A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100360153B1 (ko
Inventor
마츠나카시게키
후지와라아츠시
가쿠노츠토무
Original Assignee
니시무로 타이죠
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2133599A external-priority patent/JPH11283933A/ja
Application filed by 니시무로 타이죠, 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 니시무로 타이죠
Publication of KR20000053658A publication Critical patent/KR20000053658A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100360153B1 publication Critical patent/KR100360153B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0732—Shaping the laser spot into a rectangular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1345—Conductors connecting electrodes to cell terminals
    • G02F1/13454—Drivers integrated on the active matrix substrate

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

본 발명의 레이저 조사장치는, 레이저광의 에너지강도를 제어하여 피처리물에 조사하는 레이저 조사장치에 있어서, 레이저 발진기로부터 출력된 레이저광의 에너지강도의 분포를 거의 균일화하는 강도균일화수단과, 이 강도균일화수단에 의해 거의 균일화된 레이저광을 집속하여 상기 피처리물에 조사하는 집광광학수단, 이 집광된 레이저광의 일부를 제거하여 소정의 빔형상으로 성형하는 성형수단, 이 성형수단에 의해 제거되는 레이저광의 에너지강도를 검출하는 검출수단 및, 이 검출수단으로부터의 검출신호에 기초하여 상기 레이저광의 에너지강도를 제어하는 제어수단을 구비하고 있다.

Description

레이저 조사장치, 비단결정 반도체막의 제조방법 및 액정표시장치의 제조방법 {LASER RADIATING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING AMORPHOUS SEMICONDUCTOR FILM AND METHOD OF MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 레이저광을 피처리물에 조사하기 위한 레이저 조사장치 및 이것을 이용한 비단결정 반도체막의 제조방법과 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
반도체장치나 액정표시장치를 제조하는 경우, 광의 조사가 필요하게 되는 것에는 포토리소그래피공정이나 어닐공정이 있고, 이들 공정에서는 레이저광에 의한 박막처리가 행해진다.
예컨대, 포토리소그래피공정에서는 반도체기판상의 포토레지스트에 대해 마스크상(像)의 전사(轉寫)를 함에 있어서, 레이저 발진기로부터의 레이저광의 조사처리에 의해 행한다. 또, 어닐공정에서는 비단결정 반도체막으로서의 아모르퍼스 반도체막을 엑시머 레이저 발진기로부터의 레이저광으로 조사하여 어닐처리(ELA: Excimer Laser Anneal)를 함으로써 다결정화한다고 하는 것이 행해진다. 이 엑시머 레이저 어닐처리에 의하면, 처리시간을 짧게 함으로써, 생산효율(throughput)을 향상시키는 것이 가능하다.
이러한 레이저광에 의한 처리를 행하는 레이저 조사장치는 레이저 발진기를 갖추고 있고, 이 레이저 발진기로부터 출력된 레이저광은, 예컨대 호모지나이저(homogenizer) 등의 광학소자로 이루어진 광학계를 통해 강도분포가 거의 균일화됨과 더불어, 소정의 빔조사면의 형상으로 형성되고 나서 피처리물에 인도되어 이 피처리물을 조사하도록 되어 있다.
이러한 레이저광을 이용한 처리에 있어서, 그 처리의 정밀도를 높이기 위해서는 피처리물에 조사하는 레이저광이 갖는 에너지강도를 고정밀도로 관리하지 않으면 안된다. 레이저광의 에너지강도를 관리하는 경우에는, 레이저 발진기로부터 출력된 레이저광의 일부를 하프미러(half mirror) 등의 분할수단으로 분할하고, 분할된 레이저광의 에너지강도를 검출한다. 그리고, 그 검출치에 기초하여 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저광의 에너지강도를 제어하도록 하고 있었다.
그렇지만, 피처리물에 조사하는 레이저광은 호모지나이저나 집광렌즈 등의 복수의 광학소자로 구성되는 광학계를 통과하여 피처리물에 도달한다. 이 때문에, 피처리물에 조사하는 레이저광은 이들 광학소자 등에 의한 광에너지의 흡수로 인해 광학계에서의 피처리물에 도달하기 까지의 광로에서 광에너지의 광학적 손실이 생긴다.
한편, 에너지강도를 검출하기 위해 분할된 레이저광은 광학소자를 통과하는 일없이 곧바로 검출기로 입사하여 그 에너지강도가 검출되기 때문에, 광에너지의 광학적 손실이 생긴다고 하는 일이 거의 없다.
이 때문에, 검출기로 검출하는 레이저광의 강도에 차(差)가 생기고, 검출기로 검출한 레이저광의 에너지강도에 기초하여 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저광의 에너지강도의 제어를 하려고 해도, 피처리물에 조사하는 레이저광의 조사면에서의 에너지강도를 고정밀도로 제어할 수 없다고 하는 결점이 있다.
다음에, 상술한 어닐공정에 대해 설명한다. 이 프로세스에서는, 유리(glass)기판상에 박막모양으로 형성된 반도체막으로서의 비정질(아모르퍼스) 실리콘막에 대해, 엑시머 레이저 등의 자외파장 범위의 레이저광을 라인 빔(line beam)으로 하여 도 16에 나타낸 바와 같이 조사한다. 이에 따라, 비정질 실리콘막을 다결정화하여 전자이동도가 높은 반도체막을 형성하는 것이 가능하게 된다.
이 프로세스에 의하면, 비정질 실리콘막이 순간적으로 용융하여 결정화되기 때문에, 기판으로의 열손상이 적은 약 450℃ 이하의 저온프로세스로 비단결정 실리콘막의 형성을 할 수 있다. 이 때문에, 내열성은 떨어지지만 대면적이면서 저가의 유리기판을 이용하여 비단결정 실리콘막을 형성할 수 있다고 하는 이점이 있다.
전자이동도의 크기는 μ=｜vd/E｜(㎠/S·V)로 표시되는 것으로, 결정에 대해 전계 E(V/㎝)를 가한 때의 결정중에서의 전자의 평균이동속도(드리프트(drift)속도: vd(㎝/s))의 단위전계크기당의 값이다.
또한, 비단결정 실리콘은 비정질 실리콘으로부터 폴리실리콘으로의 상전이(相轉移) 도상(途上)의 상태도 포함하고 있다. 즉, 레이저광에 의한 어닐처리의 대상으로 되는 비정질 실리콘은 고순도로는 있지만, 비정질 실리콘의 비율이 100%로는 한정되지 않는다. 따라서, 본 프로세스에 의해 형성되는 비단결정 실리콘막은 레이저광에 의한 어닐처리 후에 비정질 실리콘의 비율이 감소하여 다결정실리콘의 비율이 어느 정도 증가하면, 비단결정 실리콘으로서 사용할 수 있다.
이러한 비단결정 실리콘막을 이용함으로써 상기의 저온프로세스로 유리기판상에 높은 전자이동도를 갖는 박막트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)를 작성할 수 있다. 이 비단결정 실리콘 TFT에 의하면, 유리기판상에 구동부 TFT(상보형 트랜지스터)와 화소부 TFT가 형성된 액티브 매트릭스기판을 이용한, 드라이버 모놀리딕(driver monolithic)형이라 불리우는 박형(薄型)이고 고정채(高精彩)의 액정표시장치를 얻을 수 있다.
여기서는, 도 17에 나타낸 바와 같이 유리기판상에 형성된 LCD(Liquid Crystal Device) 유니트에 있어서, 구동부 TFT는 게이트선(주사선)과 데이터선(신호선)에 의해 제어되고, 액정에 전압을 가함으로써 화상을 표시한다.
이 게이트선과 데이터선을 제어하는 것이 게이트 드라이버와 소스 드라이버로 구성되는 구동부 TFT이다. 각 드라이버에는, 신호제어부로부터의 영상신호와 동기신호 및 전원부로부터의 전력이 각각 입력된다. 게이트 드라이버는, 1프레임(60Hz)에 1도, 각 게이트선을 선택하는 기능을 갖는 디지탈회로로, 주사시간(15∼40μ초)의 주기로 동작한다.
소스 드라이버는, 어레이기판상의 투명한 ITO(Indium Tin Oxide)막으로 이루어진 화소전극과 대향기판상의 대향화소전극의 사이에 충전된 액정에, 게이트선에 전압이 인가되어 화소부 TFT를 매개해서 영상정보에 따른 전압을 인가하는 회로이다. 액정은 직류전압을 계속 인가하면 표시가 열화되므로 대향투명전극에 대해 교대로 반대극성의 전압을 인가하는 반전구동이라고 하는 교류구동을 행한다. 소스 드라이버의 구동주파수는 20∼100㎒라고 하는 높은 주파수로 된다. 따라서, 고주파수의 동작이 요구되는 구동부 TFT의 전자이동도는 높게 할 필요가 있다.
이러한 양호한 특성을 갖는 비단결정 실리콘을 얻기 위해서는, 조사하는 레이저광의 에너지강도를 정확히 제어함으로써, 어닐처리의 정밀도를 올릴 필요가 있었다. 그렇지만, 상술한 바와 같은 이유로부터 피처리물로 적절한 에너지강도를 갖는 레이저광을 조사할 수 없어 고정밀도의 어닐처리를 행할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 에너지강도를 검출하기 위한 레이저광과 피처리물에 조사하는 레이저광간에 에너지강도의 차가 가능한 한 생기지 않도록 할 수 있고, 피처리물에 조사하는 레이저광의 에너지강도를 고정밀도로 설정할 수 있도록 하여 양호한 처리를 행할 수 있는 레이저 조사장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 레이저 조사장치를 나타낸 전체 구성도,
도 2는 동 레이저 조사장치에 짜넣은 레이저광의 일부를 제거하고 제거된 레이저광의 강도를 검출하는 부분을 나타낸 사시도,
도 3a는 에너지가 균일화됨과 더불어 라인 빔모양으로 된 레이저광의 빔형상을 나타낸 단면도,
도 3b는 라인 빔모양의 레이저광의 에너지상태를 나타낸 분포도,
도 4a는 라인 빔모양의 레이저광의 에너지상태를 나타낸 사시도,
도 4b는 제거된 레이저광의 일단부의 장축방향에서의 에너지강도를 나타낸 분포도,
도 4c는 제거된 레이저광의 장축 슬릿으로 성형된 후의 장축방향에서의 에너지강도를 나타낸 분포도,
도 4d는 제거된 레이저광의 장축 슬릿으로 성형된 후의 단축방향에서의 에너지강도를 나타낸 분포도,
도 4e는 제거된 레이저광의 단축슬릿으로 성형된 후의 단축방향에서의 에너지강도를 나타낸 분포도,
도 5는 본 발명의 제2실시형태의 레이저 조사장치를 나타낸 전체 구성도,
도 6은 광학조정 전과 광학조정 후의 에너지강도분포의 변동을 나타낸 분포도,
도 7은 도 6의 상태에서의 확대도,
도 8은 본 발명의 레이저 조사장치를 이용한 때에 생기는 제1피크의 에너지와 최적입자직경이 얻어지는 가공점에서의 에너지와의 상관관계를 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명의 레이저 조사장치를 이용한 때에 생기는 레이저 출력파형의 일례를 나타낸 분포도,
도 10은 도 9와 마찬가지로 레이저 출력파형의 일례를 나타낸 분포도,
도 11a는 빔프로파일러(beam profiler)에 의해 얻어진 상세한 에너지강도분포를 나타낸 분포도,
도 11b는 단위분할영역을 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 레이저 조사장치를 이용하여 행하는 어닐처리의 흐름을 나타낸 플로우차트,
도 13은 본 발명의 제3실시형태의 레이저 조사장치를 나타낸 전체 구성도,
도 14는 본 발명의 제4실시형태에서 얻어지는 드라이버 모놀리딕형의 액정표시장치의 구조를 나타낸 개략단면도,
도 15는 도 14의 장치에 있어서 화소부의 구조를 나타낸 개략상면도,
도 16은 레이저광의 피처리체(유리기판)로의 주사를 나타낸 개략사시도,
도 17은 LCD 유니트의 구조를 나타낸 개략구성도이다.
＜도면부호의 설명＞
1 --- 레이저 발진기, 2 --- 제1반사미러,
3 --- 가변감쇠기, 4 --- 컴펜센터(compensentor),
5 --- 제2반사미러, 6 --- 망원경(telescope),
6a --- 제1렌즈, 6b --- 제2렌즈,
7 --- 장축용 호모지나이저(homogenizer),
8 --- 장축용 결상렌즈,
9 --- 장축용 원주렌즈 어레이,
10 --- 단축용 원주렌즈 어레이,
11 --- 단축용 호모지나이저, 12 --- 제1단축용 결상렌즈,
13 --- 단축용 필드렌즈, 14 --- 제3반사미러,
15 --- 제2단축용 결상렌즈, 16 --- 제1슬릿,
17 --- 처리실, 17a --- 투과창,
18 --- 재치대, 19 --- 피처리물(유리기판),
19a --- 비정질(아모르퍼스) 실리콘막,
20 --- 제4반사미러, 21 --- 장축 슬릿,
22 --- 단축 슬릿, 23 --- 검출기,
24 --- 에너지 모니터, 25 --- 제어장치,
26a --- 구동부, 26b --- 구동부,
27 --- 성형광학계, 28 --- 렌즈,
29 --- 빔프로파일러, 30 --- 액츄에이터,
31 --- 레이저 발진기, 32 --- 빔스플리터,
33 --- 제1호모지나이저, 33a --- 제1망원경,
34 --- 제1집광렌즈, 34a --- 반사미러,
35 --- 처리실, 36 --- 투과창,
38 --- 피처리물, 39 --- 재치대,
41 --- 등가광학수단, 42 --- 검출기,
43 --- 제2망원경, 44 --- 제2호모지나이저,
45 --- 제2집광렌즈, 46 --- 제어장치,
47 --- 고전압전원, 80a --- 유리기판(피처리물),
80b --- 언더 코트, 81 --- 액정표시장치,
82 --- P형 TFT, 83 --- N형 TFT,
84 --- 화소TFT, 85 --- 구동부,
86 --- 화소매트릭스부(표시부),
87 --- 비단결정 실리콘막(폴리실리콘막),
87a --- 채널영역, 87b --- 소스영역,
87c --- 드레인영역, 88 --- 게이트절연막,
89 --- 게이트전극, 91 --- 층간절연막,
92a --- 소스전극, 92b --- 드레인전극,
93a --- 소스전극선(신호선), 93b --- 화소전극,
101 --- 대향화소전극, 102 --- 대향기판,
103 --- 액정, 104 --- 배향막,
105 --- 게이트전극선(주사선).
본 발명은, 레이저광의 에너지강도를 제어하여 피처리물에 조사하는 레이저 조사장치에 있어서, 레이저 발진기로부터 출력된 레이저광의 에너지강도의 분포를 거의 균일화하는 강도균일화수단과, 이 강도균일화수단에 의해 거의 균일화된 레이저광을 집속하여 상기 피처리물에 조사하는 집광광학수단, 이 집광된 레이저광의 일부를 제거하여 소정의 빔형상으로 성형하는 성형수단, 이 성형수단에 의해 제거되는 레이저광의 에너지강도를 검출하는 검출수단 및, 이 검출수단으로부터의 검출신호에 기초하여 상기 레이저광의 에너지강도를 제어하는 제어수단을 구비하도록 했다.
본 발명에 의하면, 피처리물을 조사하는 레이저광의 에너지강도를 검출하여 이 레이저광의 에너지강도를 제어하는 경우에, 에너지강도를 검출하기 위한 레이저광과, 피처리물에 조사하는 레이저광간에 가능한 한 강도의 차가 생기지 않도록 했다. 이 때문에, 피처리물에 조사하는 레이저광의 에너지강도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 또, 성형수단으로 제거되는 불필요한 레이저광을 이용하여 레이저광의 에너지강도를 검출하기 때문에, 피처리물의 처리에 이용하는 레이저광을 헛되이 하는 일없이 그 에너지강도의 검출을 행할 수 있다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1실시형태로, 도 1에 나타낸 레이저 조사장치는 레이저 발진기(1)를 갖추고 있다. 이 레이저 발진기(1)는 예컨대 XeCl 엑시머 레이저 등이다. 이 레이저 발진기(1)로부터 펄스출력되는 빔형상이 직사각형인 레이저광(L)은 제1반사미러(2)로 반사하여 가변감쇠기(variable attenuator; 3)로 입사한다. 이 가변감쇠기(3)에서 에너지강도가 조정된 레이저광(L)은 컴펜센터(compensentor; 4)에서 광로가 수정되어 제2반사미러(5)로 입사한다.
이 제2반사미러(5)에서 반사한 레이저광(L)은 망원경(6)으로 입사한다. 이 망원경(6)은 초점거리가 달라짐과 더불어 서로의 초점위치를 일치시켜 배치된 제1렌즈(6a)와 제2렌즈(6b)로 이루어지고, 제1렌즈(6a)로 입사한 레이저광(L)은 그 빔직경이 확대되어 제2렌즈(6b)로부터 평행광선으로 되어 출사하도록 되어 있다.
망원경(6)으로부터 출사한 레이저광(L)은 장축용 호모지나이저(7)에서 장축방향의 에너지강도분포가 거의 균일화된 후, 이 장축용 호모지나이저(7)를 구성하는 장축용 결상렌즈(8)로 장축방향이 결상되도록 되어 있다. 장축용 호모지나이저(7)는 한쌍의 장축용 원주렌즈 어레이(cylindrical lens array; 9)를 소정의 간격으로 이간시켜 배치하여 이루어진다.
장축용 결상렌즈(8)로부터 출사한 레이저광(L)은 한쌍의 단축용 원주렌즈 어레이(10)가 소정의 간격으로 이간하여 배치된 단축용 호모지나이저(11)로 단축방향의 에너지강도분포가 거의 균일화되고 나서, 이 단축용 호모지나이저(11)를 구성하는 제1단축용 결상렌즈(12)로 단축방향이 결상되어 단축용 필드 렌즈(13)로 입사한다.
즉, 레이저 발진기(1)로부터 출력된 레이저광(L)은, 장축용 호모지나이저(7)와 단축용 호모지나이저(11)의 장축용 결상렌즈(8) 및 제1단축용 결상렌즈(12)로 도 3a에 나타낸 바와 같이 빔형상이 장부(長部)와 단부(短部)를 갖는 직사각형모양으로 성형됨과 더불어, 에너지강도분포는 도 3b에 나타낸 바와 같이 빔형상에서의 긴 쪽 방향의 양단부를 제외한 부분이 에너지 A로 나타낸 에너지강도로 거의 균일화된다.
단축용 결상 필드 렌즈(13)로부터 출사하는 레이저광(L)은 제3반사미러(14)로 반사하여 제2단축용 결상렌즈(15)로 결상되면서 성형수단을 구성하는 제1슬릿(16)으로 소정형상, 이 실시형태에서는 상술한 가늘고 긴 직사각형모양의 빔형상의 일부로서 긴 쪽 방향의 양단부분이 제거되어 어닐처리 등을 행하는 처리실(17)로 입사한다. 구체적으로는, 도 3b에 E로 나타낸 에너지강도분포가 완만하게 감소하는 양단부분, 즉 에너지강도분포가 균일화된 에너지(A) 부분을 조금 포함하는 양단부의 E의 부분(에지부)이 제1슬릿(16)에 의해 제거되어 처리실(17)로 입사한다. 이 E의 부분은 피처리물(유리기판; 19)로의 조사에는 이용되지 않는다. 즉, 어닐처리에는 이용되지 않는다.
처리실(17)은 레이저광(L)이 입사하는 투과창(17a)을 갖추고 있고, 제2단축용 결상렌즈(15)로 결상된 레이저광(L)은 투과창(17a)을 투과하여 재치대(載置臺; 18)상에 재치된 피처리물(19)에 조사하도록 되어 있다.
피처리물(19)의 상면에는, 도 2에 나타낸 바와 같이 레이저광(L)에 의해 어닐처리되기 위한 비정질(아모르퍼스) 실리콘막(19a)이 똑같이 성막되어 있다. 즉, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 수단에 의해 언더 코트(under coat)와 비정질 반도체막이 소정의 두께로 똑같이 피처리물(19)상에 성막되어 있다. 한편, 여기서는 비정질 반도체막으로서는 막두께가 50㎚∼100㎚의 아모르퍼스 실리콘막을 사용하고, 그 반도체막의 하층에는 막두께가 0.35㎛∼0.40㎛인 SiOx, SiNx나 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate: Si[OC2H5]4)가 언더 코트로서 성막되어 있다.
제1슬릿(16)은 라인 빔모양의 도 4a에 나타낸 바와 같은 레이저광(L)의 장축방향의 치수를, 아모르퍼스 실리콘막(19a)의 폭치수와 같은 길이치수로 성형하도록 되어 있다. 즉, 제1슬릿(16)은 아모르퍼스 실리콘막(19a)에 레이저광(L)을 조사하여 어닐처리할 때에, 레이저광(L)중의 어닐처리에 기여하지 않는 불필요한 부분(E의 부분)을 제거하도록 되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 레이저광(L)의 긴 쪽 방향에서의 일단측의 제1슬릿(16)에 의해 제거된 부분, 즉 제거레이저광(R)의 광로에는 이 제거레이저광(R)을 소정 방향으로 반사하는 직사각형모양의 제4반사미러(20)가 배치되어 있다. 이 제4반사미러(20)에서 반사한 제거레이저광(R)은 장축 슬릿(21)으로 성형된 후, 단축 슬릿(22)으로 성형되어 에너지강도를 검출하는 검출기(23)로 입사한다.
장축 슬릿(21)은 제거레이저광(R)중의 장축측의 일부를 제거하는 기능을 갖고 있다. 즉, 도 4b에 나타낸 제거레이저광(R)의 장축방향의 에너지강도분포에 있어서, 에너지강도분포의 상태가 낮은 한쪽단 부분(가늘고 긴 직사각형 빔의 장축방향의 한쪽단 부분에 해당함)을 제거하고, 도 4c에 나타낸 바와 같이 균일한 부분만으로 하여 단축 슬릿(22)으로 입사시킨다.
단축 슬릿(22)은, 장축 슬릿(21)에 의해 형성된 제거레이저광(R)중의 일부를 제거하는 기능을 갖고 있다. 즉, 도 4d에 나타낸 제거레이저광(R)의 단축방향의 에너지강도분포에 있어서, 에너지강도분포의 상태가 낮은 폭방향의 양단 부분(가늘고 긴 직사각형 빔의 폭방향의 양단 부분에 해당함)을 제거하고, 도 4e에 나타낸 바와 같이 균일한 부분만으로 하여 검출기(23)로 입사시킨다. 그에 따라, 검출기(23)에 의한 제거레이저광(R)의 에너지강도의 검출정밀도를 향상시킬 수 있게 되어 있다.
검출기(23)로 검출된 제거레이저광(R)의 에너지강도신호(검출신호)는 에너지 모니터(energy monitor; 24)를 매개해서 제어장치(25)로 입력된다. 이 제어장치(25)는 피처리물(19)의 처리의 종류에 따라 요구되는 레이저광(L)의 에너지강도를 설정할 수 있도록 되어 있고, 설정된 설정치와 검출기(23)가 검출한 제거레이저광(R)의 에너지강도가 비교된다.
비교의 결과에 차가 있으면, 그 차에 따른 구동신호가 가변감쇠기(3)와 컴펜센터(4)를 구동하는 각 구동부(26a,26b)로 출력된다. 그에 따라, 가변감쇠기(3)를 통과하는 레이저광(L)의 강도가 설정치와 같은 값으로 되도록 보정되고, 또 컴펜센터(4)에 의해 가변감쇠기(3)를 통과한 레이저광(L)의 광로가 본래의 광로로부터 어긋나는 일이 없도록 보정된다.
검출기(23)에 의해 검출된 검출신호의 제어장치(25)에서의 처리는 이하와 같이 행해진다. 즉, 제1슬릿(16)으로 제거된 제거레이저광(R)의 파형은 검출기(23)에 의해 에너지가 적분된 파형으로서 검출되기 때문에, 이 파형의 피크치를 유지함으로써, 아날로그 데이터가 디지탈 데이터로서 처리된다.
검출기(23)의 기본성능은, 가변감쇠기(3)의 투과율에 대해 검출기(23)의 평균에너지의 값이 선형으로 되도록 되어 있다. 만일 선형성이 얻어지지 않는 경우에는, 레이저파형에 대해 곡선근사를 행해도 좋다.
통상은, 선형성이 얻어지기 때문에, 하기 (1)식이 성립한다.
Q = j·T +k --- (1)식
단, Q: 에너지값이고, T: 가변감쇠기(3)의 투과율이며, j, k: 계수이다.
레이저 어닐 개시시에 하기 (2)식으로 나타낸 에너지식이 하기 (3)식과 같이 Q2로 변화했다고 해도, 항상 Q1의 에너지로 되도록 가변감쇠기(3)의 투과율을 변경한다.
Q1= j·T1+ k --- (2)식
Q2= j·T1+ k --- (3)식
에너지의 증감율을 계수 k를 삭제하여 산출하고, (1)식을 이용하여 피드백하는 투과율(T2)을 하기 (4)식으로부터 산출한다.
T2= [Q1{(Q1- k) / (Q2- k)} - k] / j --- (4)식
(4)식의 결과를 기초로 가변감쇠기(3)를 구동하여 T2의 투과율로 한다. 그에 따라, 가변감쇠기(3)를 투과하는 레이저광(L)의 에너지강도를 일정하게 제어할 수 있다.
상기 구성의 레이저 조사장치에 의하면, 레이저광(L)의 에너지강도의 검출은 레이저광(L)이 처리실(17)로 입사하기 직전에 제1슬릿(16)에 의해 성형됨으로써 생기는 제거레이저광(R)의 에너지강도를 검출기(23)로 검출하도록 하고 있다.
피처리물(19)로 입사하는 레이저광(L)과, 검출기(23)에 의해 에너지강도가 검출되는 제거레이저광(R)은 거의 동일한 광로를 거치고 있다. 그 때문에, 이들 각 레이저광(L,R)은 광로중의 복수의 광학소자에 의한 광학손실도 거의 같으므로, 에너지강도도 거의 같다. 따라서, 제거레이저광(R)의 에너지강도로부터 피처리물(19)에 조사하는 레이저광(L)의 에너지강도를 고정밀도로 검출할 수 있다.
그 때문에, 검출기(23)로부터의 검출신호에 기초하여 가변감쇠기(3)의 투과율(레이저광(L)에 대한 각도)을 제어하면, 예컨대 레이저 발진기(1)로부터 출력되는 레이저광(L)의 에너지강도가 경시적(經時的)으로 변화해도, 피처리물(19)에 조사하는 레이저광(L)의 에너지강도를 제어장치(25)에 설정된 설정치에 대해 거의 오차가 없는 에너지강도로 제어할 수 있다.
검출기(23)는 제1슬릿(16)에 의해 제거된 제거레이저광(R)의 에너지강도를 검출하도록 하고 있다. 제1슬릿(16)은 레이저광(L)의 피처리물(19)을 처리하기 위해 필요하지 않은 부분, 즉 아모르퍼스 실리콘막(19a)의 폭치수 전체를 조사할 때, 그 폭방향의 양단으로부터 비어져 나오는 불필요한 부분을 제거하고 있다. 그 때문에, 레이저광(L)의 에너지강도를 검출함에 있어서도, 피처리물(19)의 처리에 이용되는 레이저광(L)을 헛되이 소비하지 않게 된다.
게다가, 제1슬릿(16)에 의해 분할된 제거레이저광(R)은 그 가늘고 긴 직사각형 빔에서의 긴 쪽 방향의 단부의 에너지강도분포가 거의 균일화된 부분을 포함하고 있다. 그 때문에, 제거레이저광(R)의 에너지강도는 피처리물(19)에 조사하는 레이저광(L)의 에너지강도와 거의 동일하기 때문에, 그 검출신호에 의해 레이저광(L)의 에너지강도를 고정밀도로 제어할 수 있다.
더욱이, 검출기(23)에 입사하는 제거레이저광(R)은 단축 슬릿(22)에 의해 에너지강도분포의 균일상태가 낮은 제거레이저광(R)의 양단 부분이 제거된다. 그 때문에, 그 일에 의해서도 검출기(23)에 의한 제거레이저광(R)의 검출정밀도가 향상되기 때문에, 레이저광(L)의 에너지강도를 고정밀도로 제어할 수 있다.
본 제1실시형태에 따른 레이저 조사장치에 의하면, 피처리물에 조사하는 레이저광의 에너지강도를 검출하여 이 레이저광의 에너지강도를 제어하는 경우에, 에너지강도를 검출하기 위한 레이저광과 피처리물에 조사하는 레이저광간에 가능한 한 에너지강도의 차가 생기지 않도록 했다. 이 때문에, 피처리물에 조사하는 레이저광의 에너지강도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 또, 성형수단에 의해 제거되는 불필요한 레이저광을 이용하여 에너지강도를 검출하도록 하고 있기 때문에, 피처리물의 처리에 이용하는 레이저광을 헛되이 하는 일없이 그 강도검출을 행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 레이저 조사장치의 개략구성을 나타낸 도면이다. 도 5에 있어서, 도 1 및 도 2와 동일기능부분에는 동일부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 5에 있어서, 성형광학계(27)는 레이저광(L)의 에너지강도를 균일화함과 더불어 성형하는 것이다. 또, 제3반사미러(14)은 입사한 레이저광(L)을 제2단축용 결상렌즈(15)측으로 반사시킴과 더불어, 레이저광의 일부를 투과한다. 투과한 레이저광은 렌즈(28)를 통해 레이저광(L)의 출력파형과 광축어긋남을 모니터링하는 검출기(23)에 인도된다. 검출기(23)는 바이플레이너(biplanar) 광전관 및 CCD(Charge Coupled Device)에 의해 구성되어 있다.
한편, 레이저광(L)의 공간적 강도분포를 측정하는 CCD로 구성되는 빔프로파일러(beam profiler; 29)가 제4반사미러(20)의 반사처에 배치되어 있다. 여기서, 제4반사미러(20)는 제2단축용 결상렌즈(15)와 투과창(17a)의 사이에 전진·후퇴가 자유롭게 배치되어, 오프라인(off line)시에만 제2단축용 결상렌즈(15)와 투과창(17a)의 사이로 진입하고, 빔프로파일러(29)측으로 레이저광(L)을 인도하도록 설치되어 있다. 한편, 여기서는 검출기(23) 및 빔프로파일러(29)는 모두 레이저광(L)을 측정하는 구성인 동시에, 양자는 분리되어 있지만, 검출기(23) 및 빔프로파일러(29) 쌍방 모두 제1실시형태와 마찬가지로 제거레이저광(R)을 측정하는 위치에 배치하고, 광학소자에 의한 광학적 손실을 방지하는 구성으로 해도 좋다.
레이저 조사장치에 있어서는, 레이저 발진기(1)의 가스 레이저 매질이 열화되기 때문에 가스 레이저 매질이 교환된다거나, 투과창(17a)이 어닐처리에 의해 오염되기 때문에 투과창(17a)이 교환된다거나 하는 경우가 있다. 이 때, 피처리물(19)상의 가공점에서의 레이저광(L)의 에너지강도분포가 변화하는 일이 있다. 이것은, 가스 레이저 매질의 충전(充塡)시나 투과창(17a)의 교환시에 레이저광(L)의 광축이 어긋나기 때문이라고 생각된다.
이와 같이 레이저광(L)의 광축에 어긋남이 생기면, 도 6에 나타낸 바와 같이 사선으로 표시된 조사에너지의 총합에는 변화가 없더라도, I1과 I2로 표시된 에너지강도의 피크치에 변화가 생겨 버려 적절한 어닐처리를 행할 수 없게 된다.
따라서, 어닐처리를 행하는 전단계의 오프라인상태에 있어서, 검출기(23)를 이용하여 레이저광(L)의 광축이 적절한 위치로 되도록 조절을 행한다. 그 후, 도 7에 나타낸 바와 같이 빔프로파일러(29)로 측정한 단축방향 단면(장축방향)의 에너지강도분포의 형상으로부터, 강도분포의 중심위치로 되는 c점을 (b-a)/2=c로 되도록 산출한다. 여기서, a점 및 b점은 이 에너지강도분포에서의 어깨부분의 위치이다. 그리고, 에너지강도의 변화율이 일정한 평탄한 부분으로부터 이 변화율이 낮아져 가는 급경사(steepness)부분으로 변화하는 개소를 d점과 e점으로 한다. 또, 그에 대응하여 광축이 어긋난 때의 단축방향 단면의 강도분포의 형상에도 대응하여 a´점, b´점, c´점 및 d´점을 정한다.
여기서, (c´-c), (d´-d) 및 (e´-e)의 어느 하나가 소정치(예컨대 10㎛) 어긋난 경우에 c´-c=0으로 되도록 제1반사미러(2)에 장착된 액츄에이터(actuator; 30)를 구동시킴으로써 단축방향 단면의 강도분포의 형상이 최적으로 되도록 조절한다. 이 때, 이 어긋남이 액츄에이터(30)의 구동으로도 수정할 수 없는 경우에는, 레이저 발진기(1) 자체의 결함을 생각할 수 있으므로, 어닐처리를 중지한다.
또, 상술한 바와 같이 가스 레이저 매질의 교환 등을 행할 필요가 있지만, 이 때에는 가스 레이저 발진기(1)의 방전회로의 임피던스가 변화한다. 또, 가스 레이저 매질의 열화 자체로도, 그 방전회로의 임피던스가 변화한다. 따라서, 레이저광(L)의 출력파형 자체도 변화해 버리고, 그에 따라 빔형상이나 퍼짐각 등의 빔품질이 변화한다. 그래서, 가공점의 에너지를 계측하여 레이저 발진기(1)의 출력을 항상 일정하게 해도, 가스 레이저 매질의 열화와 더불어 어닐처리를 목적한 대로 행할 수 없게 된다고 하는 문제가 생기고 있다.
그러나, 레이저 출력파형의 면적의 적분치가 일정한 경우에는, 목표의 평균 결정입자직경을 얻을 때에 가공점에서의 에너지와 출력파형의 제1피크치간에는 도 8에 나타낸 선형의 관계가 있다고 본원의 발명자는 확인했다. 다음에, 그 관계를 이용함으로써 정확한 모니터링을 실현하여 목표의 평균 결정입자직경을 얻는 방법을 설명한다.
도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 레이저광(L)의 출력파형을 선형으로 구획(區劃)한 것을 제1 내지 제3펄스로 하고, 이들 제1 내지 제3펄스의 피크치를 제1 내지 제3피크로 함으로써, 출력파형에서의 펄스와 피크의 정의를 행한다. 이 형상을 기초로 하여, 적절한 어닐처리를 행하는 것으로 하고 있다.
레이저광(L)의 출력파형을 검출기(23)로 측정함과 더불어 빔프로파일러(29)도 이용하여 각 펄스마다의 면적적분치와 출력파형 전체의 면적적분치 및 각 피크를 검출한다. 더욱이, 레이저 발진기(1)의 출력은 시시각각으로 다소는 변동을 하므로, 가공점에서 측정한 펄스에너지의 평균치(5펄스 이상에 대한 평균치가 바람직함)를 산출한다. 이들 결과에 의해, 이하에 나타낸 2개의 식이 일정치를 취하도록 하면 최적의 어닐처리가 가능하게 된다. 다만, (6)식에 있어서 피크가 2개 밖에 없는 경우에는, 제3피크치는 제로로 하여 계산한다.
(제1펄스의 면적적분치×가공점의 평균에너지) / 전면적적분치
= 일정 --- (5)식
(제1피크치×가공점의 평균에너지) / (제1피크치 + 제2피크치 + 제3피크치)
= 일정 --- (6)식
위의 식을 만족하도록 가변감쇠기(3)의 투과율(레이저광(L)에 대한 각도)을 제어하지만, 어닐처리가 진행됨에 따라 광학계 전체에서 본 투과광량이 변화하여 에너지의 면적적분치나 피크치가 변화해 버리므로, 단위당 에너지의 면적적분치나 피크치로 일정치를 취하도록 하고 있다. 또, 이 일정치는 가스 레이저 매질의 조건 등에 따라 다르지만, 일정치로부터 5% 이내의 변동으로 억제되는 것이 바람직하고, 일정 이상의 변동이 있는 경우에는 어닐처리를 중지한다.
한편, 도 8에 나타낸 결과로부터 제2단축용 결상렌즈(15)를 투과한 레이저광(L)만을 이용하여 측정한 경우에는, 제1피크치의 절대치가 일정하게 되도록 가변감쇠기(3)의 투과율을 제어하는 것으로도 어느 정도의 효과를 올리는 것은 가능하다.
그런데, 빔프로파일러(29)로 공간적인 에너지강도분포를 측정할 수 있지만, 그 정밀도는 낮은 것으로 되고 있었다. 그 이유는, 가공점에서의 에너지강도 I(mJ/㎠)의 산출로, 이 공간적인 에너지강도분포를 똑같은 대(臺)모양으로 근사시키고 있기 때문이다. 즉, 라인 빔의 단축방향 단면에서의 에너지강도가 90%의 폭(=W)의 2분의 1 또는 반치폭(=w)의 2분의 1이 라인 빔의 중심위치로서 레이저 출력 P(W)나 레이저의 반복주파수 f(Hz)당의 레이저출력인 에너지 Q(J)로부터 산출되고 있다.
이 때문에, 에너지강도 I=Q/L·W 또는 I=Q/(Lw)로 근사하게 된다. 여기서 L(㎝)은 라인 빔의 잘라 낸 부분의 길이이다. 그러나, 도 6에 나타낸 바와 같이 에너지강도의 면적적분치가 일정해도, 에너지강도분포가 어긋남으로써 피크치나 반치폭 등이 달라져 버리는 경우가 있기 때문에, 상기 근사가 성립하지 않아 에너지강도분포의 정밀도가 낮아진다.
그래서, 빔프로파일러(29)에서의 분해능인 단위횡축거리성분을 α(㎝)로 하고, 검출기(23)에서의 에너지강도 측정치성분의 분해능인 단위종축강도성분을 β(mJ/㎠)로 하면, 단축방향 단면에서의 에너지강도 프로파일의 면적적분치(Δ)는 도 11a의 메시(mesh) 분할총수인 δ에 메시면적을 곱한 값으로 된다. 한편, 도 11b는 단위분할영역(C)을 나타내고 있다.
Δ= δ·α·β --- (7)식
여기서, α, δ는 이미 알려진 값이지만, β는 미지(未知)이기 때문에, 다음과 같이 하여 구한다. 즉, 검출기(23)로 직접 에너지를 측정한 값을 기초로 도 11a에 나타내어져 있는 대모양의 면적 S(J/cm)는 이하의 식으로 주어진다.
S = Q/L --- (8)식
이 때, 단축 슬릿(22)내의 임의측정점에서는 레이저 발진기(1)의 에너지안정도의 표준편차(σ)를 고려하여, 평균치 ξ%보다도 작아지도록 통계적으로 평균화하여 에너지강도분포를 측정한다. 이 평균치보다도 작게 하기 위한 레이저 펄스수(n)는 이하의 식으로 주어진다. 예컨대, ξ=2에서 σ=2.5이면 n=14 이상으로 된다.
n＞(3σ/ξ)2--- (9)식
각각의 Δ 및 S의 데이터로부터 제어장치(25)에서는 β를 산출한다. 이에 따라, 도 11의 대모양의 단위횡축거리성분당의 단위높이가 구해진다. 따라서, α·β를 중합시켜 적분해 감으로써 정확한 대모양의 형상을 구할 수 있고, 고로 정확한 에너지적분치 및 피크치를 구할 수 있다.
또한, 빔프로파일러(29)에서는 화소마다 최고의 에너지강도를 갖는 점을 측정할 수 있다. 이 최고의 에너지밀도의 수를 N으로 하면, 광학계의 투과율을 t(%)로 하여 이하의 식으로 주어진다.
I·t = N·β --- (10)식
여기서, 도 9∼도 11 까지의 처리에 대한 흐름을 도 12의 플로우차트로 나타낸다. 먼저, 레이저 발진기(1)로부터의 단위펄스당의 평균에너지를 에너지변동의 영향을 적게 하기 위해 측정한다(ST1). 그 평균에너지의 측정치로부터 광학계에서의 감쇠나 레이저 발진기(1)내에서의 오차에 기인한, 측정에너지강도와 설정에너지강도의 어긋남을 고려한 보정계수를 산출한다(ST2).
보정계수의 값을 기초로 피드백을 행할 것인지 아닌지를 판단하고(ST3), 행하는 경우에는 가변감쇠기(3)를 구동하고(ST4), 행하지 않는 경우에는 가변감쇠기(3)를 구동하는 일없이 어닐처리를 개시할 것인지 아닌지를 판단한다(ST5). 어닐처리를 행하지 않는 경우에는 ST10으로 진행한다.
어닐처리를 행하는 경우에는, 1펄스마다 에너지강도 등의 데이터를 측정하여(ST6), 1스캔(주사)의 종료(ST7)와 더불어 어닐처리중에서의 에너지강도의 평균치나 변동을 연산에 의해 다시 구하고(ST8), 이들 에너지 데이터를 보존한다(ST9). 이 에너지 데이터는 보존되어 어닐처리의 품질관리에 이용된다.
모든 스캔이 종료하고, 기판처리가 종료했는지 하지 않았는지의 판단을 행하여(ST10), 모든 스캔이 종료한 경우에는 어닐처리를 종료하고(ST11), 모든 스캔이 종료하고 있지 않은 경우에는 ST2로 돌아간다.
도 13은 본 발명의 제3실시형태에 따른 레이저 조사장치의 개략구성을 나타낸 도면이다. 이 실시형태의 레이저 조사장치는 상술한 제1실시형태와 마찬가지의 XeCl 엑시머 레이저 등의 레이저 발진기(31)를 갖추고 있다. 이 레이저 발진기(31)로부터 출력된 레이저광(L)의 광로에는 빔스플리터(beam splitter; 32)가 45도의 각도로 배치되어 레이저광(L)의 일부를 분할하도록 되어 있다.
빔스플리터(32)를 통과한 레이저광(L)은 제1망원경(33a)에서 빔직경이 확대되고 나서 제1호모지나이저(33)에 의해 장축방향과 단축방향의 에너지강도분포가 거의 균일화된다.
이어서, 레이저광(L)은 반사미러(34a)에서 반사되고 나서 제1집광렌즈(34)로 집속되어 처리실(35)의 투과창(36)으로부터 그 내부로 입사한다. 처리실(35)의 내부에는, 상기 제1실시형태와 마찬가지로, 아모르퍼스 실리콘막이 성막된 액정용 유리기판으로 이루어진 피처리물(38)이 재치대(39)에 재치되어 있고, 그 아모르퍼스 실리콘막에 레이저광(L)이 조사되어 어닐처리되도록 되어 있다.
빔스플리터(32)로 분할된 분할레이저광(R´)은 등가광학수단(41)을 통과하여 검출기(42)에서 에너지강도가 검출된다. 이 등가광학수단(41)은, 빔스플리터(32)와 처리실(35)의 사이에 배치된 복수의 광학소자와 같은 광학소자로 이루어진다. 즉, 빔스플리터(32)와 검출기(42)의 사이에는, 제2망원경(43)과 제2호모지나이저(44) 및 제2집광렌즈(45)가 배치되어 있다.
따라서, 처리실(35)내에서 피처리물(38)에 조사하는 레이저광(L)이 빔스플리터(32)를 투과하고 나서 피처리물(38)을 조사하기 까지에 받는 광학소자의 흡수 등에 의한 광학적 손실과, 빔스플리터(32)로 분할된 분할레이저광(R´)이 검출되기 까지에 받는 광학소자의 흡수 등에 의한 광학적 손실이 거의 등가로 된다.
검출기(42)가 분할레이저광(R´)의 에너지강도를 검출하면, 그 검출신호는 제어장치(46)로 입력된다. 제어장치(46)에는 피처리물(38)의 처리의 종류에 따른 설정치가 설정되어 있고, 이 제어장치(46)에서는 검출치와 설정치가 비교된다.
비교결과에 차가 있으면, 그 차에 기초하여 레이저 발진기(31)에 여기에너지를 공급하는 고전압전원(47)이 제어된다. 그에 따라, 레이저 발진기(31)로부터 출력되는 레이저광(L)의 강도가 제어장치(46)에 설정된 설정치와 같아지도록 제어되도록 되어 있다.
이러한 구성의 레이저 조사장치에 의하면, 빔스플리터(32)로 분할되어 검출기(42)에 의해 검출되는 분할레이저광(R´)의 광로에, 빔스플리터(32)를 투과하여 처리실(35)의 피처리물(38)을 조사하는 레이저광(L)이 받는 광학적 손실과 거의 등가의 광학적 손실을 갖는 등가광학수단(41)을 설치하도록 했다.
그 때문에, 레이저광(L)의 에너지강도를 검출하기 위해, 레이저 발진기(31)로부터 출력되어 빔스플리터(32)를 투과하여 피처리물(38)에 조사하는 레이저광(L)이 받는 광학적 손실과, 빔스플리터(32)로 반사하여 검출기(42)에 의해 검출되는 분할레이저광(R´)이 받는 광학적 손실이 거의 등가로 되기 때문에, 분할레이저광(R´)의 에너지강도와 피처리물(38)에 조사하는 레이저광(L)의 에너지강도가 거의 같아지게 된다.
따라서, 분할레이저광(R´)의 에너지강도를 검출하고, 그 검출결과에 기초하여 레이저광(L)의 에너지강도를 제어하도록 해도, 레이저광(L)의 에너지강도를 고정밀도로 설정할 수 있다.
다음에는 본 발명의 제4실시형태에 따른 액정표시장치 제조방법에 대해 설명한다. 이 액정표시장치 제조방법은, 상술된 레이저 조사장치에 의해 구현화되고, 비단결정 실리콘막의 제조방법을 이용함으로써 피처리물인 유리기판(80a) 위에 제조된 비단결정 실리콘에 의해 구성되는 드라이버 모놀리딕형의 액정표시장치를 얻을 수 있다.
도 14는 액정표시장치(81)의 단면을 나타낸다. 여기서, 스페이서, 컬러 필터, 차광막 및 편광판 등은 도시하고 있지 않다. 이 액정표시장치(81)의 유리기판(80a)상에는 반도체장치로서의 코플레이너(coplanar)형 박막 트랜지스터가 통상의 PEP(Photo Engraving Process)공정 등을 거쳐 각각 형성된다. 즉, P형 TFT(82), N형 TFT(83) 및 화소TFT(84)가 형성된다. P형 TFT(82)와 N형 TFT(83)는 구동부(85)를 형성하고 있고, 상보형 트랜지스터(CMOS)로 되어 있다. 화소TFT(84)는 화소매트릭스부(표시부; 86)를 형성하고 있다.
각 TFT(82∼84)는 아모르퍼스 실리콘막을 상술한 어닐공정에 의한 처리방법에 의해, 결정화한 부분을 갖는 비단결정 실리콘막(이하, 폴리실리콘막이라 한다; 87)에 소정의 형상으로 형성되고, 유리기판(80a)상에 성막된 언더 코트(80b)에 적층되어 있다. 이 폴리실리콘막(87)에는 전자가 흐르는 통로로 되는 채널영역(87a)과, P(인)나 B(보론) 등의 불순물(도너/억셉터)이 도프된 소스영역(87b) 및 드레인영역(87c)이 형성되어 있다.
폴리실리콘막(87)은 게이트절연막(88)에 의해 덮여 있다. 게이트절연막(88)상에는 게이트전극(89)이 형성되고, 이 게이트전극(89)은 층간절연막(91)에 의해 덮여 있다. 층간절연막(91)에는 콘택트홀(contact hole)이 형성되고, 콘택트홀을 매개해서 소스영역(87b)에 접속된 소스전극(92a) 및 드레인영역(87c)에 접속된 드레인전극(92b)이 형성되어 있다.
더욱이 화소TFT(84)에는 소스전극(92a)을 매개해서 소스전극선(신호선; 93a)이 접속됨과 더불어, 드레인전극(92b)을 매개해서 ITO(Indium Tin Oxide)막으로 이루어진 화소전극(93b)이 접속되어 있다. 또한, 소스전극(92a)과 드레인전극(92b)이 바뀌어도 액정표시장치(81)의 동작을 행할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
상술한 바와 같은 구성의 반도체장치가 형성된 유리기판(80a)의 윗쪽에는, 하면에 ITO막으로 이루어진 대향화소전극(공통전극; 101)이 설치된 대향유리기판(102)이 스페이서를 매개로 하여 소정 간격으로 배치되어 있다. 그리고, 이들 유리기판(80a)과 대향유리기판(102)의 사이에 존재하는 화소매트릭스부(86)를 형성하는 공간의 주연부(周緣部)는, 밀봉제에 의해 밀봉되어 있다. 유리기판(80a)과 대향유리기판(102)의 사이에 형성된 밀봉공간부에는 액정(103)이 충전되어 있다.
또한, 액정(103)의 충전은 이 밀봉제에 의한 밀봉전에 액정(103)을 유리기판(80a) 또는 대향유리기판(102)상에 떨어뜨린 후에 유리기판(80a)과 대향유리기판(102)을 맞대어 행해도 좋고, 이 밀봉제에 의한 밀봉후에 밀봉제의 주입구로부터 액정(103)을 상기 밀봉공간부중에 주입 또는 진공흡인하여 행해도 좋다. 더욱이, 화소매트릭스부(86)에 대응하는 유리기판(80a)과 대향유리기판(102)에는 액정(103)을 끼워 넣는 형태로 폴리이미드에 의한 배향막(104)이 형성되어 있다. 또, 도 15에 나타낸 바와 같이 게이트전극(89)에는 게이트전극선(주사선; 105)이 접속되어 있다.
상기의 반도체장치를 갖는 액정표시장치(81)는, 상술한 레이저 조사장치를 이용하여 행해지는 어닐공정에 의한 처리방법에 의해 결정화된 폴리실리콘막(87)으로 얻어지는 반도체장치인 TFT를 포함한 형태로 형성되어 있다. 또, 이 어닐공정을 이용함으로써, 아모르퍼스 실리콘막의 결정화를 촉진하여 적절한 전자이동도를 얻을 수 있다.
따라서, 최적의 전자이동도가 얻어지고 있지 않은 폴리실리콘막(87)을 이용하여 반도체장치가 형성되는 것을 방지할 수 있으므로, 이 반도체장치를 짜넣은 액정표시장치(81)의 제조공정에서의 수율을 결과로서 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 각 실시형태에 한정되지 않고, 여러가지 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 각 실시형태에 있어서, 검출기에 의한 검출치에 기초한 레이저광의 에너지강도의 제어는, 제1실시형태와 같이 가변감쇠기에 대한 레이저광의 입사각도를 제어해도 좋고, 혹은 제3실시형태와 같이 레이저 발진기를 여기하는 고전압전원을 제어해도 좋다. 즉, 무엇인가의 방법으로 레이저광의 강도를 제어하면 좋다. 그 밖에 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변형실시가 가능함은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 에너지강도를 검출하기 위한 레이저광과 피처리물에 조사하는 레이저광간에 에너지강도의 차가 가능한 한 생기지 않도록 할 수 있고, 피처리물에 조사하는 레이저광의 에너지강도를 고정밀도로 설정할 수 있도록 하여 양호한 처리를 행할 수 있는 레이저 조사장치 및 이것을 이용한 비단결정 반도체막의 제조방법과 액정표시장치의 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 레이저광의 에너지강도를 제어하여 피처리물에 조사하는 레이저 조사장치에 있어서,
    레이저 발진기로부터 출력된 레이저광의 에너지강도의 분포를 거의 균일화하는 강도균일화수단과,
    이 강도균일화수단에 의해 거의 균일화된 레이저광을 집속하여 상기 피처리물에 조사하는 집광광학수단,
    이 집광된 레이저광의 일부를 제거하여 소정의 빔형상으로 성형하는 성형수단,
    이 성형수단에 의해 제거되는 레이저광의 에너지강도를 검출하는 검출수단 및,
    이 검출수단으로부터의 검출신호에 기초하여 상기 레이저광의 에너지강도를 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 성형수단으로 입사하는 레이저광은, 그 빔형상이 장부와 단부를 갖는 직사각형모양이고,
    상기 성형수단은 상기 강도균일화수단에 의해 에너지강도가 거의 균일화된 부분을 포함하는 상기 빔형상의 긴 쪽 방향 양단부를 제거하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 검출수단은, 상기 성형수단에 의해 제거된 레이저광을 소정 방향으로 반사시키는 반사미러와,
    이 반사미러로 반사시킨 레이저광이 입사하는 검출기 및,
    이 검출기와 상기 반사미러의 사이에 설치되어 상기 검출기로 입사하는 레이저광의 일부를 제거하는 슬릿을 갖춘 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  4. 레이저광의 에너지강도를 제어하여 피처리물에 조사하는 레이저 조사장치에 있어서,
    레이저 발진기와,
    이 레이저 발진기로부터 출력된 레이저광의 에너지강도분포를 균일화시키는 강도균일화수단,
    이 강도균일화수단에 의해 균일화된 레이저광을 집속하여 상기 피처리물에 조사하는 집광광학수단,
    상기 레이저 발진기로부터 출력된 레이저광의 일부를 분할하는 분할수단,
    이 분할수단에 의해 분할된 레이저광의 에너지강도를 검출하는 검출수단,
    이 검출수단으로부터의 검출신호에 기초하여 상기 레이저광의 에너지강도를 제어하는 제어수단 및,
    상기 분할수단과 상기 검출수단의 사이에 설치되어 상기 피처리물에 조사하는 레이저광에 주어지는 광학적 손실과 거의 등가의 광학적 손실을 상기 분할수단에 의해 분할된 레이저광에 대해 부여하는 등가광학수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 등가광학수단은 상기 강도균일화수단 및 상기 집광광학수단과 동일한 구성을 갖는 광학수단인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  6. 기판 상에 형성된 비정질 반도체막으로 레이저광을 1쇼트마다 복수의 광학소자를 통해 조사함과 더불어 이 레이저광을 상기 기판에 대해 상대적으로 소정 거리만큼 주사시키는 공정과,
    상기 레이저광의 조사에 의해 상기 비정질 반도체막을 다결정화하는 공정을 갖춘 비단결정 반도체막의 제조방법에 있어서,
    상기 비정질 반도체막을 다결정화하는 공정은, 상기 광학소자중 가장 광학적으로 상기 비정질 반도체막에 가까운 광학소자를 통과한 상기 레이저광을 채취하여 상기 레이저광의 에너지를 제어하는 공정인 것을 특징으로 하는 비단결정 반도체막의 제조방법.
  7. 기판 상에 형성된 비정질 반도체막으로 레이저광을 1쇼트마다 복수의 광학소자를 통해 조사함과 더불어 이 레이저광을 상기 기판에 대해 상대적으로 소정 거리만큼 주사시키는 공정과,
    상기 레이저광의 조사에 의해 상기 비정질 반도체막을 다결정화하는 공정을 구비하고,
    상기 비정질 반도체막을 다결정화하는 공정은, (상기 레이저광의 1펄스에서의 최초의 펄스의 면적적분치×상기 레이저광의 조사부에서의 에너지강도)와 (상기 레이저광의 1펄스의 면적적분치)의 비 또는 (상기 레이저광의 1펄스에서의 최초의 펄스의 피크치×상기 레이저광의 조사부에서의 에너지강도)와 (상기 레이저광의 1펄스에서의 최초의 펄스의 피크치 + 상기 레이저광의 1펄스에서의 2번째의 펄스의 피크치 + 상기 레이저광의 1펄스에서의 3번째의 펄스의 피크치)의 비를 일정하게 하여 상기 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 비단결정 반도체막의 제조방법.
  8. 제1기판 상에 형성된 비정질 반도체막으로 레이저광을 1쇼트마다 복수의 광학소자를 통해 조사함과 더불어 이 레이저광을 상기 제1기판에 대해 상대적으로 소정 거리만큼 주사시켜 조사하는 공정과,
    상기 레이저광의 조사에 의해 상기 비정질 반도체막을 비단결정화하는 공정,
    게이트전극선 및 소스전극선을 구비하는 박막트랜지스터군을 비단결정화된 상기 비정질 반도체막을 이용하여 상기 제1기판상에 형성하는 공정 및,
    제2기판과의 사이에 액정을 개재시킨 상태에서 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 밀봉하는 공정을 구비하고,
    상기 비정질 반도체막을 다결정화하는 공정은, 상기 광학소자중 가장 광학적으로 상기 비정질 반도체막에 가까운 광학소자를 통과한 상기 레이저광을 채취하여 상기 레이저광의 에너지를 제어하는 공정인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제1기판 상에 형성된 비정질 반도체막으로 레이저광을 1쇼트마다 복수의 광학소자를 통해 조사함과 더불어 이 레이저광을 상기 제1기판에 대해 상대적으로 소정 거리만큼 주사시켜 조사하는 공정과,
    상기 레이저광의 조사에 의해 상기 비정질 반도체막을 비단결정화하는 공정,
    게이트전극선 및 소스전극선을 구비하는 박막트랜지스터군을 비단결정화된 상기 비정질 반도체막을 이용하여 상기 제1기판상에 형성하는 공정 및,
    제2기판과의 사이에 액정을 개재시킨 상태에서 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 밀봉하는 공정을 구비하고,
    상기 비정질 반도체막을 다결정화하는 공정은, (상기 레이저광의 1펄스에서의 최초의 펄스의 면적적분치×상기 레이저광의 조사부에서의 에너지강도)와 (상기 레이저광의 1펄스의 면적적분치)의 비 또는 (상기 레이저광의 1펄스에서의 최초의 펄스의 피크치×상기 레이저광의 조사부에서의 에너지강도)와 (상기 레이저광의 1펄스에서의 최초의 펄스의 피크치 + 상기 레이저광의 1펄스에서의 2번째의 펄스의 피크치 + 상기 레이저광의 1펄스에서의 3번째의 펄스의 피크치)의 비를 일정하게 하여 상기 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
KR1020000004269A 1999-01-29 2000-01-28 레이저 조사장치, 비단결정 반도체막의 제조방법 및액정표시장치의 제조방법 KR100360153B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2133599A JPH11283933A (ja) 1998-01-29 1999-01-29 レ―ザ照射装置，非単結晶半導体膜の製造方法及び液晶表示装置の製造方法
JP1999-21335 1999-01-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000053658A true KR20000053658A (ko) 2000-08-25
KR100360153B1 KR100360153B1 (ko) 2002-11-07

Family

ID=12052267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000004269A KR100360153B1 (ko) 1999-01-29 2000-01-28 레이저 조사장치, 비단결정 반도체막의 제조방법 및액정표시장치의 제조방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6341042B1 (ko)
KR (1) KR100360153B1 (ko)
TW (1) TW444247B (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100758213B1 (ko) * 2006-03-08 2007-09-12 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 레이저 가공방법 및 가공장치
KR100990251B1 (ko) * 2003-12-23 2010-10-26 엘지디스플레이 주식회사 레이저 빔 프로파일 변형 필터를 포함하는 레이저 광학계
KR101317002B1 (ko) * 2010-07-16 2013-10-11 파나소닉 액정 디스플레이 주식회사 결정성 반도체막의 제조 방법 및 결정성 반도체막의 제조 장치

Families Citing this family (75)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6555449B1 (en) * 1996-05-28 2003-04-29 Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods for producing uniform large-grained and grain boundary location manipulated polycrystalline thin film semiconductors using sequential lateral solidfication
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
US7115503B2 (en) 2000-10-10 2006-10-03 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and apparatus for processing thin metal layers
JP4837170B2 (ja) * 2001-01-12 2011-12-14 株式会社Ｉｈｉ レーザアニール方法及び装置
SG120880A1 (en) * 2001-08-31 2006-04-26 Semiconductor Energy Lab Laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and method of manufacturing a semiconductor device
US7105048B2 (en) * 2001-11-30 2006-09-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus
JPWO2004017392A1 (ja) * 2002-08-13 2005-12-08 株式会社東芝 レーザ照射方法
AU2003272222A1 (en) * 2002-08-19 2004-03-03 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to minimize edge areas, and structure of such film regions
KR20050047103A (ko) * 2002-08-19 2005-05-19 더 트러스티스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 다양한 조사 패턴을 포함하는 원 샷 반도체 가공 시스템 및방법
TW200414280A (en) * 2002-09-25 2004-08-01 Adv Lcd Tech Dev Ct Co Ltd Semiconductor device, annealing method, annealing apparatus and display apparatus
US7387922B2 (en) * 2003-01-21 2008-06-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation method, method for manufacturing semiconductor device, and laser irradiation system
JP5164378B2 (ja) * 2003-02-19 2013-03-21 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 逐次的横方向結晶化技術を用いて結晶化させた複数の半導体薄膜フィルムを処理するシステム及びプロセス
US7476629B2 (en) * 2003-04-21 2009-01-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Beam irradiation apparatus, beam irradiation method, and method for manufacturing thin film transistor
US7220627B2 (en) * 2003-04-21 2007-05-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device where the scanning direction changes between regions during crystallization and process
US7364952B2 (en) * 2003-09-16 2008-04-29 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for processing thin films
US7318866B2 (en) 2003-09-16 2008-01-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for inducing crystallization of thin films using multiple optical paths
WO2005029547A2 (en) 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Enhancing the width of polycrystalline grains with mask
WO2005029546A2 (en) * 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and system for providing a continuous motion sequential lateral solidification for reducing or eliminating artifacts, and a mask for facilitating such artifact reduction/elimination
US7164152B2 (en) 2003-09-16 2007-01-16 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Laser-irradiated thin films having variable thickness
WO2005029551A2 (en) * 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Processes and systems for laser crystallization processing of film regions on a substrate utilizing a line-type beam, and structures of such film regions
TWI351713B (en) * 2003-09-16 2011-11-01 Univ Columbia Method and system for providing a single-scan, con
US7311778B2 (en) * 2003-09-19 2007-12-25 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Single scan irradiation for crystallization of thin films
JP4567984B2 (ja) * 2004-01-30 2010-10-27 株式会社 日立ディスプレイズ 平面表示装置の製造装置
WO2006046495A1 (en) * 2004-10-27 2006-05-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Beam homogenizer, and laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and laser annealing method of non-single crystalline semiconductor film using the same
US7645337B2 (en) * 2004-11-18 2010-01-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for creating crystallographic-orientation controlled poly-silicon films
JP2006185933A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd レーザアニール方法およびレーザアニール装置
US7292616B2 (en) * 2005-02-09 2007-11-06 Ultratech, Inc. CO2 laser stabilization systems and methods
US8221544B2 (en) 2005-04-06 2012-07-17 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Line scan sequential lateral solidification of thin films
JP2009505432A (ja) * 2005-08-16 2009-02-05 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 薄膜のハイ・スループット結晶化
US20070117287A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus
JP2009518864A (ja) * 2005-12-05 2009-05-07 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 膜を加工するためのシステム及び方法並びに薄膜
US8927898B2 (en) * 2006-05-01 2015-01-06 Tcz, Llc Systems and method for optimization of laser beam spatial intensity profile
US8183498B2 (en) * 2006-05-01 2012-05-22 Tcz, Llc Systems and method for optimization of laser beam spatial intensity profile
KR100789277B1 (ko) 2006-11-17 2008-01-02 주식회사 이오테크닉스 투명도전막 식각방법
JP5188718B2 (ja) * 2007-01-31 2013-04-24 株式会社ジャパンディスプレイイースト 表示装置の製造方法
US8614471B2 (en) * 2007-09-21 2013-12-24 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Collections of laterally crystallized semiconductor islands for use in thin film transistors
KR20100074179A (ko) 2007-09-25 2010-07-01 더 트러스티이스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 측방향으로 결정화된 박막상에 제조된 박막 트랜지스터 장치에 높은 균일성을 생산하기 위한 방법
US8012861B2 (en) 2007-11-21 2011-09-06 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for preparing epitaxially textured polycrystalline films
WO2009067688A1 (en) 2007-11-21 2009-05-28 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for preparing epitaxially textured polycrystalline films
JP5443377B2 (ja) 2007-11-21 2014-03-19 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク エピタキシャルに配向された厚膜を調製するための調製システムおよび方法
DE102007057868B4 (de) * 2007-11-29 2020-02-20 LIMO GmbH Vorrichtung zur Erzeugung einer linienförmigen Intensitätsverteilung
US8569155B2 (en) * 2008-02-29 2013-10-29 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Flash lamp annealing crystallization for large area thin films
WO2009108936A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Lithographic method of making uniform crystalline si films
US20110108108A1 (en) * 2008-02-29 2011-05-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of Flash light annealing for thin films
KR20110094022A (ko) 2008-11-14 2011-08-19 더 트러스티이스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 박막 결정화를 위한 시스템 및 방법
DE102009017535A1 (de) * 2009-04-17 2010-10-21 Dft Digital Film Technology Holding Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Durchleuchten eines Films
US9087696B2 (en) 2009-11-03 2015-07-21 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for non-periodic pulse partial melt film processing
US8440581B2 (en) * 2009-11-24 2013-05-14 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for non-periodic pulse sequential lateral solidification
US9646831B2 (en) 2009-11-03 2017-05-09 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Advanced excimer laser annealing for thin films
EP2564974B1 (en) * 2011-09-05 2015-06-17 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Marking apparatus with a plurality of gas lasers with resonator tubes and individually adjustable deflection means
ES2530070T3 (es) * 2011-09-05 2015-02-26 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Aparato de marcado con una pluralidad de láseres y conjuntos ajustables individualmente de medios de desviación
DK2565673T3 (da) 2011-09-05 2014-01-06 Alltec Angewandte Laserlicht Technologie Gmbh Indretning og fremgangsmåde til markering af et objekt ved hjælp af en laserstråle
EP2564972B1 (en) * 2011-09-05 2015-08-26 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Marking apparatus with a plurality of lasers, deflection means and telescopic means for each laser beam
DK2565996T3 (da) 2011-09-05 2014-01-13 Alltec Angewandte Laserlicht Technologie Gmbh Laserindretning med en laserenhed og en fluidbeholder til en køleindretning af laserenheden
EP2564973B1 (en) * 2011-09-05 2014-12-10 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Marking apparatus with a plurality of lasers and a combining deflection device
EP2564976B1 (en) 2011-09-05 2015-06-10 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Marking apparatus with at least one gas laser and heat dissipator
ES2452529T3 (es) 2011-09-05 2014-04-01 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Dispositivo láser y procedimiento para marcar un objeto
US9255891B2 (en) * 2012-11-20 2016-02-09 Kla-Tencor Corporation Inspection beam shaping for improved detection sensitivity
GB2546016B (en) 2014-06-20 2018-11-28 Velo3D Inc Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
US9559023B2 (en) * 2014-06-23 2017-01-31 Ultratech, Inc. Systems and methods for reducing beam instability in laser annealing
EP3370948A4 (en) 2015-11-06 2019-07-24 Velo3d Inc. PROFESSIONAL THREE-DIMENSIONAL PRINTING
US10183330B2 (en) 2015-12-10 2019-01-22 Vel03D, Inc. Skillful three-dimensional printing
KR102531651B1 (ko) * 2016-01-06 2023-05-11 삼성디스플레이 주식회사 레이저 결정화 장치
US20170239719A1 (en) * 2016-02-18 2017-08-24 Velo3D, Inc. Accurate three-dimensional printing
US11691343B2 (en) 2016-06-29 2023-07-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
CN109477970B (zh) * 2016-07-27 2022-06-28 通快激光有限责任公司 激光线照射
US10324045B2 (en) 2016-08-05 2019-06-18 Kla-Tencor Corporation Surface defect inspection with large particle monitoring and laser power control
US10661341B2 (en) 2016-11-07 2020-05-26 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
US10611092B2 (en) 2017-01-05 2020-04-07 Velo3D, Inc. Optics in three-dimensional printing
US10369629B2 (en) 2017-03-02 2019-08-06 Veo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
DE102019102512A1 (de) * 2019-01-31 2020-08-06 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Lasersystem
US11703460B2 (en) 2019-07-09 2023-07-18 Kla Corporation Methods and systems for optical surface defect material characterization
CA3148849A1 (en) 2019-07-26 2021-02-04 Velo3D, Inc. Quality assurance in formation of three-dimensional objects
CN110600367A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 京东方科技集团股份有限公司 激光退火装置和激光退火设备
DE102021101598A1 (de) * 2021-01-26 2022-07-28 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Laserbearbeiten eines Werkstücks

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5219344A (en) * 1988-06-09 1993-06-15 Visx, Incorporated Methods and apparatus for laser sculpture of the cornea
US5548403A (en) * 1994-11-28 1996-08-20 The Regents Of The University Of California Phase shifting diffraction interferometer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100990251B1 (ko) * 2003-12-23 2010-10-26 엘지디스플레이 주식회사 레이저 빔 프로파일 변형 필터를 포함하는 레이저 광학계
KR100758213B1 (ko) * 2006-03-08 2007-09-12 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 레이저 가공방법 및 가공장치
KR101317002B1 (ko) * 2010-07-16 2013-10-11 파나소닉 액정 디스플레이 주식회사 결정성 반도체막의 제조 방법 및 결정성 반도체막의 제조 장치
US8716113B2 (en) 2010-07-16 2014-05-06 Panasonic Corporation Crystalline semiconductor film manufacturing method and crystalline semiconductor film manufacturing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US6341042B1 (en) 2002-01-22
KR100360153B1 (ko) 2002-11-07
TW444247B (en) 2001-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100360153B1 (ko) 레이저 조사장치, 비단결정 반도체막의 제조방법 및액정표시장치의 제조방법
US7193693B2 (en) Apparatus for manufacturing flat panel display devices
JP4413569B2 (ja) 表示パネルの製造方法及び表示パネル
JPH11283933A (ja) レ―ザ照射装置，非単結晶半導体膜の製造方法及び液晶表示装置の製造方法
EP1687877B1 (en) Laser thin film poly-silicon annealing system
KR101167324B1 (ko) 레이저 박막 폴리실리콘 어닐링 광학 시스템
TWI248593B (en) Display device, process and apparatus for its production
US8170072B2 (en) Laser annealing method and apparatus
US10475650B2 (en) Laser doping device and semiconductor device manufacturing method
KR20080113037A (ko) 레이저 조사장치, 레이저 조사방법 및 개질된 피대상물의 제조방법
JP4659930B2 (ja) 多結晶半導体膜の製造方法及びレーザアニール装置
KR20050094762A (ko) 다결정 반도체막 제조 방법과 그 장치 및 화상 표시 패널
JPH10144621A (ja) 多結晶シリコンの製造方法、半導体装置の製造方法、液晶表示装置の製造方法、及びレーザアニール装置
JP5657874B2 (ja) レーザ照射装置、レーザ照射方法、アモルファスシリコン膜を改質する方法、シリコン結晶化装置、シリコン結晶化方法
US6061375A (en) Laser irradiation system and application thereof
JP2017224708A (ja) 多結晶半導体膜の製造方法、レーザアニール装置、薄膜トランジスタ、およびディスプレイ
JPH11121378A (ja) 多結晶半導体膜の製造方法、半導体装置の製造方法、液晶表示装置の製造方法、及びレーザアニール装置
JP2006504262A (ja) 多結晶化方法、多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法、及びそのためのレーザー照射装置
JP2000216088A (ja) 半導体薄膜形成方法及びレ―ザ照射装置
KR100667899B1 (ko) 저온 다결정 폴리 실리콘 박막트랜지스터 액정표시장치의레이저 어닐링 장치 및 방법
JP2002158186A (ja) レーザアニール方法およびその装置
KR101411188B1 (ko) 레이저 어닐 방법
KR101333067B1 (ko) 레이저 광을 라인 빔으로서 성형하기 위한 시스템 및 방법
JP2005079497A (ja) レーザ加工方法と加工装置および表示装置の製造方法と表示装置
JP3671010B2 (ja) 半導体膜のレーザーアニール方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121002

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131001

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140923

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151002

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160926

Year of fee payment: 15