KR20030090211A - A device irradiating laser for forming polysilicon - Google Patents
A device irradiating laser for forming polysilicon Download PDFInfo
- Publication number
- KR20030090211A KR20030090211A KR1020020028225A KR20020028225A KR20030090211A KR 20030090211 A KR20030090211 A KR 20030090211A KR 1020020028225 A KR1020020028225 A KR 1020020028225A KR 20020028225 A KR20020028225 A KR 20020028225A KR 20030090211 A KR20030090211 A KR 20030090211A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser
- substrate
- laser beam
- opening
- thin film
- Prior art date
Links
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 title claims description 15
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 title 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 55
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 13
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/1259—Multistep manufacturing methods
- H01L27/127—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement
- H01L27/1274—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor
- H01L27/1285—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor using control of the annealing or irradiation parameters, e.g. using different scanning direction or intensity for different transistors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
Description
이 발명은 다결정용 레이저 조사 장치에 관한 것으로서, 더 자세하게는 비정질 규소에 레이저를 조사하여 다결정 규소로 결정화하기 위해 사용하는 다결정용레이저 조사 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the laser irradiation apparatus for polycrystals, More specifically, it is related with the laser irradiation apparatus for polycrystals used for crystallizing a polycrystalline silicon by irradiating a laser to amorphous silicon.
일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 두 기판 및 그 사이에 주입되어 있는 액정 물질을 포함하며, 두 기판은 가장자리에 둘레에 인쇄되어 있으며 액정 물질을 가두는 봉인재로 결합되어 있으며, 두 기판 사이에 산포되어 있는 간격재에 의해 지지되고 있다.In general, a liquid crystal display device includes two substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal material injected therebetween, and the two substrates are printed around the edge and bonded with a sealing material to trap the liquid crystal material. It is supported by the space | interval distributed in between.
이러한 액정 표시 장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전극을 이용하여 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시하는 장치이다. 이때, 전극에 전달되는 신호를 제어하기 위해 박막 트랜지스터를 사용한다.The liquid crystal display device displays an image by applying an electric field to a liquid crystal material having an anisotropic dielectric constant injected between two substrates by using an electrode, and controlling the amount of light transmitted through the substrate by adjusting the intensity of the electric field. to be. In this case, a thin film transistor is used to control a signal transmitted to the electrode.
액정 표시 장치에 사용되는 가장 일반적인 박막 트랜지스터는 비정질 규소를 반도체층으로 사용한다.The most common thin film transistor used in a liquid crystal display device uses amorphous silicon as a semiconductor layer.
이러한 비정질 규소 박막 트랜지스터는 대략 0.5-1 ㎠/Vsec 정도의 이동도(mobility)를 가지고 있는 바, 액정 표시 장치의 스위칭 소자로는 사용이 가능하지만, 이동도가 작아 액정 패널의 상부에 직접 구동 회로를 형성하기는 부적합한 단점이 있다.Since the amorphous silicon thin film transistor has a mobility of about 0.5-1 cm 2 / Vsec, it can be used as a switching element of the liquid crystal display device, but the mobility is small and a direct drive circuit on the upper part of the liquid crystal panel. There is an inadequate disadvantage of forming it.
따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해 전류 이동도가 대략 20-150 ㎠/Vsec 정도가 되는 다결정 규소를 반도체층으로 사용하는 다결정 규소박막 트랜지스터 액정 표시 장치가 개발되었는바, 다결정 규소 박막 트랜지스터는 비교적 높은 전류 이동도를 갖고 있으므로 구동 회로를 액정 패널에 내장하는 칩 인 글래스(Chip In Glass)를 구현할 수 있다.Therefore, in order to overcome this problem, a polycrystalline silicon thin film transistor liquid crystal display using polycrystalline silicon as a semiconductor layer having a current mobility of about 20-150 cm 2 / Vsec has been developed. As shown in FIG. 1, a chip in glass that incorporates a driving circuit into a liquid crystal panel may be implemented.
다결정 규소의 박막을 형성하는 기술로는, 기판의 상부에 직접 다결정 규소를 고온에서 증착하는 방법, 비정질 규소를 적층하고 600℃ 정도의 고온으로 결정화하는 고상 결정화 방법, 비정질 규소를 적층하고 레이저 등을 이용하여 열처리하는 방법 등이 개발되었다. 그러나 이러한 방법들은 고온 공정이 요구되기 때문에 액정 패널용 유리 기판에 적용하기는 어려움이 있으며, 불균일한 결정입계로 인하여 박막 트랜지스터사이의 전기적인 특성에 대한 균일도를 저하시키는 단점을 가지고 있다.As a technique for forming a thin film of polycrystalline silicon, a method of depositing polycrystalline silicon directly at a high temperature directly on top of a substrate, a solid phase crystallization method of laminating amorphous silicon and crystallizing it at a high temperature of about 600 ° C, laminating amorphous silicon, and laser The method of heat treatment using the said, etc. were developed. However, these methods are difficult to apply to the glass substrate for the liquid crystal panel because a high temperature process is required, and has a disadvantage of lowering the uniformity of the electrical characteristics between the thin film transistors due to uneven grain boundaries.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 결정립계의 분포를 인위적으로 조절할 수 있는 순차적 측면 고상 결정(sequential lateral solidification) 공정이 개발되었다. 이는 다결정 규소의 그레인이 레이저가 조사된 액상 영역과 레이저가 조사되지 않은 고상 영역의 경계에서 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다는 사실을 이용한 기술이다. 이때, 레이저빔은 슬릿 모양을 가지는 마스크의 투과 영역이 통과하여 비정질 규소를 완전히 녹여 비정질 규소층에 슬릿 모양의 액상 영역을 형성한 다음, 액상의 비정질 규소는 냉각되면서 결정화가 이루어지는데, 결정은 레이저빔이 조사되지 않은 고상 영역의 경계에서부터 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장하고 그레인들의 성장은 액상 영역의 중앙에서 서로 만나면 멈추게 된다. 이러한 측면 고상 결정 공정은 레이저빔을 조사할 때 비정질 규소가 형성된 기판이 탑재되어 있는 기판을 가로 방향으로 이용하면서 이루어지며, 이러한 단위 스캐닝 단계를 가로 방향으로 반복하여 기판의 전체 영역으로 실시한다.To solve this problem, a sequential lateral solidification process has been developed that can artificially control the distribution of grain boundaries. This technique takes advantage of the fact that the grains of polycrystalline silicon grow in a direction perpendicular to the interface at the boundary between the liquid region to which the laser is irradiated and the solid region to which the laser is not irradiated. At this time, the laser beam passes through the transmission region of the mask having a slit shape to completely dissolve the amorphous silicon to form a slit-shaped liquid region in the amorphous silicon layer, and then crystallization is performed while the liquid amorphous silicon is cooled. The beam grows in a direction perpendicular to the interface from the boundary of the non-irradiated solid region and the growth of grains stops when they meet each other at the center of the liquid region. The side solid phase crystal process is performed by using a substrate on which amorphous silicon is formed on the horizontal direction when irradiating a laser beam, and repeats the unit scanning step in the horizontal direction to perform the entire region of the substrate.
이러한 측면 고상 결정 공정을 실시할 때 레이저빔의 주파수를 일정하게 유지하는 동시에 레이저빔을 정확한 위치에 조사하는 기술을 확보하는 것이 가장 중요한 과제이다.When performing this side solid state crystallization process, it is most important to secure a technique for irradiating a laser beam at an accurate position while maintaining a constant frequency of the laser beam.
본 발명의 목적은 측면 고상 결정 공정을 진행함에 있어서 레이저빔의 주파수를 일정하게 유지하는 동시에 레이저빔을 정확한 위치에 조사할 수 있는 레이저 조사 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus capable of irradiating a laser beam at an accurate position while maintaining a constant frequency of the laser beam in the lateral solid phase crystallization process.
도 1a는 레이저를 조사하여 비정질 규소를 다결정 규소로 결정화하는 순차적 측면 고상 결정 공정을 개략적으로 도시한 개략도이고,FIG. 1A is a schematic diagram schematically illustrating a sequential lateral solid phase crystallization process of irradiating a laser to crystallize amorphous silicon into polycrystalline silicon,
도 1b는 순차적 측면 고상 결정 공정을 통하여 비정질 규소가 다결정 규소로 결정화되는 과정에서 다결정 규소의 미세 구조를 도시한 도면이고,FIG. 1B is a view showing the microstructure of polycrystalline silicon in the process of crystallizing amorphous silicon into polycrystalline silicon through a sequential side solid phase crystallization process,
도 1c는 비정질 규소를 다결정 규소로 결정화하는 순차적 측면 고상 결정 공정에서 단위 스캐닝 단계를 개략적으로 도시한 도면이고,FIG. 1C is a view schematically showing a unit scanning step in a sequential side solid phase crystallization process in which amorphous silicon is crystallized into polycrystalline silicon,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 제어 모드의 다결정용 레이저 조사 장치의 구조를 도시한 구성도이고,2 is a block diagram showing the structure of the laser irradiation apparatus for polycrystals in the frequency control mode according to the first embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위치 제어 모드의 다결정용 레이저 조사 장치의 구조를 도시한 구성도이다.Fig. 3 is a block diagram showing the structure of the laser irradiation apparatus for polycrystals in the position control mode according to the second embodiment of the present invention.
위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 주파수 제어 모드의 레이저 조사 장치에는 개폐부를 추가되어 레이저빔의 조사 위치를 정밀하게 조절할 수 있다. 또한, 위치 제어 모드에는 제어부에 기판 밖에 해당하는 지점도 레이저 조사 위치로 설정되어 있어 스캐닝 단계가 바뀌더라도 레이저빔의 에너지를 균일하게 유지할 수 있다.In order to solve the above problems, in the present invention, an opening and closing part may be added to the laser irradiation apparatus of the frequency control mode to precisely adjust the irradiation position of the laser beam. In addition, in the position control mode, a point outside the substrate is set to the laser irradiation position in the control unit, so that the energy of the laser beam can be kept uniform even when the scanning step is changed.
우선, 본 발명에 따른 주파수 제어 모드의 다결정 규소용 레이저 조사 장치는, 절연 기판 상에 형성된 비정질 규소의 반도체 박막에 일정한 주파수를 발진하여 레이저빔을 조사하는 다결정 규소용 레이저 조사 장치로서, 탑재되어 있는 기판을 지지하는 스테이지를 포함하는 챔버와, 레이저빔을 일정하게 생성하는 레이저 발진기와, 개폐를 통하여 레이저빔의 통과를 제어하는 개폐부와, 레이저빔을 박막으로 유도하는 조사부와, 기판의 위치를 감지하고 이미 설정되어 있는 개폐 위치와 감지된 개폐 위치를 비교하여 개폐부를 제어하는 제어부를 포함한다.First, the laser irradiation apparatus for polycrystalline silicon of the frequency control mode which concerns on this invention is mounted as a laser irradiation apparatus for polycrystalline silicon which irradiates a laser beam by oscillating a fixed frequency to the semiconductor thin film of amorphous silicon formed on the insulated substrate, A chamber comprising a stage for supporting a substrate, a laser oscillator for constantly generating a laser beam, an opening and closing portion for controlling the passage of the laser beam through opening and closing, an irradiation portion for guiding the laser beam into a thin film, and sensing a position of the substrate And a control unit which controls the opening and closing unit by comparing the opening and closing positions that have been set and the detected opening and closing positions.
또한, 본 발명에 따른 위치 제어 모드의 레이저 조사 장치는 절연 기판 상에형성된 비정질 규소의 반도체 박막에 샷의 위치를 찾아서 레이저빔을 조사하는 다결정용 레이저 조사장치로서, 탑재되어 있는 기판을 지지하는 스테이지를 포함하는 챔버와, 샷의 위치를 찾았을 때 레이저빔을 생성하는 레이저 발진기와, 레이저빔을 박막으로 유도하는 조사부와, 기판의 위치를 감지하여 이미 설정되어 있는 레이저 조사 위치와 비교하고 샷의 위치를 찾았을 때 레이저빔을 생성할 수 있도록 레이저 발진기를 제어하며, 기판 밖의 지점도 레이저 조사 위치로 기록되어 있는 제어부를 포함한다.In addition, the laser irradiation apparatus of the position control mode according to the present invention is a polycrystalline laser irradiation apparatus for irradiating a laser beam by finding a position of a shot on a semiconductor thin film of amorphous silicon formed on an insulating substrate, and supporting a mounted substrate. And a chamber including a chamber, a laser oscillator for generating a laser beam when the position of the shot is found, an irradiation unit for guiding the laser beam into a thin film, and comparing the position of the shot with a laser irradiation position which is already set to detect the position of the shot. The laser oscillator is controlled to generate a laser beam when the position is found, and the control unit also records a point outside the substrate as the laser irradiation position.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 다결정용 레이저 조사 장치의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, with reference to the accompanying drawings it will be described in detail with respect to the embodiment of the laser irradiation apparatus for a polycrystalline laser according to an embodiment of the present invention to be easily carried out by those skilled in the art.
도 1a는 레이저를 조사하여 비정질 규소를 다결정 규소로 결정화하는 순차적 측면 고상 결정 공정을 개략적으로 도시한 개략도이고, 1b는 순차적 측면 고상 결정 공정을 통하여 비정질 규소가 다결정 규소로 결정화되는 과정에서 다결정 규소의 미세 구조를 도시한 도면이다.FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a sequential side solid phase crystallization process of crystallizing amorphous silicon into polycrystalline silicon by irradiation with a laser, and FIG. It is a figure which shows a microstructure.
도 1a에서 보는 바와 같이, 순차적 측면 고상 결정 공정은 슬릿 패턴으로 형성되어 있는 투과 영역(310)을 가지는 마스크(300)를 이용하여 레이저빔을 조사하여 절연 기판의 상부에 형성되어 있는 비정질 규소층(200)을 국부적으로 완전히 녹여 투과 영역(310)에 대응하는 비정질 규소층(200)에 액상 영역(210)을 형성한다. 이때, 도 1b에서 보는 바와 같이 다결정 규소의 그레인은 레이저가 조사된 액상 영역(210)과 레이저가 조사되지 않은 고상 영역(220)의 경계에서 그 경계면에 대하여수직 방향으로 성장한다. 그레인들의 성장은 액상 영역의 중앙에서 서로 만나면 멈추게 되며, 이러한 공정을 그레인의 성장 방향으로 진행하면 그레인의 측면 성장을 원하는 정도의 다양한 입자 크기로 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1A, in the sequential side solid-state crystal process, an amorphous silicon layer formed on an insulating substrate by irradiating a laser beam using a mask 300 having a transmission region 310 formed in a slit pattern ( Locally completely melt 200 to form a liquid region 210 in the amorphous silicon layer 200 corresponding to the transmission region 310. At this time, as shown in FIG. 1B, the grains of the polycrystalline silicon grow in a vertical direction with respect to the interface at the boundary between the liquid region 210 irradiated with the laser and the solid region 220 irradiated with the laser. The growth of grains stops when they meet each other at the center of the liquid region, and if this process proceeds in the direction of grain growth, the grains can be grown to varying particle sizes as desired.
하나의 예로, 그레인의 입자 크기를 마스크의 슬릿 패턴의 폭만큼 성장시키기 위해서 측면 고상 결정 공정에서는 도 1c에서 보는 바와 같이 투과 영역(310)인 슬릿 패턴이 두 영역(301, 302)으로 분리되어 있으며, 서로 다른 두 영역에서 엇갈리게 배치되어 있는 마스크(300)를 사용한다. 측면 고상 결정 공정에서 마스크(300)를 기판에 대하여 가로(x축) 방향으로 영역(301, 302)의 폭만큼 이동하면서 샷(shot) 단위로 레이저빔을 조사하는데, 두 영역(301, 302)에서 서로 엇갈리게 배치되어 있는 투과 영역(310)을 통하여 레이저빔은 y축 방향으로 연속적으로 조사되어 비정질 규소층의 액상 영역에서 그레인은 세로(y축) 방향으로 슬릿 패턴의 폭만큼 성장하게 된다.As an example, in order to grow the grain size of the grain by the width of the slit pattern of the mask, the slit pattern, which is a transmission region 310, is separated into two regions 301 and 302 as shown in FIG. 1C. In this case, the mask 300 is alternately arranged in two different areas. In the lateral solid-state crystal process, the laser beam is irradiated in shot units while moving the mask 300 in the horizontal (x-axis) direction with respect to the substrate. The laser beam is continuously irradiated in the y-axis direction through the transmissive regions 310 staggered from each other so that grains grow in the longitudinal (y-axis) direction by the width of the slit pattern in the liquid region of the amorphous silicon layer.
이러한 측면 고상 결정 공정을 기판의 전체 영역으로 실시하기 위해서는 가로 방향으로 샷(shot) 단위로 레이저빔을 조사하는 단위 스캐닝 단계를 세로 방향으로 반복하여 실시하며, 통상적으로 공정 진행시에 레이저빔을 조사하는 레이저 조사 장치의 위치는 고정시킨 상태에서 기판이 탑재되어 있는 스테이지를 이동하면서 진행한다.In order to perform the lateral solid phase crystallization process over the entire area of the substrate, a unit scanning step of irradiating a laser beam in a shot unit in a horizontal direction is repeatedly performed in a vertical direction. The position of the laser irradiation apparatus is advanced while moving the stage on which the substrate is mounted in the fixed state.
이때, 레이저 조사 장치는 크게 주파수 제어 모드와 위치 제어 모드로 분리할 수 있다.At this time, the laser irradiation apparatus can be largely divided into a frequency control mode and a position control mode.
여기서, 주파수 제어 모드는 레이저 발진 주파수를 일정하게 하고 이에 맞추어 기판이 탑재되어 있는 스테이지를 일정한 속도로 이동하면서 레이저빔을 조사하는 방식이다. 하지만, 정확한 위치를 설정하여 레이저빔을 조사하는 것이 아니므로 스테이지의 미세한 속도 변화 또는 이동시 미세한 위치 변화로 인하여 기판 이동시 샷간의 오정렬이 발생하여 정밀도를 확보할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 정확한 위치에서 기판에 레이저빔을 조사할 수 있는 주파수 제어 모드의 레이저 조사 장치에 대하여 제1 실시예를 통하여 구체적으로 설명하기로 한다.Here, the frequency control mode is a method of irradiating a laser beam while keeping the laser oscillation frequency constant and moving the stage on which the substrate is mounted at a constant speed. However, since the laser beam is not irradiated by setting the exact position, there is a disadvantage in that accuracy can not be secured due to misalignment between shots when the substrate moves due to the minute speed change of the stage or the minute position change during movement. In order to solve this problem, a laser irradiation apparatus of a frequency control mode capable of irradiating a laser beam to a substrate at an accurate position will be described in detail with reference to the first embodiment.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 제어 모드의 다결정용 레이저 조사 장치의 구조를 도시한 구성도이다. 도 2는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판의 박막 트랜지스터의 제조 방법에서 사용하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 제어 모드의 다결정용 레이저 조사 장치의 일례를 도시하고 있다.2 is a block diagram showing the structure of the laser irradiation apparatus for polycrystals in the frequency control mode according to the first embodiment of the present invention. Fig. 2 shows an example of the laser irradiation apparatus for polycrystals in the frequency control mode according to the first embodiment of the present invention used in the method for manufacturing the thin film transistors of the thin film transistor array substrate for liquid crystal display devices.
우선, 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 제어 모드의 다결정용 레이저 조사 장치는, 글래스 기판 등의 절연 기판(100)상에 형성된 비정질 규소의 반도체 박막(200)에 일정한 주파수를 발진하여 레이저빔을 조사하기 위한 장치로서, 탑재되어 있는 기판(100)의 위치를 고정하여 지지하는 스테이지(410)를 포함하는 챔버(400)와 발진을 통하여 일정한 주파수로 레이저빔을 일정하게 생성하는 레이저 발진기(500)와 샤터(shutter) 등과 같은 개폐 수단을 통하여 통과하는 레이저빔을 통과 여부를 제어하는 개폐부(600)와 레이저빔을 기판(100) 상부의 박막(200)으로 유도하는 조사부(700)와 챔버(400) 내부의 스테이지(410) 또는 기판(100)의 위치를 감지하고 이미 설정되어 있는 개폐 위치와 비교하고 감지된 개폐 위치와 설정된 개폐 위치가 일치하는지 여부를 판단하여 개폐부(600)의 개폐 여부를 제어하는 제어부(800)를 포함한다.First, as shown in Fig. 2, the laser irradiation apparatus for polycrystals in the frequency control mode according to the first embodiment of the present invention is applied to the semiconductor thin film 200 of amorphous silicon formed on an insulating substrate 100 such as a glass substrate. An apparatus for irradiating a laser beam by oscillating a constant frequency, the chamber 400 including a stage 410 for fixing and supporting the position of the mounted substrate 100 and the laser beam at a constant frequency through oscillation To guide the opening and closing portion 600 and the laser beam to the thin film 200 on the substrate 100 to control the passage of the laser beam passing through the opening and closing means such as a laser oscillator 500 and a shutter (shutter) Detects the position of the stage 700 or the substrate 100 inside the irradiation unit 700 and the chamber 400, compares the previously set opening and closing positions, and matches the detected opening and closing positions with the set opening and closing positions. Determining whether to support a control unit 800 that controls the opening and closing if the opening and closing portion (600).
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 제어 모드의 레이저 조사 장치에서는 제어부(800)에서 감지된 개폐 위치와 설정된 개폐 위치가 일치하는지 여부를 판단하여, 두 위치의 데이터가 일치하지 않는 경우에는 통과하는 레이저빔을 차단하고, 두 위치의 데이터가 일치하는 경우에만 통과하는 레이저빔이 개폐부(600)를 통과할 수 있도록 제어함으로써 정확한 위치에서 레이저빔을 조사하여 비정질 규소층을 다결정 규소층으로 결정화할 수 있다.In the laser irradiation apparatus of the frequency control mode according to the first embodiment of the present invention, it is determined whether the opening / closing position sensed by the control unit 800 and the set opening / closing position correspond to each other. The laser beam is blocked, and the laser beam passing through only when the data of the two locations coincide with each other passes through the opening and closing part 600 to irradiate the laser beam at the correct position to crystallize the amorphous silicon layer into the polycrystalline silicon layer. Can be.
한편, 위치 제어 모드는 샷의 위치를 각각 찾아서 이미 설정되어 있는 위치와 찾은 기판 또는 스테이지의 위치가 일치하면 레이저빔을 발진시켜 조사하는 방식이다. 이 방식은 샷의 위치를 찾아서 주파수를 발진하여 레이저빔을 조사함으로써 정밀도가 매우 좋은 장점을 가지고 있으나, 주파수가 일정하지 않다는 단점을 가지고 있다. 즉, 일단 기판이나 스테이지의 위치를 찾은 다음 발진하는 위치 제어 모드에서는 한번의 스캐닝 단계를 마친 다음, 다음 스캐닝 단계를 실시하기 위해 스캐닝 라인을 바꾸는 이동 시간동안 레이저빔을 발진하지 않는다. 이에 따라 통상적으로 300Hz 정도로 발진되던 레이저빔이 이동 시간 동안에는 갑자기 1Hz 정도로 갑자기 발진 속도가 떨어지게 된다. 이는 레이저 튜브의 온도를 순간적으로 떨어뜨려 다음 스캐닝 단계의 샷을 시작할 때 레이저빔의 에너지 변화를 야기한다. 따라서 이러한 위치 제어 방식은 하나의 단위 스캐닝 단계에서 레이저빔의 에너지가 불균일하게 적용하기 곤란한 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 정확한 위치에서 기판에 레이저빔을 조사할 수 있는 동시에 레이저빔의 에너지를 균일하게 유지할 수 있는 위치 제어 모드의 레이저 조사 장치에 대하여 제2 실시예를 통하여 구체적으로 설명하기로 한다.On the other hand, the position control mode is a method in which the position of the shot is found and the laser beam is oscillated when the position already set and the position of the found substrate or stage coincide with each other. This method has the advantage that the precision is very good by finding the position of the shot and oscillating the frequency to irradiate the laser beam, but the disadvantage is that the frequency is not constant. That is, in the position control mode in which the position of the substrate or the stage is found and then oscillated, once the scanning step is completed, the laser beam is not oscillated during the moving time of changing the scanning line to perform the next scanning step. As a result, the oscillation speed of the laser beam, which is typically oscillated at about 300 Hz, suddenly drops about 1 Hz during the movement time. This instantaneously drops the temperature of the laser tube causing a change in the energy of the laser beam when starting a shot of the next scanning step. Therefore, this position control method has a disadvantage in that the energy of the laser beam is unevenly applied in one unit scanning step. In order to solve this problem, a laser irradiation apparatus of a position control mode capable of irradiating a laser beam to a substrate at an accurate position and maintaining energy of the laser beam uniformly will be described in detail with reference to the second embodiment. .
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위치 제어 모드의 다결정용 레이저 조사 장치의 구조를 도시한 구성도이다. 도 3은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판의 박막 트랜지스터의 제조 방법에서 사용하는 본 발명의 제2 실시예에 따른 위치 제어 모드의 다결정용 레이저 조사 장치의 일례를 도시하고 있다.Fig. 3 is a block diagram showing the structure of the laser irradiation apparatus for polycrystals in the position control mode according to the second embodiment of the present invention. Fig. 3 shows an example of the laser irradiation apparatus for polycrystals in the position control mode according to the second embodiment of the present invention used in the method for manufacturing a thin film transistor of a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device.
우선, 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 위치 제어 모드의 다결정용 레이저 조사 장치는, 글래스 기판 등의 절연 기판(100)상에 형성된 비정질 규소의 반도체 박막(200)에 샷의 위치를 찾아서 주파수를 발진하여 레이저빔을 조사하기 위한 장치로서, 탑재되어 있는 기판(100)의 위치를 고정하여 지지하는 스테이지(410)를 포함하는 챔버(400)와 샷의 위치를 찾았을 때만 정확한 위치에서 레이저빔을 조사하기 위해 레이저빔을 생성하는 레이저 발진기(510)와 레이저빔을 기판(100) 상부의 박막(200)으로 유도하는 조사부(700)와 챔버(400) 내부의 스테이지(410) 또는 기판(100)의 위치를 감지하여 이미 설정되어 있는 레이저 조사 위치와 비교하고 샷의 위치를 찾았을 때 레이저 발진기(510)의 레이저 발진을 제어하는 제어부(810)를 포함한다. 이때, 제어부(810)는 스캐닝 단계를 바꿀 때, 즉 레이저빔의 조사 위치가 기판(100)의 샷 위치가 아니고 기판(100) 밖으로 벗어나더라도 레이저 발진기(510)가 레이저빔을 일정한 시간 간격으로 발진시켜 레이저빔의에너지가 떨어지지 않도록 킬 수 있도록 기판의 샷 위치뿐아니라 기판(100) 밖의 위치까지 기억되어 있다.First, as shown in FIG. 3, the laser irradiation apparatus for polycrystals in the position control mode according to the second embodiment of the present invention is applied to the semiconductor thin film 200 of amorphous silicon formed on an insulating substrate 100 such as a glass substrate. An apparatus for irradiating a laser beam by finding a position of a shot and oscillating a frequency, the chamber 400 including a stage 410 for fixing and supporting the position of the mounted substrate 100 and the position of the shot was found. Only when the laser oscillator 510 generates a laser beam in order to irradiate the laser beam at the correct position, and the irradiation unit 700 and the stage inside the chamber 400 to guide the laser beam to the thin film 200 on the substrate 100. The control unit 810 detects the position of the laser beam 410 or the laser beam oscillator 510 when the position of the shot is found by detecting the position of the laser beam by sensing the position of the substrate 100. At this time, the control unit 810 changes the scanning step, that is, even if the irradiation position of the laser beam is not the shot position of the substrate 100 but out of the substrate 100, the laser oscillator 510 oscillates the laser beam at regular time intervals. Not only the shot position of the substrate, but also the position outside the substrate 100 is stored so that the energy of the laser beam does not fall.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 위치 제어 모드의 레이저 조사 장치에서는 제어부(810)에는 기판(100) 밖에 해당하는 지점도 레이저빔의 조사 위치로 기억되어 있어, 단위 스캐닝 단계를 바꿀 때 레이저빔 조사 위치가 기판(100)을 벗어나더라도 이미 제어부(810)에 설정되어 있는 기판 밖의 위치를 찾는 경우에 레이저 발진기(510)는 레이저빔을 발진한다. 따라서, 스캐닝 단계를 변경하는 동안에도 일정한 간격으로 레이저빔을 조사하여 이어지는 다음 스캐닝 단계에서도 레이저빔의 에너지를 균일하게 유지할 수 있다.In the laser irradiation apparatus of the position control mode according to the second embodiment of the present invention, the control unit 810 also stores a point corresponding to the outside of the substrate 100 as the irradiation position of the laser beam. Even when the irradiation position leaves the substrate 100, the laser oscillator 510 oscillates the laser beam when a position outside the substrate already set in the controller 810 is found. Therefore, the laser beam may be irradiated at regular intervals even during the changing of the scanning step, thereby maintaining the energy of the laser beam uniformly in the subsequent scanning step.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020028225A KR100848096B1 (en) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | A device irradiating laser for forming polysilicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020028225A KR100848096B1 (en) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | A device irradiating laser for forming polysilicon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030090211A true KR20030090211A (en) | 2003-11-28 |
| KR100848096B1 KR100848096B1 (en) | 2008-07-24 |
Family
ID=32383833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020028225A KR100848096B1 (en) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | A device irradiating laser for forming polysilicon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100848096B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004077544A1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Crystallization apparatus and method of amorphous silicon |
| KR100810633B1 (en) * | 2006-05-17 | 2008-03-06 | 삼성에스디아이 주식회사 | Laser irradiation device, Laser Crystallization device and Crystallization method thereof |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59151421A (en) * | 1983-02-17 | 1984-08-29 | Agency Of Ind Science & Technol | Laser annealing device |
| KR100296111B1 (en) * | 1998-06-09 | 2001-10-26 | 구본준, 론 위라하디락사 | Method of crystallizing silicon thin film and manufacturing method of thin film transistor using the same |
| JP2000252228A (en) * | 1999-03-04 | 2000-09-14 | Toshiba Corp | Laser annealing device |
| KR100316272B1 (en) * | 1999-10-29 | 2001-12-12 | 구본준, 론 위라하디락사 | Laser annealing apparatus |
| JP2001338893A (en) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Toshiba Corp | Laser annealing apparatus and method for manufacturing thin film transistor |
-
2002
- 2002-05-21 KR KR1020020028225A patent/KR100848096B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004077544A1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Crystallization apparatus and method of amorphous silicon |
| KR100810633B1 (en) * | 2006-05-17 | 2008-03-06 | 삼성에스디아이 주식회사 | Laser irradiation device, Laser Crystallization device and Crystallization method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100848096B1 (en) | 2008-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100971951B1 (en) | Method for crystallization of amorphous silicon layer using excimer laser | |
| US7556993B2 (en) | Thin film semiconductor device, polycrystalline semiconductor thin film production process and production apparatus | |
| US6821343B2 (en) | Semiconductor device, manufacturing method therefor, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| KR100689315B1 (en) | Device for crystallizing silicon thin layer and method for crystallizing using the same | |
| JP2002237455A (en) | Silicon crystallization apparatus and method therefor | |
| JP2014123763A (en) | Straight line scan continuous crosswise coagulation for thin film | |
| KR20050048617A (en) | Process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to minimize edge areas, and structure of such film regions | |
| KR20010029978A (en) | Method of forming a semiconductor thin film | |
| KR20040010249A (en) | Method of forming semiconductor thin-film and laser apparatus used therefor | |
| US7384476B2 (en) | Method for crystallizing silicon | |
| JPH07249592A (en) | Laser treatment method of semiconductor device | |
| JP2002261016A (en) | MASK PATTERN DESIGN TO IMPROVE QUALITY UNIFORMITY IN LATERALLY CRYSTALLIZED POLYCRYSTALLINE Si FILM | |
| KR100916656B1 (en) | laser irradiation apparatus and manufacturing method for polysilicon thin film transistor using the apparatus | |
| KR100848096B1 (en) | A device irradiating laser for forming polysilicon | |
| US8598050B2 (en) | Laser annealing method and apparatus | |
| KR100611040B1 (en) | Apparutus for thermal treatment using laser | |
| JP4571486B2 (en) | Crystallization equipment and crystallization method using the same | |
| KR100296111B1 (en) | Method of crystallizing silicon thin film and manufacturing method of thin film transistor using the same | |
| JP2004031810A (en) | Method of crystallizing semiconductor thin film and crystallization equipment | |
| JPH06177033A (en) | Laser annealing | |
| KR100956339B1 (en) | Crystallization system of silicon and crystallization method of silicon | |
| KR101012787B1 (en) | laser irradiation apparatus and manufacturing method for polysilicon thin film transistor using the apparatus | |
| TW202044416A (en) | Laser annealing method, laser annealing device, and crystallized silicon film substrate | |
| KR20060131518A (en) | Laser crystallization system, laser crystallization method and fabrication method for thin film transistor substrate of liquid crystal display | |
| KR20050052764A (en) | Laser irradiation apparatus for crystallization and manufacturing method for polysilicon thin film transistor using the apparatus |
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: 20120713 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |