(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2012년03월07일
(11) 등록번호 10-1114891
(24) 등록일자 2012년02월03일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H01L 21/324 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2004-0112876
(22) 출원일자 2004년12월27일
심사청구일자 2009년12월28일
(65) 공개번호 10-2005-0067100
(43) 공개일자 2005년06월30일
(30) 우선권주장
JP-P-2003-00433357 2003년12월26일 일본(JP)
(56) 선행기술조사문헌
KR1020020053760 A
(73) 특허권자
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
일본국 가나가와켄 아쓰기시 하세 398
(72) 발명자
타나카코이치로
일본 가나가와켄 243-0036 아쓰기시 하세 398 가
부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼내
(74) 대리인
장훈
전체 청구항 수 : 총 22 항 심사관 : 김상택
(54) 발명의 명칭 레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법 및 결정성반도체막을 제조하는 방법
(57) 요 약
본 발명의 목적은 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 사용하는 콤팩트 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법으로서, 상
기 기판의 후면 상에서 반사된 보조 빔에 의해 야기된 간섭을 억제하고, 피조사물에 균일 레이저 어닐링을 수행
할 수 있고, 처리량을 증가시킬 수 있는 상기 콤팩트 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서, 레이저 빔은 부등식 ct<2nd를 만족하는 펄스 폭(t)을 가졌으며, 여기서 c는 진공내 광속이고, n은
그 위에 형성된 처리 대상을 가진 기판의 굴절률이며, d는 기판의 두께이다. 상기 구성을 사용하면, 검류계 미러
및 fθ 렌즈가 사용될 때에도, 기판의 후면 상에서 반사된 보조 빔으로 인한 간섭의 효과를 감소시키고 처리 대
상에 균일 레이저 어닐링을 수행하는 것이 가능하다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1114891
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특허청구의 범위
청구항 1
레이저 조사 장치에 있어서,
레이저 발진기;
상기 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 빔을 한 방향으로 편향시키기 위한 적어도 하나의 미러; 및
상기 미러에 의해 편향된 상기 레이저 빔이 이미지를 미리 결정된 평면상에 형성하게 하는 렌즈를 포함하고,
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<2nd를 만족하고, 여기서 d는 상기
렌즈의 초점과 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 레이저 조사 장
치.
청구항 2
레이저 조사 장치에 있어서,
레이저 발진기;
상기 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 빔을 한 방향으로 편향시키기 위한 적어도 하나의 미러; 및
미러에 의해 편향된 상기 레이저 빔이 이미지를 미리 결정된 평면상에 형성하게 하는 렌즈를 포함하고,
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<4nd를 만족하고, 여기서 d는 상기
렌즈의 초점과 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 레이저 조사 장
치.
청구항 3
레이저 조사 장치에 있어서,
레이저 발진기;
적어도 하나의 검류계 미러; 및
fθ 렌즈를 포함하고,
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<2nd를 만족하고, 여기서 d는 상기
fθ 렌즈의 초점과 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 레이저 조
사 장치.
청구항 4
레이저 조사 장치에 있어서,
레이저 발진기;
적어도 하나의 검류계 미러; 및
fθ 렌즈를 포함하고,
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<4nd를 만족하고, 여기서 d는 상기
fθ 렌즈의 초점과 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 레이저 조
사 장치.
청구항 5
레이저 조사 장치에 있어서,
레이저 발진기;
상기 레이저 발진기로부터 방사된 피조사물 위의 레이저 빔의 빔 스폿을 제 1 방향으로 스캐닝하기 위한 제 1
등록특허 10-1114891
- 2 -
미러;
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 피조사물 위의 상기 레이저 빔의 빔 스폿을 상기 제 1 방향에 수직인 제
2 방향으로 스캐닝하는 제 2 미러; 및
상기 레이저 빔이 이미지를 상기 피조사물 위에 형성하게 하는 fθ렌즈를 포함하고,
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<2nd를 만족하고, 여기서 d는 상기
fθ 렌즈의 초점과 상기 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 레이
저 조사 장치.
청구항 6
레이저 조사 장치에 있어서,
레이저 발진기;
상기 레이저 발진기로부터 방사된 피조사물 위의 레이저 빔의 빔 스폿을 제 1 방향으로 스캐닝하기 위한 제 1
미러;
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 피조사물 위의 상기 레이저 빔의 빔 스폿을 상기 제 1 방향에 수직인 제
2 방향으로 스캐닝하는 제 2 미러; 및
상기 레이저 빔이 이미지를 상기 피조사물 위에 형성하게 하는 fθ렌즈를 포함하고,
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<4nd를 만족하고, 여기서 d는 상기
fθ 렌즈의 초점과 상기 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 레이
저 조사 장치.
청구항 7
레이저 조사 장치에 있어서,
레이저 발진기;
상기 레이저 발진기로부터 방사된 피조사물 위의 레이저 빔의 빔 스폿을 제 1 방향으로 스캐닝하기 위한 미러;
상기 피조사물을 장착하여, 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 이동시키기 위한 스테이지; 및
상기 레이저 빔이 이미지를 상기 피조사물 위에 형성하게 하는 fθ렌즈를 포함하고,
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<2nd를 만족하고, 여기서 d는 상기
fθ 렌즈의 초점과 상기 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 레이
저 조사 장치.
청구항 8
레이저 조사 장치에 있어서,
레이저 발진기;
상기 레이저 발진기로부터 방사된 피조사물 위의 레이저 빔의 빔 스폿을 제 1 방향으로 스캐닝하기 위한 미러;
상기 피조사물을 장착하여, 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 이동시키기 위한 스테이지; 및
상기 레이저 빔이 이미지를 상기 피조사물 위에 형성하게 하는 fθ렌즈를 포함하고,
상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<4nd를 만족하고, 여기서 d는 상기
fθ 렌즈의 초점과 상기 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 레이
저 조사 장치.
청구항 9
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
등록특허 10-1114891
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상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔은 제 2 고조파이거나, 또는 상기 제 2 고조파로 변환되는, 레
이저 조사 장치.
청구항 10
삭제
청구항 11
삭제
청구항 12
삭제
청구항 13
삭제
청구항 14
삭제
청구항 15
삭제
청구항 16
삭제
청구항 17
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
음향 광학 디바이스 또는 전기 광학 디바이스를 사용한 셔터를 더 포함하는, 레이저 조사 장치.
청구항 18
삭제
청구항 19
삭제
청구항 20
삭제
청구항 21
삭제
청구항 22
삭제
청구항 23
삭제
청구항 24
삭제
등록특허 10-1114891
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청구항 25
결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법에 있어서,
굴절률(n) 및 두께(d)를 갖는 비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및
적어도 하나의 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여, 부등식 ct<2nd(c는 진공내 광속)
를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포함하는 결정성 반도
체막 제조 방법.
청구항 26
결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법에 있어서,
굴절률(n) 및 두께(d)를 갖는 비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및
적어도 하나의 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여, 부등식 ct<4nd(c는 진공내 광속)
를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포함하는 결정성 반도
체막 제조 방법.
청구항 27
결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법에 있어서,
비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및
레이저 빔이 적어도 하나의 검류계 미러 및 fθ 렌즈에 의해 상기 비정질 반도체막 위를 스캐닝하는 방식으로
상기 비정질 반도체막을 상기 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 빔의 펄스폭의 10%이하에 대응하는 시간에 있어서, 상기 비정질 반도체막으로 입사하는 상기 레이
저 빔과, 상기 기판의 후면 상에서 반사된 상기 레이저 빔 모두가 상기 비정질 반도체막 내의 한 지점에 동시에
조사되는, 결정성 반도체막 제조 방법.
청구항 28
결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법에 있어서,
두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및
부등식 ct<2nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하
는 단계를 포함하고,
상기 레이저 빔은 제 1 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막 상을 제 1 방향으로 스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 제 2 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막 상을 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로
스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 결정성 반도체막 제조 방법.
청구항 29
결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법에 있어서,
두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및
부등식 ct<4nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하
는 단계를 포함하고,
상기 레이저 빔은 제 1 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막 상을 제 1 방향으로 스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 제 2 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막 상을 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로
스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 결정성 반도체막 제조 방법.
등록특허 10-1114891
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청구항 30
결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법에 있어서,
비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및
레이저 빔의 펄스폭의 10%이하에 대응하는 시간에 있어서, 상기 비정질 반도체막으로 입사하는 상기 레이저 빔
과, 상기 기판의 후면 상에서 반사된 상기 레이저 빔 모두가 상기 비정질 반도체막 내의 한 지점에 동시에 조사
되는 방식으로 상기 비정질 반도체막을 상기 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 빔은 제 1 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막 상을 제 1 방향으로 스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 제 2 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막 상을 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로
스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 결정성 반도체막 제조 방법.
청구항 31
결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법에 있어서,
두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및
부등식 ct<2nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하
는 단계를 포함하고,
상기 레이저 빔은 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막 상을 제 1 방향으로 스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 기판이 장착된 스테이지를 이동함으로써 상기 비정질 반도체막 상을 상기 제 1 방향에 수직인
제 2 방향으로 스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 결정성 반도체막 제조 방법.
청구항 32
결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법에 있어서,
두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및
부등식 ct<4nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하
는 단계를 포함하고,
상기 레이저 빔은 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막 상을 제 1 방향으로 스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 기판이 장착된 스테이지를 이동함으로써 상기 비정질 반도체막 상을 상기 제 1 방향에 수직인
제 2 방향으로 스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 결정성 반도체막 제조 방법.
청구항 33
결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법에 있어서,
비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및
레이저 빔의 펄스폭의 10%이하에 대응하는 시간에 있어서, 상기 비정질 반도체막으로 입사하는 상기 레이저 빔
과, 상기 기판의 후면 상에서 반사된 상기 레이저 빔 모두가 상기 비정질 반도체막 내의 한 지점에 동시에 조사
되는 방식으로 상기 비정질 반도체막을 상기 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 빔은 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막 상을 제 1 방향으로 스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 기판이 장착된 스테이지를 이동함으로써 상기 비정질 반도체막 상을 상기 제 1 방향에 수직인
제 2 방향으로 스캐닝되고,
상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 결정성 반도체막 제조 방법.
등록특허 10-1114891
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청구항 34
제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비정질 반도체막의 필요한 부분만, 또는 반도체 소자가 형성되어 있는 상기 비정질 반도체막의 일부만이
상기 레이저 빔을 셔터를 통해 투과함으로써 선택적으로 조사되는, 결정성 반도체막 제조 방법.
청구항 35
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청구항 36
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청구항 37
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청구항 38
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청구항 39
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청구항 40
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청구항 41
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청구항 42
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청구항 43
제 34 항에 있어서,
상기 셔터는 음향 광학 디바이스 또는 전기 광학 디바이스를 사용하는, 결정성 반도체막 제조 방법.
청구항 44
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청구항 45
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청구항 46
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청구항 47
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청구항 48
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등록특허 10-1114891
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청구항 49
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청구항 50
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청구항 51
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청구항 52
제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정성 반도체막은 비디오 카메라 및 디지털 카메라와 같은 카메라, 헤드 장착 디스플레이, 차량 네비게이
션, 차량 스테레오, 개인용 컴퓨터 및 휴대 정보 단말기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 전자 디바이스에 적
용되는, 결정성 반도체막 제조 방법.
청구항 53
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청구항 54
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청구항 55
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청구항 56
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청구항 57
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청구항 58
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청구항 59
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청구항 60
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명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법 및 결정성 반도체막을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은[0017]
특히, 레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 및 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하는
등록특허 10-1114891
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결정성 반도체막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일부 레이저 조사 장치는 검류계 미러 및 fθ 렌즈가 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 빔을 피조사물에 대해[0018]
스캐닝하기 위한 하나의 수단으로서 사용되는 광학 시스템을 포함한다.
검류계 미러가 흔들릴 때, 검류계 미러로의 레이저 빔의 입사각은 변화될 수 있고, 검류계 미러에 의해 반사된[0019]
레이저 빔으로 조사된 위치가 이동될 수 있다. 한 검류계 미러를 사용하면, 레이저 빔을 한 방향으로 스캐닝하
는 것이 가능하다. 검류계 미러가 레이저 빔을 X 방향으로 스캐닝하고 스테이지에 제공된 로봇이 레이저 빔을 Y
방향으로 스캐닝할 때, 레이저 조사는 기판의 전체면에 수행될 수 있다. 더욱이, 2개의 검류계 미러들이 X 및 Y
방향들 모두로 레이저 빔을 스캐닝하기 위해 사용될 때, 기판상의 임의의 지점은 레이저 빔으로 조사될 수
있다.(예를 들어, 특허 문서 1을 참조)
[특허 문서1] 일본 특허 공개 번호 제2003-86507호[0020]
그러나, 검류계 미러 및 fθ 렌즈가 기판 위에 형성된 피조사물에 레이저 조사를 수행하기 위해 사용될 때, 조[0021]
사 세기는 레이저 조사가 동일한 조건하에서 수행될 때에도 피조사물 상의 위치에 따라 상이하다.
예를 들어, 유리 기판 위에 형성된 반도체막이 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여 레[0022]
이저 조사에 의해 결정화될 때, 결정성은 변동이 가시적이 될 수 있는 정도로 가변한다. 이것은 반도체 소자들
이 레이저 빔으로 균일하게 조사되지 않기 때문이다. 반도체 소자들이 균일한 결정성을 갖는 반도체막을 사용하
여 형성될 때, 그들 특성들은 한 기판 내에서 각기 다르다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서, 상기 문제점에 대해, 본 발명의 목적은 레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 및 검류계 미러 및 fθ[0023]
렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하고 레이저 에너지를 피조사물에 균일하게 제공할 수 있는 결정성 반도체
막을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
발명의 구성 및 작용
본 발명은, 레이저 조사 장치로서, 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 빔을 한 방향으로[0024]
편향시키기 위한 적어도 하나의 미러; 및 상기 미러에 의해 편향된 상기 레이저 빔이 이미지를 미리 결정된 평
면상에 형성하게 하는 렌즈를 포함하고, 상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등
식 ct<2nd를 만족하고, 여기서 d는 상기 렌즈들의 초점과 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은
1.5이며, c는 진공내 광속인, 상기 레이저 조사 장치를 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 장치로서, 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 빔을 한 방향으로[0025]
편향시키기 위한 적어도 하나의 미러; 및 상기 미러에 의해 편향된 상기 레이저 빔이 이미지를 미리 결정된 평
면상에 형성하게 하는 렌즈를 포함하고, 상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등
식 ct<4nd를 만족하고, 여기서 d는 상기 렌즈들의 초점과 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은
1.5이며, c는 진공내 광속인, 상기 레이저 조사 장치를 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 장치로서, 레이저 발진기; 적어도 하나의 검류계 미러; 및 fθ 렌즈를 포함하고, 상기[0026]
레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<2nd를 만족하고, 여기서 d는 상기 fθ
렌즈의 초점과 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 상기 레이저 조
사 장치를 개시하고 있다.
본 발명은 레이저 조사 장치로서, 레이저 발진기; 적어도 하나의 검류계 미러; 및 fθ 렌즈를 포함하고, 상기[0027]
레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<4nd를 만족하고, 여기서 d는 상기 fθ
렌즈의 초점과 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 상기 레이저 조
사 장치를 개시하고 있다.
본 발명은 레이저 조사 장치로서, 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기로부터 방사된 피조사물 위의 레이저 빔의[0028]
빔 스폿을 제 1 방향으로 스캐닝하기 위한 제 1 미러; 상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 피조사물 위의 상
기 레이저 빔의 빔 스폿을 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝하는 제 2 미러; 및 상기 레이저 빔이
이미지를 상기 피조사물 위에 형성하게 하는 fθ렌즈를 포함하고, 상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이
저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<2nd를 만족하고, 여기서 d는 상기 fθ 렌즈의 초점과 상기 피조사물을 장착한
등록특허 10-1114891
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스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 상기 레이저 조사 장치를 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 장치로서, 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기로부터 방사된 피조사물 위의 레이저 빔[0029]
의 빔 스폿을 제 1 방향으로 스캐닝하기 위한 제 1 미러; 상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 피조사물 위의
상기 레이저 빔의 빔 스폿을 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝하는 제 2 미러; 및 상기 레이저 빔
이 이미지를 상기 피조사물 위에 형성하게 하는 fθ렌즈를 포함하고, 상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레
이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<4nd를 만족하고, 여기서 d는 상기 fθ 렌즈의 초점과 상기 피조사물을 장착
한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속인, 상기 레이저 조사 장치를 개시하고 있다.
본 발명은 레이저 조사 장치로서, 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기로부터 방사된 피조사물 위의 레이저 빔의[0030]
빔 스폿을 제 1 방향으로 스캐닝하기 위한 미러; 상기 피조사물을 장착하여, 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방
향으로 이동시키기 위한 스테이지; 및 상기 레이저 빔이 이미지를 상기 피조사물 위에 형성하게 하는 fθ렌즈를
포함하고, 상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<2nd를 만족하고, 여기서
d는 상기 fθ 렌즈의 초점과 상기 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내 광속
인, 상기 레이저 조사 장치를 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 장치로서, 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기로부터 방사된 피조사물 위의 레이저 빔[0031]
의 빔 스폿을 제 1 방향으로 스캐닝하기 위한 미러; 상기 피조사물을 장착하여, 상기 제 1 방향에 수직인 제 2
방향으로 이동시키기 위한 스테이지; 및 상기 레이저 빔이 이미지를 상기 피조사물 위에 형성하게 하는 fθ렌즈
를 포함하고, 상기 레이저 발진기로부터 방사된 상기 레이저 빔의 펄스 폭(t)은 부등식 ct<4nd를 만족하고, 여
기서 d는 상기 fθ 렌즈의 초점과 상기 피조사물을 장착한 스테이지 사이의 거리이고, n은 1.5이며, c는 진공내
광속인, 상기 레이저 조사 장치를 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 방법으로서, 두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 기판 위에 형성된 반도체막은 적어도 하나의[0032]
검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여, 부등식 ct<2nd(c는 광속)를 만족하는 펄스 폭
(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포함하는 상기 레이저 조사 방법을 개시하
고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 방법으로서, 굴절률(n) 및 두께(d)를 갖는 기판 위에 형성된 반도체막은 적어도 하나의[0033]
검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여, 부등식 ct<4nd(c는 광속)를 만족하는 펄스 폭
(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포함하는 상기 레이저 조사 방법을 개시하
고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 방법으로서, 레이저 빔이 적어도 하나의 검류계 미러 및 fθ 렌즈에 의해 상기 반도체[0034]
막에 대해 스캐닝하는 방식으로 상기 반도체막을 상기 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고, 상기 반도체막
내의 한 지점은 상기 반도체막으로 입사하는 상기 레이저 빔과, 상기 레이저 빔의 펄스 폭의 10% 이하에 대응하
는 시간 동안 상기 기판의 후면 상에서 반사된 상기 레이저 빔 모두를 사용하여 동시에 조사되는, 상기 레이저
조사 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 방법으로서, 두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 기판 위에 형성된 상기 반도체막을, 부등식[0035]
ct<2nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저
빔은 제 1 검류계 미러에 의해 상기 반도체막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 제 2 검류계
미러에 의해 상기 반도체막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 fθ
렌즈에 의해 상기 반도체막 상에 이미지를 형성하는, 상기 레이저 조사 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 방법으로서, 두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 기판 위에 형성된 상기 반도체막을, 부등식[0036]
ct<2nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저
빔은 제 1 검류계 미러에 의해 상기 반도체막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 제 2 검류계
미러에 의해 상기 반도체막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 fθ
렌즈에 의해 상기 반도체막 상에 이미지를 형성하는, 상기 레이저 조사 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 방법으로서, 상기 반도체막 내의 한 지점이 상기 반도체막으로 입사하는 레이저 빔과,[0037]
상기 레이저 빔의 펄스 폭의 10% 이하에 대응하는 시간 동안 상기 기판의 후면 상에서 반사된 상기 레이저 빔
모두를 사용하여 동시에 조사되는 방식으로 기판 위에 형성된 반도체막을 상기 레이저 빔으로 조사하는 단계를
포함하고, 상기 레이저 빔은 제 1 검류계 미러에 의해 상기 반도체막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기
레이저 빔은 제 2 검류계 미러에 의해 상기 반도체막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되
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고, 상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 상기 반도체막 상에 이미지를 형성하는, 상기 레이저 조사 방법을 개시
하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 방법으로서, 두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 기판 위에 형성된 반도체막을, 부등식[0038]
ct<2nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저
빔은 검류계 미러에 의해 상기 반도체막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 기판이 장착된 스
테이지를 이동함으로써 상기 반도체막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저
빔은 fθ 렌즈에 의해 상기 반도체막 상에 이미지를 형성하는, 상기 레이저 조사 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 방법으로서, 두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 기판 위에 형성된 반도체막을, 부등식[0039]
ct<4nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저
빔은 검류계 미러에 의해 상기 반도체막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 기판이 장착된 스
테이지를 이동함으로써 상기 반도체막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저
빔은 fθ 렌즈에 의해 상기 반도체막 상에 이미지를 형성하는, 상기 레이저 조사 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 레이저 조사 방법으로서, 상기 반도체막내의 한 지점이 상기 반도체막으로 입사하는 레이저 빔과,[0040]
상기 레이저 빔의 펄스 폭의 10% 이하에 대응하는 시간 동안 상기 기판의 후면 상에서 반사된 상기 레이저 빔
모두를 사용하여 동시에 조사되는 방식으로 기판 위에 형성된 반도체막을 상기 레이저 빔으로 조사하는 단계를
포함하고, 상기 레이저 빔은 검류계 미러에 의해 상기 반도체막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저
빔은 기판이 장착된 스테이지를 이동함으로써 상기 반도체막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스
캐닝되고, 상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 상기 반도체막 상에 이미지를 형성하는, 상기 레이저 조사 방법을
개시하고 있다.
본 발명은, 결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법으로서, 굴절률(n) 및 두께(d)를 갖는 비정질 반도체막을 기[0041]
판 위에 형성하는 단계; 및 적어도 하나의 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여, 부등
식 ct<2nd(c는 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포
함하는 상기 결정성 반도체막 제조 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법으로서, 굴절률(n) 및 두께(d)를 갖는 비정질 반도체막을 기[0042]
판 위에 형성하는 단계; 및 적어도 하나의 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여, 부등
식 ct<4nd(c는 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기 비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포
함하는 상기 결정성 반도체막 제조 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법으로서, 비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및 레[0043]
이저 빔이 적어도 하나의 검류계 미러 및 fθ 렌즈에 의해 상기 비정질 반도체막에 대해 스캐닝하는 방식으로
상기 비정질 반도체막을 상기 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고, 상기 비정질 반도체막내의 한 지점은
상기 비정질 반도체막으로 입사하는 상기 레이저 빔과, 상기 레이저 빔의 펄스 폭의 10% 이하에 대응하는 시간
동안 상기 기판의 후면 상에서 반사된 상기 레이저 빔 모두를 사용하여 동시에 조사되는, 상기 결정성 반도체막
제조 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법으로서, 두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 비정질 반도체막을 기[0044]
판 위에 형성하는 단계; 및 부등식 ct<2nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기
비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 빔은 제 1 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체
막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 제 2 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막에 대해
상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질
반도체막 상에 형성하는, 상기 결정성 반도체막 제조 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법으로서, 두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 비정질 반도체막을 기[0045]
판 위에 형성하는 단계; 및 부등식 ct<4nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기
비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 빔은 제 1 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체
막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 제 2 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막에 대해
상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질
반도체막 상에 형성하는, 상기 결정성 반도체막 제조 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법으로서, 비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및 상[0046]
기 비정질 반도체막내의 한 지점이 상기 비정질 반도체막으로 입사하는 레이저 빔과, 상기 레이저 빔의 펄스 폭
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의 10% 이하에 대응하는 시간 동안 상기 기판의 후면 상에서 반사된 상기 레이저 빔 모두를 사용하여 동시에 조
사되는 방식으로 상기 비정질 반도체막을 상기 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 빔은 제
1 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 제 2 검류계
미러에 의해 상기 비정질 반도체막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔
은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 상기 결정성 반도체막 제조 방법을 개시하
고 있다.
본 발명은, 결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법으로서, 두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 비정질 반도체막을 기[0047]
판 위에 형성하는 단계; 및 부등식 ct<2nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기
비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 빔은 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막에
대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 기판이 장착된 스테이지를 이동함으로써 상기 비정질 반도체
막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상
기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 상기 결정성 반도체막 제조 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법으로서, 두께(d) 및 굴절률(n)을 갖는 비정질 반도체막을 기[0048]
판 위에 형성하는 단계; 및 부등식 ct<4nd(c는 진공내 광속)를 만족하는 펄스 폭(t)을 갖는 레이저 빔으로 상기
비정질 반도체막을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 빔은 검류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막에
대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 기판이 장착된 스테이지를 이동함으로써 상기 비정질 반도체
막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상
기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 상기 결정성 반도체막 제조 방법을 개시하고 있다.
본 발명은, 결정성 반도체막을 제조하기 위한 방법으로서, 비정질 반도체막을 기판 위에 형성하는 단계; 및 상[0049]
기 비정질 반도체막내의 한 지점이 상기 비정질 반도체막으로 입사하는 레이저 빔과, 상기 레이저 빔의 펄스 폭
의 10% 이하에 대응하는 시간 동안 상기 기판의 후면 상에서 반사된 상기 레이저 빔 모두를 사용하여 동시에 조
사되는 방식으로 상기 비정질 반도체막을 상기 레이저 빔으로 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 빔은 검
류계 미러에 의해 상기 비정질 반도체막에 대해 제 1 방향으로 스캐닝되고, 상기 레이저 빔은 기판이 장착된 스
테이지를 이동함으로써 상기 비정질 반도체막에 대해 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 스캐닝되고, 상기
레이저 빔은 fθ 렌즈에 의해 이미지를 상기 비정질 반도체막 상에 형성하는, 상기 결정성 반도체막 제조 방법
을 개시하고 있다.
본 발명의 결정성 반도체막을 제조하는 방법이 집적 회로 및 반도체 디스플레이 디바이스를 제조하기 위해 적용[0050]
될 수 있음을 주지한다. 반도체 디스플레이 디바이스로서, 액정 디스플레이 디바이스, 픽셀 각각 내에 장착된
유기 발광 소자에 의해 예시된 발광 소자를 구비한 발광 디스플레이 디바이스, DMD(디지털 마이크로미러 디바이
스: Digital Micromirror Device), PDP(플라즈마 디스플레이 패널: Plasma Display Panel), FED(전계 방출 디
스플레이:Field Emission Display) 등이 있다.
검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템이 사용되는 경우에도, 피조사물 상의 레이저 빔의 조사 세기[0051]
는 본 발명의 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법을 사용함으로써 균일해질 수 있다. 이것은 결정화 및 어닐
링을 피조사물에 균일하게 수행하고, 피조사물을 사용하여 제조되는 반도체 소자들 사이의 특성의 변동을 감소
시키는 것이 가능하게 한다. 레이저 발진기로부터 방사된 레이저 빔이 피조사물에 수직으로 또는 사선으로 조사
할 수 있음을 주지한다.
더욱이, 검류계 미러 및 fθ 렌즈가 작은 면적을 점유하고, 높은 처리량을 제공하기 때문에, 생산 효율성은 증[0052]
가될 수 있고 공간이 절약될 수 있으면서, 균일한 레이저 조사를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예 모드 및 실시예들이 이후 설명될 것이다. 그러나, 본 발명이 많은 상이한 모드들로 구현될 수[0053]
있기 때문에, 본 발명의 모드들 및 세부 사항들은 변경들 및 수정들이 이후 규정된 본 발명의 범위 및 내용을
벗어나지 않는다면, 다양한 방식들로 변경 및 수정될 수 있음을 당업자는 쉽게 이해한다. 따라서, 본 발명은 실
시예 모드 및 실시예들의 설명에 제한되지 않는다.
[실시예 모드][0054]
이 실시예 모드는 피코초(10
-12
) 이하 정도인 초단파 펄스 폭을 갖는 레이저 빔이 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포[0055]
함하는 광학 시스템에 의해 스캐닝되는 방식으로 기판 위에 제공 또는 형성된 피조사물에 레이저 조사를 수행하
기 위한 레이저 조사 장치를 설명한다.
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이러한 구조를 갖는 레이저 조사 장치를 사용함으로써, 레이저 빔의 조사 세기는 피조사물에 대해 균일해질 수[0056]
있다. 더욱이, 검류계 미러 및 fθ 렌즈가 작은 면적을 점유하고 높은 처리량을 제공하기 때문에, 처리량이 증
가될 수 있고 공간이 절약될 수 있으면서, 균일한 레이저 조사를 수행할 수 있다.
상술된 문제가 상기 구조에 의해 해결될 수 있는 이유는 다음과 같다.[0057]
본 발명자는 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여 수행된 불균일 레이저 조사가 피조사[0058]
물에 직접 조사된 레이저 빔(주 빔)과 기판의 후면에 대해 반사한 후 피조사물에 다시 입사한 레이저 빔(보조
빔) 사이의 간섭에 의해 야기되었다고 생각하고 있다. 더욱이, 간섭은 왜곡 및 기판의 요철로 인해 발생한다.
특정 파장을 갖든 전자기파인 레이저 빔이 피조사물에 조사될 때, 레이저 빔은 피조사물에서 흡수되고, 레이저[0059]
빔으로 조사되는 부분에서 열이 발생된다. 레이저 어닐링은 이러한 열을 사용하여 수행된다. 재료가 자신의 흡
수 계수를 가짐을 주지한다. 특정 파장을 갖는 전자기파가, 비교적 얇고 비교적 낮은 흡수 계수를 갖는 재료에
조사될 때, 피조사물내 흡수되지 않은 레이저 빔은 피조사물을 통해 투과될 수 있다.
예를 들어, 유리 기판 위에 형성된 비정질 실리콘막이 Nd: YAG 레이저의 제 2 고조파(파장 532nm)로 조사되는[0060]
경우에, 대부분의 레이저 빔은 비정질 실리콘막의 막두께가 200nm 이상일 때 비정질 실리콘막 내에 흡수된다.
그러나, 막두께가 200nm보다 적을 때, 비정질 실리콘막내 흡수되지 않은 레이저 빔은 그것을 통해 투과된다. 투
과된 레이저 빔의 일부는 유리 기판의 전면 상에서 반사되고, 레이저 빔의 다른 부분은 비정질 실리콘막으로 다
시 입사된다. 유리 기판이 미세한 왜곡(minute distortion) 또는 요철을 가질 때, 오곡 또는 요철을 가진 부분
상에서 반사된 보조 빔의 각은 변화된다. 결과적으로, 유리 기판의 후면에서 유리 기판의 전면으로의 보조 빔의
광학 길이는 변화된 각에 따라 변화된다. 보조 빔은 직접 조사된 주 빔을 간섭할 때, 빔들이 서로 항상 강렬한
영역과, 빔들이 서로 항상 감쇠되는 영역이 형성된다. 달리 말하면, 정재파는 실리콘막 상에 형성되며, 이러한
분포는 실리콘막 상에 기록된다.
현재, 평면 디스플레이(flat panel display)와 같은 박막 반도체 디바이스내 기판으로서 사용된 유리 기판은 대[0061]
략 1000㎛의 두께를 가지고, 대략 700㎛의 두께를 갖는 유리 기판이 흔히 사용된다. 700㎛ 두께는 레이저 빔(여
기에서는 532nm)의 파장보다 1000배 이상 크다. 기판 두께의 1/1000의 정확도로 기판의 두께를 제어하는 것은
매우 어렵고, 상술된 미세한 왜곡 및 요철이 존재하는 것이 분명하다.
따라서, 본 발명에서, 펄스 폭은 피코초(10
-12
초) 이하 정도로 설정되어서, 주 빔에 대한 시간이 피조사물내 기[0062]
판의 후면 상에서 반사된 보조 빔과 동시에 존재하거나, 또는 주 빔과 보조 빔이 피조사물내 동시에 존재하지
않도록 한다. 이러한 기판을 사용하면, 레이저가 조사 표면으로 조사되는 시간에 대한 간섭이 발생하는 시간의
비가 감소되어서 간섭으로 인한 효과가 억제되거나 또는 영이 되어 간섭이 발생하지 않도록 한다.
본 발명의 원리는 본 발명이 적용될 수 있는 예를 도시한 바와 같이 간단히 설명된다. 레이저 빔이 전자기파이[0063]
기 때문에, 레이저 빔의 속도가 광속도(대략 3,33,333km/s)와 동일한 것으로 간주된다. 펄스 폭이 본 발명에 도
시된 바와 같이 10ps로 설정될 때, 빔은 방사가 완료될 때까지(대략 10ps)펄스 레이저 빔이 방사되기 시작한 후
대략 3mm를 이동한다. 달리 말하면, 레이저 빔은 한 펄스 동안 대략 3mm의 이동 거리를 갖도록 고려될 수 있다.
한 펄스 동안 3mm의 이동 거리를 갖는 레이저 빔과 10ps의 펄스 폭이 대략 700㎛의 두께를 갖는 기판 위에 형성[0064]
될 때, 직접 조사된 주 빔과 기판의 후면으로부터 반사된 보조 빔 사이에 간섭이 발생하는 시간은 조사 시간의
대략 50%이다. 더욱이, 펄스 폭이 대략 5ps 정도로 짧게 설정될 때, 간섭은 완전히 회피될 수 있다. 이것은 피
조사물을 통해 투과된 레이저 빔의 반사로 인한 간섭을 억제할 수 있기 때문에, 레이저 조사를 균일하게 수행하
고, 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템이 레이저 빔을 스캐닝하기 위해 사용될 때에도 조사 표면
상에 대한 레이저 빔의 조사 세기를 균일하게 하는 것이 가능하다. 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 사용하는 레이저
조사 장치가 작은 면적을 점유하고 높은 처리량을 제공하기 때문에, 생산 효율성이 개선되면서 공간을 절약할
수 있다.
반면, 종래 레이저 어닐링에서 사용된 레이저 빔은 수십 내지 수백ns의 펄스 폭을 가진다. 따라서, 레이저 빔은[0065]
한 펄스 레이저 빔이 방사되는 동안 3에서 100m로 이동한다. 달리 말하면, 레이저 빔은 한 펄스 동안 3 내지
100m의 이동 거리를 가지는 것으로 간주될 수 있다.
대략 3m의 이동 거리 및 10ns의 펄스 폭을 갖는 레이저 빔이 대략 700㎛의 두께를 갖는 기판 위에 형성된 피조[0066]
사물을 조사하도록 사용되면, 피조사물에서 순 조사 시간의 99.5% 동안 간섭이 발생하는 계산으로부터 말해질
수 있다. 달리 말하면, 펄스 폭이 10ns 내지 10ps까지 변화될 때, 간섭으로 인한 조사 불균일성은 계산에 따라
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대략 절반 정도로 감소될 수 있다. 펄스 폭이 5ps일 때, 상기 구조로 인한 간섭은 계산에 따라 발생하지
않는다.
상기 설명은 본 발명의 광범위한 개념으로 이루어졌고, 다른 설명은 이후 보다 명확하게 이루어진다. 광이 특정[0067]
매체로 이동할 때, 매체의 복굴절률은 광속에 영향을 미친다. 예를 들어, 1의 복굴절을 갖는 공기내 이동하는
광이 1.5의 복굴절률을 갖는 유리로 입사할 때, 광속은 1/1.5가 된다. 이러한 사실을 고려하여, 복률절률(n) 및
두께(d)를 갖는 기판의 후면 상에서 반사된 보조 빔이 간섭을 유발하지 않도록 하기 위해, 펄스 폭(t)은 진공
내 광속이 c인 경우 1보다 아래의 부등식을 만족할 수 있다. 초점이 피조사물 위에 항상 있고 기판의 두께(d)는
피조사물을 장착하기 위한 스테이지와 초점 사이의 거리에 대략 대응함을 주지한다.
ct<2nd (부등식 1)[0068]
부등식 1에 따라, 0.7mm의 두께(d) 및 1.5의 복굴절률(n)을 갖는 유리 기판 위에 형성된 비정질 실리콘막이 결[0069]
정화될 때, 간섭을 전혀 유발하지 않는 펄스 폭(t)은 대략 7ps 이하임을 이해한다. 진공내 광속이 계산에서
300,000km/s임을 주지한다.
피조사물 위의 레이저 빔을 스캐닝하기 위해 검류계 미러 및 fθ 렌즈가 사용되더라도, 부등식 1을 만족하는 펄[0070]
스 폭을 갖는 레이저 빔에 의한 레이저 조사는 기판의 후면으로부터의 반사로 인한 간섭을 방지하고, 조사 표면
상의 조사 에너지를 균일하게 하는 것이 가능하다. 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 레이저 조사 장치가 작
은 면적을 점유하고 높은 처리량을 제공하기 때문에, 생산 효율성이 개선되면서 공간을 절약할 수 있다.
비정질 실리콘막이 다결정성 실리콘막을 형성하기 위해 레이저 조사에 의해 결정화되는 경우에, 레이저 빔의 전[0071]
력이 광범위하게 변동(fluctuate)할 때, 결정화는 균일하게 수행되지 않는다. 따라서, TFTs가 이렇게 얻어진 다
결정성 반도체막을 활성층으로 사용하여 제조될 때, 온-전류(on-current) 또는 이동성과 같은 특성은 TFT들 사
이에서 가변한다. 레이저 빔이 간섭하지 않는 경우에도 레이저 빔이 ± 1% 동안 일시적으로 변동하기 때문에,
간섭으로 인한 휘도 농도와 공간적 광은, 반도체 디스플레이 디바이스의 픽셀부에 이용된 TFT를 형성할 때 전력
의 공간 변동이 ± 1% 보다 작은 정도로 간섭을 억제함으로써, 픽셀부에서 가시적으로 되는 것을 방지할 수 있
다고 고려된다.
달리 말하면, 유리 기판 위에 형성된 비정질 반도체막을 제 2 고조파를 갖는 레이저 빔으로 조사하는 경우에,[0072]
레이저 빔의 절반이 비정질 반도체막의 전면 상에서 반사되고, 레이저 빔의 나머지 절반이 비정질 실리콘막으로
간다고 고려된다. 반도체 디스플레이 디바이스에서 TFT의 활성층으로서 사용된 반도체막이 대략 수십 nm의 두께
를 갖기 때문에, 비정질 실리콘막으로 가는 레이저 빔 중에서 레이저 빔의 절반이 비정질 반도체막에서 흡수되
고 레이저 빔의 나머지 절반이 비정질 반도체막의 흡수 계수를 고려하여 유리 기판으로 간다고 고려된다. 그다
음, 유리 가판으로 가는 레이저 빔의 4%는 유리 기판의 후면 상에서 반사되고 다시 비정질 반도체막으로 간다.
따라서, 레이저 발진기로부터 비정질 반도체막으로 입사한 광에 대한 유리 가판의 후면 상에서 반사한 후 비정
질 반도체막으로 복귀한 광의 비는 대략 2%이다. 이들 광의 간섭할 때, 전력이 ± 2% 동안 변동한다.
따라서, 전력의 공간 변동이 ± 1% 보다 작을 정도로 간섭을 억제하기 위하여, 광 간섭에 대한 시간은 펄스 폭[0073]
(t)의 절반보다 짧은 것이 바람직하다. 비정질 반도체막내 한 지점이 2개의 레이저 빔들로 동시에 조사되는 시
간이 펄스 폭의 10% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 그것은 2개의 레이저 빔들의 간섭이 펄스 폭(t)의 절반보다
짧은 시간을 만드는 경우에도, 레이저 빔의 펄스 폭(t)이 부등식 2를 만족할 수 있는 부등식 1로부터 알 수 있
다.
ct<4nd (부등식 2)[0074]
레이저 빔의 적절한 펄스 폭(t)은 상황들에 따라 변화될 수 있다. 레이저 빔들의 간섭에 대한 시간이 펄스 폭의[0075]
X[%]이하일 때, 펄스 폭(t)은 부등식 3을 만족할 수 있다.
ct(100-X)/100<2nd (부등식 3)[0076]
[실시예 1][0077]
본 실시예는 도 1을 참조하여 본 발명의 예를 설명한다. [0078]
참조 부호(101)는 피코초 이하 정도인 펄스 폭을 갖는 펄스 레이저 발진기를 표시한다. 본 발명은 10ps 이하의[0079]
초단파 펄스를 갖는 레이저 빔을 발진할 수 있을 때 임의의 레이저에 적용될 수 있다. 예를 들어, 엑시머 레이
저, Ar 레이저, Kr 레이저, CO2 레이저, YAG 레이저, Y2O3 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3레이저, GdVO4
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레이저, 세라믹 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산더 레이저(alexandrite laser), Ti: 사파이어
레이저, 구리 증기 레이저(copper vapor laser) 또는 금 증기 레이저가 사용될 수 있다.
이 실시예는 2W의 출력 전력을 갖는 YVO4 레이저를 사용한다. 레이저 발진기는 비정질 실리콘막에서 충분히 흡수[0080]
되는 제 2 고조파(532nm)를 방사하기 위한 비선형 광학 소자를 포함한다. 레이저 발진기(101)는 안정한 공진기
를 가지며, 바람직하게는 TEM00 모드의 공간 프로파일을 갖는다. TEM00 모드의 경우에, 레이저 빔은 가우시안 세
기 분포를 가지고, 집속 특성이 우수하다. 따라서, 빔 스폿은 원하는 형상으로 쉽게 변형될 수 있다. 레이저의
종류 및 파장은 상술된 것에 제한되지 않으며, 그들은 피조사물(107)에 따라 선택될 수 있다. 이러한 실시예에
서, 펄스 반복율은 80MHz이고, 펄스 폭은 10ps이다.
본 발명의 레이저 조사 장치에서, 비선형 광학 소자는 레이저 발진기(101)의 공진기 내부에 제공될 수 있거나,[0081]
비선형 광학 소자는 레이저 발진기(101)의 공진기 외부에 제공될 수도 있다. 전자 구조는 장치의 크기가 소형화
된다는 점과, 공진기 길이의 정확한 제어가 필요하지 않다는 이점을 가진다. 후자의 구조는 기본파와 고조파의
상호작용이 무시될 수 있다는 이점을 가진다.
비선형 광학 소자로서, KTP(KTiOPO4), BBO(β-BaB2O4), LBO(LiB3O 5), CLBO(CsLiB6O10), GdYCOB(YCa4O(BO3)3),[0082]
KDP(KD 2PO4), KB5, LiNbO3, Ba2NaNb5O15 등과 같은 비선형 광학 상수가 상대적으로 큰 크리스탈이 사용된다. 특
히, LBO, BBO, KDP, KTP, KB5, CLBO 등과 같은 크리스탈이 기본파에서 고조파로 변환 효율성을 증가시킬 수 있
다.
레이저 발진기(101)로부터 방사된 레이저 빔은 광학 시스템(102)에 의해 선형 빔으로 성형되어 빔 스폿이 피조[0083]
사물(107)에서 긴 쪽으로 70㎛의 길이를 가지고 짧은 쪽으로 10㎛의 길이를 가지도록 한다. 본 명세서에 사용된
선형의 의미는 엄격한 의미로 선을 의미하는 것이 아니라, 큰 종횡비(또는 편장(oblong))를 갖는 직사각을 의미
함을 주지한다. 예를 들어, 2 이상의 종횡비(10 내지 10000의 범위가 바람직)를 갖는 직사각형이 선형이라 칭해
진다. 선형은 직사각형 내에 여전히 포함됨을 주지한다.
도 1에서, 검류계 미러(104)는 X1과 X2 방향들(빔 스폿의 짧은 쪽 방향)로 레이저 빔을 스캐닝하도록 회전하고,[0084]
검류계 미러(103)는 Y 방향(빔 스폿의 긴 쪽 방향)으로 레이저 빔을 스캐닝하도록 회전한다. fθ 렌즈(105)는
검류계 미러들(103 및 104)에 의해 편향된 레이저 빔을 피조사물인 비정질 실리콘막(107) 상에 항상 집속한다.
비정질 실리콘막(107)은 0.7mm의 두께 및 1.52의 복굴절률을 갖는 유리 기판(106) 위에 66nm 두께로 CVD 장치에[0085]
의해 형성되며, 상기 기판(106)은 아사히 글래스 컴퍼니에 의해 제조된 AN100 유리 기판이다. 비정질 실리콘막
(107)이 피조사물으로서 사용될 때, 레이저 빔을 조사하기 전에 비정질 실리콘막(107)에 열 어닐링이 수행되는
것이 바람직하다. 특히, 열 어닐링은 예를 들어 500℃의 질소 분위기에서 대략 한 시간 동안 수행된다. 이러한
열 어닐링은 1 x 10
20
atoms/cm
3
가 되도록 반도체막내 수소량을 감소시킬 수 있다. 반도체막내 수소 농도가 높으
면, 막은 높은 세기를 갖는 레이저 빔의 조사에 의한 버스트에서 방사된 수소에 의해 손상될 수 있다.
빔 스폿이 도 1에 도시된 X1 방향으로 검류계 미러(104)에 의해 구동됨으로써 스캐닝된다. 조사된 오브젝트 상[0086]
의 빔 스폿의 이동 속도는 수십 내지 수천 mm/s일 수 있다. 이 실시예에서, 이동 속도는 100mm/s이다. 빔 스폿
이 검류계 미러(104)를 구동함으로써 피조사물 위의 레이저 조사 영역의 끝까지 스캐닝된 후에, 검류계 미러
(103)는 Y 방향으로 빔 스폿을 이동시키기 위하여 가볍게 구동된다. 그 다음, 빔 스폿은 피조사물에 레이저 조
사를 수행하기 위하여, 다시 X1 방향과 반대인 X2 방향으로 검류계 미러(104)를 구동함으로써 이동된다. 이들
동작들을 반복함으로써, 피조사물 위의 레이저 조사 영역의 전체면은 레이저 빔으로 조사될 수 있다.
검류계 미러 및 fθ 렌즈가 사용되더라도, 본 발명의 구조를 사용하는 레이저 조사는 직접 조사된 주 빔과 기판[0087]
의 후면 상에서 반사된 보조 빔 사이의 간섭의 효과를 감소시키고, 피조사물 위의 레이저 조사 영역에 걸쳐 균
일한 레이저 조사를 수행하는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 검류계 미러 및 fθ 렌즈가 작은 면적을 점유하고
높은 처리량을 제공하기 때문에, 생산 효율성이 증가될 수 있고 공간이 절약될 수 있으면서 균일한 레이저 조사
를 수행할 수 있다.
레이저에 의한 반도체막의 결정화 단계에서, 처리량은 빔 스폿을 한 방향이 긴 타원 또는 직사각형으로 성형하[0088]
고 미러 축의 방향으로 빔 스폿을 스캐닝함으로써 증가될 수 있다. 레이저 빔은 레이저 빔의 원래 형상이 원 또
는 원에 가까울 때 타원으로 성형된다. 원래 형상이 직사각형인 레이저 빔은 또한, 긴 쪽이 더 길어지도록 원통
형 렌즈 등을 통해 한 방향으로 연장함으로써 레이저 빔을 변형한 후에 사용될 수 있다. 더욱이, 한 방향으로
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길게 연장되고 긴 타원 또는 직사각형으로 성형되는 복수의 레이저 빔들 각각은 처리량을 더욱 증가시키기 위하
여 더 긴 빔을 형성하도록 한 방향으로 체인화(chain)될 수 있다.
더욱이, 촉매 금속을 사용한 금속화가 수행될 수 있다. 레이저 조사의 최적 상태는 열 어닐링이 수행된 반도체[0089]
막과 촉매 원소를 사용하여 금속화가 수행된 반도체막 모두에 거의 동일하다. 참조 부호(108)는 스테이지를 표
시함을 주지한다.
다음에, 비정질 실리콘막(107) 상의 빔 스폿(110)의 스캐닝 범위는 도 2를 참조하여 설명된다. 비정질 실리콘막[0090]
(107)의 전체면은, 빔 스폿(110)이 검류계 미러(104)를 사용하여 한 방향으로 스캐닝된 후에, 빔 스폿(110)이
검류계 미러(104)에 의해 스캐닝된 방향에 수직인 방향으로 검류계 미러(103)를 사용하여 슬라이딩되는 방식으
로 레이저 빔으로 조사된다.
예를 들어, 빔 스폿(110)은 검류계 미러(104)에 의해 한 방향으로 스캐닝된다. 도 2에서, 이러한 스캐닝 루트는[0091]
참조 문자(A1)로 표시된다. 그 다음, 빔 스폿(110)은 검류계 미러(103)를 사용하여 스캐닝 루트(A1)에 수직인
방향으로 슬라이딩된다. 슬라이드에 의한 스캐닝 루트는 참조 문자(B1)로 표시된다. 다음, 빔 스폿(110)은 검류
계 미러(104)의 사용으로 스캐닝 루트(A1)에 반대 방향으로 스캐닝된다. 이러한 스캐닝 루트는 참조 문자(A2)에
의해 표시된다. 다음, 빔 스폿(110)은 검류계 미러(103)를 사용하여 스캐닝 루트(A2)에 수직인 방향으로 슬라이
딩된다. 여기에서 슬라이드에 의한 스캐닝 루트는 참조 문자(B2)에 의해 표시된다. 검류계 미러(103) 및 검류계
미러(104)를 사용한 스캐닝을 반복함으로써, 비정질 실리콘막(107)의 전체면은 레이저 빔으로 조사될 수 있다.
이러한 실시예에서, 대략 10ps 이하의 초단파 펄스 폭을 가진 레이저 빔을 사용함으로써, 유리 기판의 후면 상[0092]
에서 반사된 보조 빔으로 인한 간섭은 억제될 수 있고, 레이저 빔의 조사 세기는 균일해질 수 있다. 더욱이, 조
사 표면 상의 레이저 빔의 조사 세기는 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여 레이저 빔
이 스캐닝되더라도 균일해질 수 있다. 더욱이, 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 사용하는 레이저 조사 장치가 작은
면적을 점유하고 높은 처리량을 제공하기 때문에, 생산 효율성은 증가되면서 공간을 절약할 수 있다.
펄스 폭에 대한 기판의 두께는 상술되었지만 이에 제한되지 않으며, 주 빔과 기판의 후면 상에서 반사된 보조[0093]
빔 사이에 간섭이 발생하는 시간이 펄스 폭에 상당한 차를 갖도록 결정될 수 있다. 이러한 차는 제조되는 반도
체 소자들 사이의 변동을 얼마나 연장하는 것이 허용될 수 있는지에 달려 있고, 당업자에 의해 적절히 결정될
수 있다.
도 3을 참조하면, 이 실시예는 피코초 이하 정도의 펄스 폭을 갖는 레이저 발진기(201), 한 방향으로 구동하는[0094]
검류계 미러(204), fθ 렌즈(205), 스테이지(208), 및 한 방향으로 이동하는 이동 로봇(209)을 포함하는 레이저
조사 장치의 예를 설명한다.
레이저 발진기(201)로부터 방사된 레이저 빔은 비선형 광학 소자(202)에 의해 제 2 고조파로 변환되고, 광학 시[0095]
스템(203)에 의해 원하는 형상으로 성형된다. 이 실시예에서, 광학 시스템(203)은 빔 스폿을 조사 표면 상에 선
형으로 성형하는 구조를 갖는다. 이후, 검류계 미러(204) 및 fθ 렌즈(205)는 유리 기판(206) 위에 형성된 반도
체막(207) 상의 선형 빔을 X1 방향으로 스캐닝하도록 사용된다. 선형 빔이 사용될 때, X1 및 X2 방향들을 가진
선형 빔 스폿의 짧은 쪽 방향에 대응함으로써, 레이저 조사가 효율적으로 수행될 수 있음을 주지한다.
빔 스폿이 검류계 미러(204)를 구동함으로써 X1 방향으로 반도체막(207) 상의 레이저 조사 영역의 종단 부분까[0096]
지 스캐닝된 후에, 이동 로봇(209)은 검류계 미러(204)에 의해 스캐닝된 방향에 수직인 도 3의 Y 방향으로 스테
이지(208) 상에 장착된 기판(206)을 이동시키기 위해 사용된다. 다음, 빔 스폿은 레이저 빔을 조사하기 위하여
검류계 미러(204)에 의해 X2 방향으로 스캐닝된다. 이러한 방식으로 스캐닝을 반복함으로써, 반도체막(207) 상
의 레이저 조사 영역의 전체면은 레이저 빔으로 조사될 수 있다.
이 실시예에서 설명된 구조내 다른 소자들은 실시예 1의 소자들과 동일하므로, 그 설명은 생략된다. [0097]
이 실시예에서, 유리 기판의 후면 상에서 반사된 보조 빔으로 인한 간섭은 레이저 빔이 피조사물에 수직으로 입[0098]
사할 때에도 피코초 이하 정도인 초단파 펄스 폭을 갖는 레이저 빔을 사용함으로써 억제될 수 있다. 따라서, 레
이저 빔의 조사 세기는 피조사물에 수직으로 입사하는 레이저 빔을 만드는 동안 조사 표면 상에 균일해질 수 있
다. 더욱이, 조사 표면 상의 레이저 빔의 조사 세기는 레이저 빔이 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학
시스템을 사용하여 스캐닝될 때에도 균일해질 수 있다. 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함한 레이저 조사 장치가
작은 면적을 점유하고 높은 처리량을 제공하기 때문에, 생산 효율성이 개선되고 공간을 절약할 수 있다.
[실시예 3][0099]
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이 실시예는 TFT가 도 4를 참조하여 형성된 기판 위에 형성된 비정질 반도체막의 일부만을 레이저 빔이 결정화[0100]
한 예를 기술한다.
레이저 발진기(401)는 피코초 이하 정도인 초단파 펄스 폭을 갖는 레이저 빔을 방사한다. 특히, 레이저 발진기[0101]
(401)는 10ps의 펄스 폭 및 80MHz의 펄스 반복율을 가진 532nm(제 2 고조파)에서 8W를 제공한다. 레이저 발진기
(401)로부터 방사된 레이저 빔은 0.6mm의 빔 직경을 가진다. 레이저 빔은 광학 시스템(402)에 의해 원하는 형상
으로 변형된다. 이 실시예에서, 한 방향만으로 작동하는 원통형 렌즈는 기판(407) 위에 형성된 조사 표면인 반
도체막(408) 위에서 긴 쪽으로 300㎛의 길이와 짧은 쪽으로 10㎛의 길이를 가진 선형 빔을 형성하기 위해 사용
된다.
광학 시스템(402)으로부터 방사된 레이저 빔은 셔터(403)로 입사된다. 셔터(403)는 킬로 헤르츠 이상 정도이 주[0102]
파수에서 스위칭할 수 있는 음향 광학 디바이스(A/O 디바이스) 또는 전기 광학 디바이스(E/O 디바이스)를 사용
할 수 있다. 이 실시예에서 A/O 디바이스가 사용된다.
셔터(403)로부터 방사된 레이저 빔의 이동 방향은 검류계 미러(404) 및 검류계 미러(405)에 의해 X1, X2 및/또[0103]
는 Y 방향들로 변경된 다음, fθ 렌즈(406)에 의해 유리 기판(407) 위에 형성된 반도체막(408) 상에 집속된다.
반도체막(408)은 여기에서 플라즈마 CVD 장치에 의해 유리 가판(407) 위에 66nm 두께로 형성된 비정질 실리콘막
이다. 유리 기판(407)은 아사히 글래스 컴퍼니에 의해 제조된 0.7mm의 두께 및 1.52의 복굴절률을 갖는 AN100
유리 기판이다. 이렇게 형성된 비정질 실리콘막은 다량의 수소를 포함함을 주지한다. 레이저 빔이 이러한 비정
질 실리콘막에 조사될 때, 수소는 레이저 빔의 갑작스런 열을 인가함으로써 버스트에서 방사된다. 이를 방지하
기 위하여, 500℃의 질소 분위기에서 한시간 동안 열 어닐링이 수행된다.
레이저 방사는 검류계 미러들(404 및 405)을 구동함으로써 빔 스폿(X1 또는 X2 방향)의 짧은 쪽 방향으로[0104]
400mm/s의 속도로 스캐닝된다. 이러한 경우, 셔터(403)는 TFT가 제조된 비정질 실리콘막(408)의 부분(409)만이
레이저 빔으로 조사되도록 검류계 미러들(404 및 405)과 함께 동작한다. 셔터(403), 검류계 미러(404) 및 검류
계 미러(405)가 동시에 제어될 때, 레이저 어닐링은 TFT가 형성된 부분(409)에만 수행될 수 있다.
검류계 미러가 사용될 때, 속도는 스테이지가 레이저 빔을 조사하기 위해 사용되는 경우와 비교하여 단시간에[0105]
증가 또는 감소될 수 있다. 더욱이, 음향 광학 효과를 활용하는 A/O 디바이스, 또는 전기 광학 효과를 활용하는
E/O 디바이스가 검류계 미러와 조합하여 레이저 빔의 셔터로서 사용될 때, TFT가 제조된 부분에만 레이저 빔에
의해 조사될 수 있다. 이것은 공정 시간을 더 단축할 수 있다.
더욱이, 레이저 빔이 10ps의 초단파 펄스 폭을 가지기 때문에, 기판의 후면 상에서 반사된 보조 빔으로 인한 간[0106]
섭을 억제하는 것이 가능하고, 피조사물 상의 레이저 빔의 조사 세기를 균일하게 하는 것이 가능하며, 따라서,
보다 균일한 결정화를 수행하는 것이 가능하다. 따라서, 조사 표면 상의 레이저 빔의 조사 세기는 레이저 빔이
검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여 스캐닝되는 경우에도 균일해질 수 있다. 검류계
미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 레이저 조사 장치가 작은 면적을 점유하고 높은 처리량을 제공하기 때문에, 생산
효율성은 개선되면서 공간을 절약할 수 있다.
[실시예 4][0107]
반도체막이 연속파(CW) 레이저 빔으로 조사될 때, 빔 스폿의 스캐닝 방향으로 연속적으로 성장된 결정 입자가[0108]
얻어질 수 있다. 결정 입자가 스캐닝 방향으로 연속적으로 성장되는 영역은 우수한 결정성을 가진다. 따라서,
이러한 영역이 TFT의 채널 형성 영역으로서 사용될 때, 높은 이동성 및 온 전류를 갖는 TFT가 예상될 수 있다.
그러나, CW 레이저는 비선형 광학 소자의 짧은 수명, 작은 빔 스폿, 기판 상의 심각한 열 효과 등과 같은 많은
문제점들을 가진다.
본 발명이 초단파 펄스 폭을 갖는 레이저 빔을 사용하기 때문에, 펄스 반복율은 증가될 수 있다. 따라서, 펄스[0109]
레이저 빔은 반도체막이 이전 레이저 빔에 의해 용해된 후와 반도체막이 응결되기 전에 방사될 수 있다. 이것은
빔 스폿의 스캐닝 방향으로 연속적으로 성장된 결정을 형성할 수 있으며, 이는 반도체막이 CW 레이저 빔에 의해
결정화될 때 얻어진 것과 동일하다.
본 발명에 따른 결정화 공정시 펄스 반복율이 높더라도, 레이저는 CW 레이저가 아니라 펄스 레이저이다.[0110]
따라서, 비선형 광학 소자의 수명을 연장하고, 빔 스폿을 크게 하며, 기판 상의 열 효과를 억제하는 것이 가능
하다. 더욱이, 우수한 결정성을 갖는 스캐닝 방향으로 연속적으로 성장된 결정 입자가 얻어질 수 있다.
CW 레이저가 피조사물에 수직으로 입사될 때, 기판의 후면 상에서 반사된 보조 빔으로 인한 간섭이 발생하여 레[0111]
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이저 빔의 불균일 조사를 유발한다. 그러나, 본 발명의 구조를 이용하면, 매우 우수한 결정성을 갖는 빔 스폿의
스캐닝 방향으로 연속적으로 성장된 결정 입자는, 기판의 후면 상에서 반사된 보조 빔으로 인한 간섭의 효과를
감소 또는 방지하면서 얻어질 수 있다.
빔 스폿의 스캐닝 방향으로 연속으로 성장된 결정 입자는 펄스 반복율이 10MHz 이상일 때 얻어질 수 있고, 이러[0112]
한 반복율은 일반적으로 사용되는 펄스 레이저의 반복율(수십 내지 수백 Hz)보다 훨씬 더 높다. 이는 반도체가
완전히 응결될 때까지 반도체막이 펄스 레이저 빔으로 조사된 후에 수십 내지 수백 ns를 취한다고 말해질 수 있
다. 펄스 반복율이 10MHz 이상일 때, 펄스 레이저 빔은 반도체막이 이전 레이저 빔으로 조사된 후와 반도체막이
응결되지 전에 조사될 수 있다. 따라서, 종래의 펄스 레이저와는 달리, 반도체막에서 액체형과 고체형 사이의
인터페이스를 연속적으로 이동시키고 스캐닝 방향으로 연속적으로 성장된 결정 입자를 갖는 반도체막을 형성하
는 것이 가능하다. 특히, 스캐닝 방향으로 10 내지 30㎛의 길이와 스캐닝 방향에 수직인 방향으로 대략 1 내지
5㎛의 길이를 갖는 결정 입자들 각각의 집합(aggregation)이 얻어질 수 있다.
결정 입자가 레이저 빔의 조사에 의해 스캐닝 방향으로 연속으로 성장되는 영역은 우수한 결정성을 갖는다. 따[0113]
라서, 이러한 영역은 TFT의 채널 형성 영역으로서 사용될 때, 매우 높은 이동성 및 온 전류를 갖는 TFT가 예상
될 수 있다. 그러나, 반도체막이 높은 결정성이 필요하지 않는 영역을 가질 때, 레이저 빔은 이러한 영역에 조
사되지 않을 수 있다. 대안적으로, 레이저 조사는 예를 들어 스캐닝 속도를 증가시킴으로써 높은 결정성이 얻어
지지 않도록 결정된 조건하에서 수행될 수 있다.
본 발명은 실시예 모드, 실시예 1 또는 실시예 2와 조합될 수 있다. 본 발명이 실시예 3과 조합될 때, 원하는[0114]
위치(TFT가 제조되는 위치와 같이)에서 레이저 빔의 스캐닝 방향으로 연속적으로 성장된 큰 결정 입자를 제조하
고 공정 시간을 단축하는 것이 가능하다. 즉, 각각의 반도체 소자들에 적절한 결정화 상태를 갖는 반도체막 상
에 상당히 큰 이동성과 온 전류를 갖는 TFT가 제조될 수 있다.
본 발명은 도 5(a) 내지 도 6(b)을 참조하여 본 발명의 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법에 의해 디스플레[0115]
이 디바이스에 사용된 반도체 소자를 제조하는 방법을 설명한다.
기본 절연막(801)이 기판(800) 위에 형성된 다음, 비정질 실리콘막이 기본 절연막(801) 위에 형성된다. 그[0116]
다음, 결정성 실리콘막이 본 발명의 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법을 사용하여 비정질 실리콘막을 레이
저 빔으로 조사함으로써 형성된다.
유리 기판, 수정 기판, 또는 결정성 유리 기판과 같은 절연 기판; 세라믹 기판; 스테인레스 기판; 탄탈,[0117]
텅스텐, 또는 몰리브덴과 같은 금속 기판; 반도체 기판, 폴리이미드, 아크릴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리
카보네이트, 폴리알리레이트(polyarylate) 또는 폴리에테르술폰과 같은 플라스틱 기판 등이 기판(800)으로서 사
용될 수 있다. 기판(800)은 제조 공정시 열에 저항할 수 있는 재료로 형성될 필요가 있음을 주지한다. 이들 기
판들은 필요에 따라 CMP 방법 등에 의해 연마된 후에 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 1.5의 복굴절율 및 0.7mm
의 두께를 갖는 유리 기판이 사용된다.
기본 절연막(801)은 기판(800)내에 포함된 알카리 토금속 또는 알카리 금속이 결정성 실리콘막으로 확산하는 것[0118]
을 방지하기 위하여 제공된다. 알카리 토금속 또는 알카리 금속은 이것이 결정성 실리콘막내에 있을 때 결정성
실리콘막의 반도체 특성에 대한 악영향 유발한다. 따라서, 기본 절연막은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리
콘 산화질화물, 또는 실리콘 질화물과 같은 절연 재료의 단일층으로 형성되거나 또는 상기 재료를 적층함으로써
형성된다. 기판이 알카리 토금속 또는 알카리 금속을 거의 확산하지 않을 때, 기본 절연막은 항상 제공될 필요
가 없다.
이 실시예에서, 기본 절연막(801)은 2개의 층들로 형성된다. 제 1 기본 절연막은 50nm의 두께를 갖는 실리콘 질[0119]
화산화막이고, 제 2 기본 절연막은 100nm의 두께를 갖는 실리콘 산화질화막이다. 실리콘 질화산화물과 실리콘
산화 질화물 사이의 차는 질소와 산소의 비율이다. 실리콘 질화산화막은 산소보다 질소를 더 많이 함유하고, 실
리콘 산화질화막은 질소보다 산소를 더 많이 함유한다. 제 1 기본 절연막은 SiH4, N2O, NH3 및 H2가 재료 가스로
서 사용되고, 압력이 40Pa, RF 전력이 50W, RF 주파수가 60Hz, 기판 온도가 400℃인 조건하에 플라즈마 CVD 방
법에 의해 형성된다. 제 2 기본 절연막은 SiH4 및 N2O가 재료 가스로서 사용되고, 압력이 40Pa, RF 전력이
150W, RF 주파수가 60Hz, 기판 온도가 400℃인 조건하에 플라즈마 CVD 방법에 의해 형성된다.
다음, 비정질 실리콘막은 스퍼터링 방법, 감압 CVD 방법, 또는 플라즈마 CVD 방법과 같은 공지된 방법에 의해[0120]
기본 절연막 위에 25 내지 100nm(바람직하게는 30 내지 60nm) 두께로 형성된다. 이 실시예에서, 비정질 실리콘
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막은 플라즈마 CVD 방법에 의해 50nm 두께로 형성된다.
이후, 비정질 실리콘막은 레이저 조사에 의해 결정화된다. 비정질 실리콘막이 너무 많은 수소를 함유하고 있기[0121]
때문에, 수소는 결정화시 높은 레이저 에너지의 조사에 의해 충돌(bump)될 수 있으며, 이는 막을 손상시킨다.
따라서, 열 처리는 비정질 실리콘막에서 수소 제거하기 위하여 한 시간 동안 500℃의 온도로 수행된다.
다음, 비정질 실리콘막은 결정성 반도체막을 형성하기 위하여 본 발명의 레이저 조사 장치에 의해 결정화된다.[0122]
이 실시예는 80MHz의 펄스 반복률, TEM00 모드의 공간적 프로파일, 7ps의 펄스 폭으로 532nm(제 2 고조파)에서
2W의 전력을 제공하는 YVO4 레이저로부터 방사된 레이저 빔을 스캐닝하기 위해 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 사용
한다. 조사 대사인 비정질 실리콘막 상에 형성된 빔 스폿은 광학 시스템에 의해 짧은 쪽으로 10㎛와 긴 쪽으로
70㎛의 크기를 갖는 직사각형으로 성형된다. 레이저 조사의 조건은 이 실시예 예시된 것으로 제한되지 않는다.
이 실시예에서, 500℃의 질소 분위기에서 한 시간 동안 기판을 가열한 후에, 비정질 실리콘막은 레이저 어닐링[0123]
방법에 의해 결정화된다. 따라서, 결정성 실리콘막이 형성된다. 레이저 어닐링 공정에서, 스테이지의 스캐닝 속
도는 수십 내지 수천 mm/s의 범위가 적당하며, 이 실시예에서 400mm/s로 설정된다.
이 실시예에서, 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템은 빔 스폿을 스캐닝하기 위해 사용된다. 따라[0124]
서, 비정질 실리콘막은 레이저 빔이 수직으로 입사하는 일부 영역들을 가진다. 532nm의 파장을 갖는 레이저 빔
은 50nm의 파장을 갖는 비정질 실리콘막을 통해 부분적으로 투과되며, 기판의 후면 상에서 반사된다. 그러나,
펄스 폭이 7ps만큼 짧기 때문에, 입사 레이저 빔과 반사 빔 간섭들의 시간은 종래의 경우에 비해 매우 짧다. 따
라서, 레이저 조사는 균일하게 수행될 수 있다. 결과적으로, 결정화 상태의 불균일성은 억제될 수 있고, 안정한
특성을 갖는 반도체 소자가 제조될 수 있다. 더욱이, 레이저 빔이, 큰 공간을 필요로 하지 않고 높은 처리량을
제공하는 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템을 사용하여 스캐닝되기 때문에, 생산 효율성이 증가
될 수 있으면서 공간을 절약할 수 있다.
펄스 반복율이 10MHz 이상으로 설정될 때, 빔 스폿의 스캐닝 방향으로 연속적으로 길게 성장한 결정 입자가 얻[0125]
어질 수 있다. TFT의 채널 방향과 스캐닝 방향을 대응시킴으로써, 상당히 높은 특성을 갖는 TFT가 제조될 수 있
다. 그러나, 이러한 구조는 본 발명을 실행하기 위해 항상 필요한 것이 아니며, 당업자는 필요에 따라 펄스 반
복율을 결정할 수 있다.
다른 결정화 방법과 같이, 열 처리는 비정질 실리콘막의 결정화를 촉진하기 위한 원소를 사용하여 수행될 수 있[0126]
다. 결정화를 촉진시키는 원소로서, 니켈이 일반적으로 주어진다. 그러한 원소를 사용함으로써, 원소가 사용되
지 않은 경우에 비해 단시간에 낮은 온도에서 결정화가 수행될 수 있다. 따라서, 이러한 결정화 방법은 기판이
유리 기판과 같은 온도에 대한 큰 저항을 갖지 않을 때가 바람직하다. 니켈뿐만 아니라 철, 팔라듐, 주석, 납,
코발트, 백금, 구리, 금 등이 결정화를 촉진하기 위한 원소로서 사용될 수 있다. 상기 원소들 중 선택된 하나
또는 복수의 원소들이 사용될 수 있다.
원소는 상기 원소의 소금이 용매에서 용해된 다음 스핀 코팅 방법, 딥(dip) 방법 등에 의해 용매가 인가되는 방[0127]
식으로 부가될 수 있다. 용매로서, 유기 용매 또는 물이 예로서 사용될 수 있다. 그들이 실리콘막을 직접 접촉
하기 때문에, 반도체 특성에 악영향을 미치지 않는 용매, 원소 및 소금을 선택하는 것이 필요하다.
결정화를 촉진하는 원소를 사용하여 결정화를 수행한 후에, 레이저 빔은 결정성을 개선하기 위해 조사될 수 있[0128]
다. 이러한 경우, 본 발명의 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법이 사용될 수 있다. 사용될 레이저 및 이러
한 경우 레이저 조사의 조건은 레이저 결정화 단계에서와 동일하며,, 따라서 여기에서는 설명을 생략한다.
따라서, 임계값을 제어하는 작은 양의 불순물이 필요에 따라 결정성 반도체막에 첨가되며, 이는 소위 채널 도핑[0129]
이라 불린다. 요구되는 임계값을 얻기 위하여, 붕소, 인 등이 이온 도핑 방법 등에 의해 첨가된다.
이후, 결정성 실리콘막은 도 5a에 도시된 섬형 결정성 실리콘막들(801a 내지 801d)을 형성하기 위해 원하는 형[0130]
성으로 패터닝된다. 결정성 실리콘막은 결정성 실리콘막 상에 포토 레지스트가 인가된 후에 포토 레지스트가 노
출 및 어닐링되어 결정성 실리콘막 상에 원하는 형상을 갖는 마스크를 형성하는 방식으로 패터닝된 다음, 마스
크를 이용한 건식 에칭 방법에 의해 결정성 실리콘막이 에칭된다. 건식 에칭 방법에 사용된 가스로서, CF4, O2
등이 사용될 수 있다.
후속적으로, 게이트 절연막이 결정성 반도체막들(801a 내지 801d)을 덮기 위하여, 플라즈마 CVD 방법 또는 스퍼[0131]
터링 방법에 의해 40 내지 150nm 두께의 실리콘을 포함한 절연막으로 형성된다. 이러한 실시예에서, 실리콘 산
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화질화막은 게이트 절연막으로서 플라즈마 CVD 방법에 의해 115nm 두께로 형성된다.
다음, 30nm의 두께를 갖는 탄탈 질화물(TaN)막(802)은 제 1 도전층으로서 게이트 절연막 위에 형성되고, 제 2[0132]
도전층으로서 370nm의 두께를 갖는 텅스텐(W)막(803)이 그 위에 형성된다. TaN막은 질소 분위기에서 타겟으로서
Ta를 사용한 스퍼터링 방법에 의해 형성될 수 있다. W막은 타겟으로서 W를 사용하여 스퍼터링 방법에 의해 형성
될 수 있다.
이 실시예가 30nm 두께에서 TaN을 사용하여 제 1 도전막을 형성하고 370nm 두께에서 W를 사용하여 제 2 도전막[0133]
을 형성하지만, 이들 도전층들의 재료들은 이들 요소들에 제한되지 않는다. 제 1 및 제 2 도전막들 모두는 Ta,
W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr 및 Nd 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 원소들로 이루어지거나, 또는 주 구성원소
로서 상기 원소들을 포함하는 합금 재료나 화합물 재료로 이루어질 수 있다. 그 외에도, 반도체막, 통상적으로,
도핑된 인과 같이 불순물을 가진 다결정성 실리콘막이 또한 사용될 수 있다. 더욱이 AgPdCu 합금이 또한 사용될
수 있다. 더욱이, 이들 조합이 적절히 사용될 수 있다. 제 1 도전막의 막두께는 2 내지 100nm의 범위가 바람직
하며, 제 2 도전막의 막두께는 100 내지 400nm의 범위가 바람직하다. 본 발명이 2개층 구조를 도시하고 있지만,
도전막은 단일층 또는 3개 이상의 층들을 포함하는 다층 구조로 형성될 수 있다.
다음, 도전층들을 에칭함으로써 전극 및 배선을 형성하기 위하여 포토 리소그래피에 따라 노출 공정을 통해 레[0134]
지스트 마스크가 형성된다. 제 1 에칭 공정은 제 1 및 제 2 에칭 조건들 하에서 수행된다. 에칭은 게이트 전극
및 배선을 형성하기 위하여 레지스트 마스크를 사용하여 수행될 수 있다. 에칭 조건들은 적절히 선택된다.
ICP(Inductively Coupled Plasma) 에칭 방법이 이 실시예에서 사용된다. 에칭 공정은, CF4, Cl2 및 O2가 각각[0135]
25/25/10(sccm)의 가스 흐름 속도에서 에칭 가스로서 사용되고, 플라즈마가 1.0Pa의 압력에서 500W
RF(13.56MHz) 전력을 코일 형상 전극에 인가함으로써 발생되는 제 1 에칭 조건하에서 초기에 수행된다. 150W
RF(13.56MHz) 전력이 또한, 기판측(샘플 스테이지)에 인가되고, 후속하여 음의 자체 바이어스 전압이 인가된다.
W막이 제 1 에칭 조건하에 에칭되고, 제 1 도전층의 에지 부분들이 테이퍼 형상으로 이루어진다.
다음, 에칭은 제 2 에칭 조건하에 수행된다. 제 2 에칭 조건에서, CF4 및 Cl2는 각각 30/30(sccm)의 가스 흐름[0136]
속도에서 에칭 가스로서 사용되고 플라즈마는 1.0Pa의 압력에서 500W RF(13.56MHz) 전력을 코일 형상 전극에 인
가함으로써 발생된다. 그 다음, 에칭 공정이 약 15초 동안 수행된다. 20 W RF(13.56MHz) 전력이 또한 기판측(샘
플 스테이지)에 인가되고, 그에 의해 음의 자체 바이어스 전압이 실질적으로 인가된다. CF4 및 Cl2의 혼합 가스
를 사용한 제 2 에칭 조건하에서, W막 및 TaN막 모두가 동일한 범위로 에칭된다. 게이트 절연막 위에 잔여물을
남기지 않고 에칭 공정을 수행하기 위하여 에칭을 위한 시간이 대략 10 내지 20%만큼 증가될 수 있음을 주지한
다. 제 2 에칭 공정에서, 도전층들에 의해 덮여지지 않은 게이트 절연막은 대략 20 내지 50nm만큼 에칭되고, 제
1 및 제 2 도전층들의 에지 부분들은 기판측에 인가된 바이어스 전압의 효과로 인해 테이퍼 형상으로 이루어진
다.
다음, 제 2 에칭 공정이 레지스트 마스크를 제거하지 않고 수행된다. SF6, Cl2 및 O2가 각각 24/12/24(sccm)의[0137]
가스 흐름 속도로 에칭 가스로서 사용되고 플라즈마가 700W RF(13.56MHz) 전력을 코일 형상 전극에 1.3Pa의 압
력으로 인가함으로써 발생되는 조건하에서 제 2 에칭 공정이 수행된다. 따라서, 에칭은 대략 25초 동안 수행된
다. 10W RF(13.56MHz) 전력이 기판측(샘플 스테이지)에 또한 인가되고, 그에 의해 음의 자체 바이어스 전압이
실질적으로 인가된다. 이러한 에칭 조건에서, W막은 선택적으로 에칭되고 제 2 형상 도전층이 형성된다. 한편,
제 1 도전층은 거의 에칭되지 않는다. 제 1 및 제 2 에칭 공정들은 제 1 도전층들(802a 내지 802e) 및 제 2 도
전층들(803a 내지 803e)을 포함하여 게이트 전극을 형성한다.
그 다음, 제 1 도핑 공정은 레지스트 마스크를 제거하지 않고 수행된다. n형을 주입하는 불순물 원소는 제 1 도[0138]
핑 공정을 통해 낮은 농도로 결정성 반도체층에 도핑된다. 제 1 도핑 공정은 이온 도핑 방법 또는 이온 주입 방
법에 의해 수행될 수 있다. 이온 도핑 방법은 투약(dosage)이 1 x 10
13
내지 5 x 10
14
ions/cm
2
범위이고 가속화
전압이 40 내지 80kV 범위인 조건하에서 수행될 수 있다. 이 실시예에서, 가속화 전압은 50kV로 설정된다. 주기
율표에서 15번째 원소(통상적으로 인(P) 또는 비소(As))는 n형을 주입하는 불순물 원소로서 사용될 수 있다. 인
(P)이 이 실시예에서 사용된다. 이 경우, 제 1 도전층은 낮은 농도로 불순물이 첨가되는 제 1 불순물 영역(N
--
영역)을 자체 정렬 방식으로 형성하기 위한 마스크로서 사용된다.
다음, 레지스트 마스크가 제거되고, 새로운 레지스트 마스크가 형성된다. 제 2 도핑 공정은 제 1 도핑 공정에서[0139]
보다 더 높은 가속화 전압으로 수행된다. n형 주입 불순물은 또한 제 2 도핑 공정에서 첨가된다. 이온 도핑 방
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법은 투약이 1 x 10
13
내지 3 x 10
15
ions/cm
2
의 범위에 있고 가속화 전압이 60 내지 120kV의 범위에 있는 조건들
하에서 수행된다. 이 실시예에서, 투약은 3.0 x 10
15
ions/cm
2
로 설정되고, 가속화 전압은 65kV로 설정된다. 제 2
도전층은 제 2 도핑 공정에서 불순물 원소에 대한 마스크로서 사용되고, 도핑 공정은 불순물 원소가 또한 제 1
도전층보다 아래에 위치되는 반도체층에 첨가되도록 수행된다.
제 2 도핑 공정에서, 제 2 불순물 영역(N
-
)은 제 2 도전층으로 오버랩되지 않거나 마스크에 의해 덮이지 않았지[0140]
만 제 1 도전층으로 오버랩된 결정성 반도체층의 부분에 형성된다. n형을 주입한 불순물은 제 2 불순물 영역에
서 1 x 10
18
내지 5 x 10
19
atoms/cm
3
의 농도로 첨가된다. 그 외에도, n형을 주입한 불순물은, 제 1 도전층 및 마
스크(이 부분은 제 3 불순물 영역이다: N
영역)에 의해 덮여지지 않고 노출된 결정성 반도체막의 부분에 1 x
1019 내지 5 x 10
21
atoms/cm
3
의 고농도로 첨가된다. 한편, 상기 영역이 마스크만으로 부분적으로 덮여지기 때문
에, 마스크만으로 덮여진 이 부분내 불순물의 농도는 제 1 도핑 공정이 수행될 때와 동일하며, 따라서 이 부분
은 여전히 제 1 불순물 영역(N
--
영역)으로 참조된다.
불순물 영역 각각이 본 실시예에서 두 번의 도핑 공정을 수행함으로써 형성되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않[0141]
고, 원하는 불순물 농도를 갖는 불순물 영역들은 적절히 결정된 상태들 하에서 도핑 공정을 한 번 또는 복수 번
수행함으로써 형성될 수 있다.
다음, 레지스트 마스크를 제거한 후에, 레지스트 마스크는 제 3 도핑 공정을 수행하기 위해 새롭게 형성된다.[0142]
제 3 도핑 공정은, 제 4 불순물 영역(P
영역) 및 제 5 불순물 영역(P
-
영역)을 형성하며, 이들 영역들에는 제 1
및 제 2 불순물 영역들내에 첨가되는 원소와 반대 타입의 도전성을 주입하는 불순물 원소가 첨가된다.
제 3 도핑 공정에서, 제 4 불순물 영역(P
영역)은, 레지스트 마스크에 의해 덮여지지 않고 제 1 도전층으로 오[0143]
버랩되지 않은 결정성 반도체층의 일부에 형성된다. 그리고 제 5 불순물 영역(P
-
영역)이 레지스트 마스크에 의
해 덮여지지 않고 제 2 도전층으로 오버랩되지 않았지만 제 1 도전층으로 오버랩된 부분에 형성된다. p형을 주
입한 불순물 영역으로서, 주기율표에서 13번째 원소(붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 등)이 알려져 있다.
본 실시예에서, 붕소(B)는, 투약이 1 x 10
16
ions/cm
2
로 설정되고 가속화 전압이 80kV로 설정된 조건들 하에서 다[0144]
이보레인(B2H6)을 사용하여 도핑 방법에 의해 제 4 및 제 5 불순물 영역들을 형성하기 위하여 p형을 주입하는 불
순물 원소로서 사용된다.
n 채널 TFT가 형성된 부분이 제 3 도핑 공정을 통해 레지스트 마스크에 의해 덮여짐을 주지한다. [0145]
여기서, 제 4 불순물 영역(P
영역) 및 제 5 불순물 영역(P
-
영역)에 제 1 및 제 2 도핑 공정들에 의해 각각 상[0146]
이한 농도로 인이 첨가된다. 그러나, 제 3 도핑 공정은 p형을 주입한 불순물 원소의 농도가 제 4 불순물 영역
(P
영역) 및 제 5 불순물 영역(P
-
영역)에서 1 x 10
19
내지 5 x 10
21
atoms/cm
3
의 범위에 있도록 수행된다. 따라
서, 제 4 불순물 영역(P
영역) 및 제 5 불순물 영역(P
-
영역)은 어떠한 문제점들도 가지지 않은 p형 채널 TFT의
소스 영역 및 드레인 영역으로 작용한다.
본 실시예가 제 3 도핑 공정을 한 번 수행함으로써 제 4 불순물 영역(P
영역) 및 제 5 불순물 영역(P
-
영역)을[0147]
형성하더라도, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 제 4 불순물 영역(P
영역) 및 제 5 불순물 영역(P
-
영역)은 도
핑 공정시 조건에 따라 적절히 도핑 공정을 복수 번 수행함으로써 형성될 수 있다.
이들 도핑 공정들은 제 1 불순물 영역(P
--
영역)(804), 제 2 불순물 영역(N
-
영역)(805), 제 3 불순물 영역들(N
[0148]
영역)(806 및 807), 제 4 불순물 영역들(P
영역)(808 및 809), 및 제 5 불순물 영역들(P
-
영역)(810 및 811)
(도 5(b))을 형성한다.
다음, 레지스트 마스크가 제거되고, 다음에 제 1 패시베이션막(812)이 형성된다. 실리콘을 포함하는 절연막이[0149]
제 1 패시베이션막으로 100 내지 200nm의 두께로 형성된다. 플라즈마 CVD 방법 또는 스퍼터링 방법은 막-형성
방법으로서 사용될 수 있다.
등록특허 10-1114891
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본 실시예에서, 질소를 포함하는 실리콘 산화막은 플라즈마 CVD 방법에 의해 100nm 두께로 형성된다. 질소를 포[0150]
함한 실리콘 산화막으로서, SiH4, N2O, 및 NH3 를 사용하여 형성된 실리콘 산화질화막; SiH4 및 N2O를 사용하여
형성된 실리콘 산화질화막; 또는 SiH4 및 N2O가 Ar로 희석된 가스를 사용하여 형성된 실리콘 산화질화막이 플라
즈마 CVD 방법에 의해 형성될 수 있다. 그 외에도, SiH4, N2O및 H2를 사용하여 제조된 실리콘 산화질화막은 제 1
패시베이션막으로서 적용될 수 있다. 물론, 제 1 패시베이션막(812)은 이 실시예에서 도시된 실리콘 산화질화막
의 단일층 구조만으로 형성되는 것이 아니라, 실리콘을 포함하는 다른 절연막의 단일층 또는 다층으로 형성될
수 있다.
다음, 층간 절연막(813)은 제 1 패시베이션막(812) 위에 형성된다. 무기 절연막 또는 유기 절연막은 층간 절연[0151]
막(813)으로서 사용될 수 있다. CVD 방법에 의해 형성된 실리콘 산화막 또는 SOG(Spin On Glass) 방법에 의해
인가된 실리콘 산화막은 무기 절연막으로서 사용될 수 있다. 폴리이미드, 폴리아미드, BDB(benzocyclobutene),
아크릴, 양의 감광성 유기 수지, 또는 음의 감광성 유기 수지의 막이 유기 절연막으로서 사용될 수 있다. 더욱
이, 그 골격 구조가 Si-O 결합을 가지는 재료이고 치환시 적어도 수소를 포함하거나, 그 외에도 플루오르,
알킬, 방향 하이드로카본 중 적어도 하나를 치환시 포함하는 실록산막(siloxane film)이 유기 절연막으로서 사
용될 수 있다. 더욱이, 상기 재료를 포함하는 다층 구조가 사용될 수 있다.
이 실시예에서, 층간 절연막(813)이 실록산으로 형성된다. 층간 절연막(813)은 그 표면 위에 모두 실록산 폴리[0152]
머를 인가한 후에 건조를 위해 10분 동안 50 내지 200℃의 온도로 가열 처리가 수행되고, 그 다음, 1 내지 12시
간 동안 300 내지 450℃의 온도로 어닐링 공정이 수행된다. 이러한 어닐링 공정은 실록산막을 1㎛ 두께로 형성
한다. 이러한 공정은 실록산 폴리머를 어닐링할 뿐만 아니라, 제 1 패시베이션막(812)에서 수소를 사용하여 반
도체층에 수소 첨가를 하고 반도체층에서 불순물을 활성화할 수 있다. 따라서, 공정들의 수는 감소될 수 있고,
그 공정은 단순화될 수 있다. 수소 첨가는 제 1 패시베이션막(도 5(c))내에 포함된 수소를 사용하여 반도체층의
결합 손(dangling bond)을 종결하기 위한 것이다.
층간 절연막이 실록산으로부터 상이한 재료로 이루어질 때, 수소 첨가 및 활성화를 위해 다른 가열 처리가 필요[0153]
하다. 이 경우, 이러한 가열 처리는 층간 절연막을 형성하기 전에 요구된다. 가열 처리는 1ppm 이하, 바람직하
게는 0.1ppm 이하에 대한 산소를 포함하여 400 내지 700℃의 질소 분위기에서 수행될 수 있다. 이러한 가열 처
리 대신에, 레이저 어닐링 방법 또는 급속 온도 어닐링(RTA : rapid thermal annealing) 방법이 적용될 수
있다. 레이저 어닐링 방법에서, 본 발명의 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법이 사용될 수 있다.
활성화를 위한 가열 처리는 제 1 패시베이션막(812)을 형성하기 전에 수행될 수 있다. 그러나, 제 1 도전층들[0154]
(802a 내지 802e) 및 제 2 도전층들(803a 내지 803e)의 재료들이 열에 대해 충분한 저항성을 가지지 않을 때,
본 실시예에서 도시된 배선 등을 보호하기 위하여, 제 1 패시베이션막(812)을 형성한 후에 가열 처리를 수행하
는 것이 바람직하다. 더욱이, 이러한 경우에, 제 1 패시베이션막이 존재하지 않기 때문에, 패시베이션막 내에
포함된 수소를 사용한 수소 첨가가 수행될 수 없다. 이러한 경우, 수소 첨가는 플라즈마(플라즈마 수소 첨가)되
도록 여기된 수소를 사용하여 수행될 수 있거나, 3 내지 100%의 범위의 수소를 포함하여 300 내지 450℃의 분위
기에서 1 내지 12 시간 동안 가열 처리에 의해 수행될 수 있다.
그후, 실리콘 질화산화막 또는 실리콘 산화질화막은 층간 절연막(813)을 덮기 위하여 형성될 수 있다. 나중에[0155]
형성될 도전층이 에칭될 때, 실리콘 질화산화막 또는 실리콘 산화질화막은 층간 절연막이 오버에칭되는 것을 방
지하기 위하여 에칭 스탑퍼(etching stopper)로서 작용한다. 더욱이, 실리콘 질화막은 실리콘 질화산화막 또는
실리콘 산화질화막 위에 스퍼터링 방법에 의해 형성될 수 있다. 이러한 실리콘 질화막이 알칼리-금속 이온의 이
동을 억제하기 때문에, 리튬 또는 나트륨과 같은 금속 이온이 나중에 형성될 픽셀 전극으로부터 반도체박막으로
이동하는 것을 억제하는 것이 가능하다.
다음에, 층간 절연막을 패터닝 및 에칭함으로써 결정성 반도체층들(801a 내지 801d)에 도달하는 접촉 홀이 형성[0156]
된다. 특히, 실록산막이 CF4, O2, 및 He의 혼합 가스들을 사용하여 에칭된 다음 게이트 절연막으로서 실리콘 산
화막이 CHF3 가스를 사용하여 에칭되는 방식으로 접촉 홀이 형성된다.
후속적으로, 복수의 금속막들은 접촉 홀내에 형성되고, 그들은 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하기 위해 패터[0157]
닝된다. 이러한 실시예에서, 질소를 포함하는 티탄막은 100nm 두께로 형성되고, 티탄-알루미늄 합금막은 그 위
에 350nm로 형성되며, 티탄-알루미늄 합금막 위에 티탄막이 100nm 두께로 더 형성된다. 그 후, 소스 전극들 및/
또는 드레인 전극들(814 내지 821)은 이들 세 개의 층들을 원하는 형상으로 패터닝 및 에칭됨으로써 형성된다
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(도 5(d)).
질소를 포함하는 티탄막은 티탄이 타겟으로서 사용되고 질소와 Ar의 흐름비가 1:1인 조건하에서 스퍼터링 방법[0158]
에 의해 형성된다. 질소를 포함하는 티탄막이 실록산 층간 절연막 위에 형성될 때, 벗겨지기 어렵고 결정성 실
리콘막과의 저저항 접속을 가진 배선이 형성될 수 있다.
상기 공정들은 TFT 또는 커패시터와 같은 반도체 소자를 제조할 수 있다. TFT 또는 커패시터와 같은 반도체 소[0159]
자에 사용된 반도체막이 본 발명의 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법을 사용하여 결정화될 때, 기판의 후
면 상에서 반사된 보조 빔으로 인한 간섭을 억제하면서 높은 처리량을 얻는 것이 가능하다. 결과적으로, 기판
위에 형성된 반도체 원소의 특성은 생산 효율성을 개선하면서 더욱 균일하게 만들어질 수 있다. 그러한 반도체
소자는 디스플레이 디바이스의 픽셀부로서 사용될 때, 불균일한 결정화 상태로 인한 TFT의 특성의 변동이 가시
적으로 되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 이것은 종래보다 더 낮은 비용으로 높은 품질의 이미지를 갖는 디스
플레이 디바이스를 제공하는 것을 가능하게 한다.
이 실시예는 실시예 3에서 얻어진 소자 기판이 도 6(a 및 b)을 참조하여 발광 디스플레이 디바이스를 제조하기[0160]
위해 사용되는 예를 설명한다. 이 실시예에서 설명된 발광 디스플레이 디바이스는, 발광 소자들이 매트릭스 형
태로 배열되고, 발광 소자들은 한 쌍의 전극들 사이에 끼워진 발광 재료를 포함한 층을 가지고, 한 쌍의 전극들
사이에 전류를 공급함으로써 발광한다.
발광 소자의 여기 상태로서, 단일 여기 상태, 3중 여기 상태가 공지되어 있다. 그들 중 어느 것에 의해 광 방출[0161]
이 가능함을 고려한다. 따라서, 발광 소자의 특성에 따라, 발광 디스플레이 디바이스는 단일 여기 상태의 소자
와 3중 여기 상태의 소자 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, R(적색), G(녹색) 및 B(청색)의 3색들 중에서, 3
중 여기 상태의 소자가 R로서 사용될 수 있고, 단일 여기 상태의 소자들은 B 및 G로서 사용될 수 있다. 3중 여
기 상태의 소자가 일반적으로 높은 방출 효율성을 얻기 때문에, 이는 구동 전압을 낮추는 데 기여한다.
발광 소자의 재료로서, 저분자 중량 발광 재료, 고분자 중량 발광 재료, 및 전자의 2개의 발광 재료들 중에서[0162]
중간 특성을 갖는 중분자 중량 발광 재료가 있다. 이 실시예에서, 저분자 중량 발광 재료가 사용된다. 저분자중
량 재료 및 고분자 중량 재료 모두는 그들이 용매에서 용해될 때 스핀 코팅 방법 또는 잉크젯 방법에 의해 인가
될 수 있다. 더욱이, 유기 재료뿐만 아니라, 유기 재료와 무기 재료의 복합 재료가 사용될 수 있다.
발광 소자의 제 1 전극(901)은 제 1 전극(901)이 전자 단계에서 제조된 TFT의 드레인 전극과 부분적으로 오버랩[0163]
하는 방식으로 형성된다. 제 1 전극은 발광 소자의 애노드 또는 캐소드이다. 제 1 전극이 애노드일 때, 금속,
합금, 도전성 화합물, 또는 이들 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, 이들 각각은 애노드 재료로서 대략 4.0eV
이상만큼 높은 작업 기능을 갖는다. 특히, ITO(인듐 주석 산화물), 아연 산화물(ZnO)이 2 내지 20%의 범위로 혼
합된 인듐 산화물을 포함하는 IZO(인듐 안연 산화물), 실리콘 산화물(SiO2) 이 2 내지 20%의 범위로 혼합된 인
듐 산화물을 포함하는 ITSO, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발
트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 TiN과 같은 금속 질화물 재료 등이 애노드 재료로서 사용될 수 있다.
제 1 전극이 캐소드일 때, 금속, 합금, 도전성 화합물, 또는 이들 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하며, 이들[0164]
각각은 애노드 재료로서 대략 3.8eV 이하만큼 낮은 작업 기능을 갖는다. 특히, 캐소드는 주기율표에서 제 1 족
또는 제 2족에 속하는 원소와 같은 재료(예를 들어, Li 또는 Cs와 같은 알칼리 금속; Mg; Ca 또는 Sr과 같은 알
칼리 토금속; MG-Ag 또는 Al-Li와 같은 이들을 포함하는 합금; LiF, CsF 또는 CaF2와 같은 화합물; 희토류 금속
을 포함하는 전이 금속)로 이루어질 수 있다. 그러나, 광이 이 실시예에서 제 1 전극이 그것을 통해 투과하도록
형성되기 때문에, 제 1 전극은 매우 얇은 이들 금속들을 포함하는 합금 또는 이들 금속들을 형성하고, ITO,
IZO, ITSO 또는 다른 금속(합금을 포함)과 같은 재료를 적층함으로써 형성된다.
이 실시예에서, 제 1 전극(901)은 ITSO로 형성된 애노드이다. ITSO가 전극으로서 사용될 때, 발광 디스플레이[0165]
디바이스의 신뢰성은 진공 베이크를 수행함으로써 향상된다.
제 1 전극이 본 실시예에서 TFT의 소스 전극 및 드레인 전극을 제조한 후에 형성되지만, 제 1 전극은 TFT의 전[0166]
극들을 제조하기 전에 형성될 수 있다.
절연막(902)은, 픽셀부의 TFT에 접속된 픽셀 전극인 제 1 전극(901)의 에지 부분을 덮도록 형성된다. 절연막[0167]
(902)은 뱅크 또는 분할 벽이라 칭해진다. 절연막(902)으로서, 무기 절연막 또는 유기 절연막이 사용될 수
있다. 무기 절연막으로서, CVD 방법에 의해 형성된 실리콘 산화막, SOG(Spin On Glass) 방법에 의해 인가된 실
리콘 산화막 등이 있다. 유기 절연막으로서, 감광성 또는 불감광성 폴리이미드, 폴리아미드,
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BCB(benzocyclobutene), 아크릴, 양의 감광성 유기 수지, 또는 음의 감광성 유기 수지가 있다. 더욱이, 그 골격
구조가 Si-O 결합의 재료로 형성되고, 치환시 적어도 수소를 포함하거나, 치환시 수소 외에도, 플루오르, 알킬
및 방향 하이드로카본 중 적어도 하나를 포함하는 실록산막이 유기 절연막으로서 사용될 수 있다. 더욱이, 상기
재료를 포함하는 다층 구조가 사용될 수 있다. 곡률의 반경이 변화하는 단면적 형상을 갖는 개구부가 형성되어,
전자 발광층이 그 단계로 인한 파손을 억제하면서 증착될 수 있기 때문에 감광성 유기 재료를 사용하는 것이 바
람직하다. 따라서, 감광성 폴리이미드가 이 실시예에서 사용된다.
후속적으로, 진공의 정도가 0.667Pa 이하, 바람직하게는 1.33 x 10
-2
내지 1.33 x 10
-4
Pa의 범위가 되도록 진공[0168]
화되는 막 형성 챔버 내에서 증착 소스가 이동하는 방식으로 증착 장치를 이용하여 증착이 수행된다. 증착시,
유기 화합물이 저항 열로 인해 미리 증착되며, 이것은 셔터를 열어서 기판을 향해 스퍼터링된다. 증착된 유기
화합물은 전자 발광층(903)(홀 주입층, 홀 이송층, 발광층, 적층 몸체, 및 제 1 전극쪽으로부터의 전자 주입층
을 포함)을 형성하기 위하여 금속 마스크 내에 제공된 개구부를 통해 기판을 향해 스퍼터링되고 그 위에서 증착
된다. 전자 발광층(903)의 구조가 상술한 것에 제한되지 않으며, 이는 단일층이 될 수 도 있음을 주지한다. 전
자 발광층(903)이 적층 구조를 가질 때, 인접한 층들은 인접한 층들의 각각의 재료들이 혼합된 층 사이에 끼일
수 있다.
전자 발광층(903)을 형성한 후에, 제 2 전극(904)은 전자 발광층(903)을 접촉하도록 형성된다. 제 1 전극(901)[0169]
이 본 발명에서 애노드이기 때문에, 제 2 전극(904)은 캐소드로서 형성된다. 캐소드의 재료로서, 상술된 재료가
사용될 수 있다. 이 실시예에서, 제 2 전극(캐소드)(904)은 150nm의 두께를 갖는 알루미늄막이다.
제 1 전극(901)만이 본 실시예에서 광 투과 재료로 형성되기 때문에, 기판의 하부면으로부터 나온 광이 취해진[0170]
다. 도 6(b)은 제 1 전극인 픽셀 전극(901) 및 TFT의 전극이 상이한 층에 형성된 상부 방출 구조의 예이다. 제
1 층간 절연막(902) 및 제 2 층간 절연막(906)은 도 5c에 도시된 층간 절연막(813)의 재료와 동일한 재료로 형
성될 수 있고, 제 1 및 제 2 층간 절연막들의 재료들의 조합은 자유롭게 선택될 수 있다. 이 실시예에서, 두 층
들은 실록산으로 형성된다. 픽셀 전극(901)은 제 2 층간 절연막(906) 쪽으로부터 Al-Si 합금, TiN 및 ITSO의 순
서로 적층함으로써 형성된다. 상기 구조는 이에 제한되는 것이 아니며, 단일층 구조 또는 2개 층들 또는 4개 이
상의 층들을 포함하는 다층 구조일 수 있다.
도 7(a 내지 c)은 하부 방출 구조, 이중 방출 구조, 및 상부 방출 구조 각각의 예들을 각각 도시한다. 본 실시[0171]
예에 기술된 기판의 하부면으로부터 나온 광이 취해진 구조는 도 7(a)의 하부 방출 구조에 대응한다. Li를 포함
하는 재료가 광이 투과될 수 있는 정도의 두께로 제 2 전극 아래에 형성되고 제 2 전극이 ITO, ITSO 또는 IZO와
같은 광 투과 재료로 이루어질 때, 도 7(b)에 도시된 기판의 상부면 또는 하부면 모두로부터 나온 광이 취해진
이중 방출 구조를 갖는 발광 디스플레이 디바이스가 얻어질 수 있다. 두껍게 형성된 알루미늄 또는 은은 광을
투과하지 않지만, 알루미늄 또는 은이 매우 얇게 형성될 때는 광을 투과할 수 있음을 주지한다. 따라서, 광이
투과될 수 있을 정도의 두께의 알루미늄 또는 은으로 제 2 전극이 형성될 때, 이중 방출 구조가 얻어질 수
있다.
도 7(c)은 도 6(b)의 것과 동일한 구조인 상부 방출 발광 디스플레이 디바이스의 예를 도시한다. 층간막들의 수[0172]
가 도 7(a 및 b)의 구조에 비해 하나만큼 증가될 때, 다른 발광 소자는 TFT 위에 제공될 수 있으며, 이는 수적
간극(numerical aperture)의 지점에서 유리하다.
이중 방출 구조 또는 상부 방출 구조에서 사용되는 ITO 또는 ITSO와 같은 투명 전극이 증착 방법에 의해 형성될[0173]
수 없기 때문에, 이것은 스퍼터링 방법에 의해 형성된다. 제 2 전극(904)이 스퍼터링 방법에 의해 형성될 때,
전자 주입층의 표면 또는 전자 주입층과 전자 이송층 사이의 인터페이스는 스퍼터링에 의해 손상될 수 있고, 발
광 소자의 특성에 악영향을 미칠 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 제 2 전극(904)에 가장 가까운 위치에서 스퍼
터링에 의해 손상되기 어려운 재료를 제공하는 것이 바람직하다. 몰리브덴 산화물(MoOx)이 스퍼터링에 의해 손
상되기 어렵고 전자 발광층(903)으로 사용될 수 있는 재료로서 주어진다. 그러나, MoOx가 홀 주입층으로서 바람
직한 재료이기 때문에, 제 2 전극(904)과 접촉하여 MoOx를 제공하기 위하여 제 2 전극(904)이 애노드일 필요가
있다. 제 1 전극이 캐소드이고 제 2 전극이 애노드인 소자는 이 명세서에서 반대로 적층된 소자로서 참조된다.
반대로 적층된 소자의 경우에, 제 1 전극(901)이 캐소드로서 형성된 다음, 전자 주입층, 전자 이송층, 발광층,[0174]
홀 이송층, 홀 주입층(MoOx), 및 제 2 전극(애노드)이 순서대로 형성된다. 픽셀을 구동하기 위한 TFT는 n 채널
형인 것이 필요하다.
MoOx는 증착 방법에 의해 형성되고, x가 3.1 내지 3.2의 범위에 있는 것이 바람직하다. 더욱이, MoOx층은 유기[0175]
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재료 및 구리 프탈로시아닌(CuPc)과 같은 유기 금속 합성물을 상호 증발함으로써 유기 재료 및 무기 재료가 혼
합되는 층이 될 수 있다. 반대로 적층된 소자를 사용하는 경우에, 공정이 단순화될 수 있기 때문에 반도체층으
로서 원래 N형인 픽셀부의 TFT가 a-Si:H를 사용한 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 구동기 회로부가 동
일한 기판 위에 형성될 때, 구동기 회로부만이 본 발명의 레이저 조사 방법에 의해 결정화될 수 있다.
그 후, 질소를 포함하는 실리콘 산화막은 플라즈마 CVD 방법에 의해 제 2 패시베이션막(905)으로서 형성된다.[0176]
질소를 포함하는 실리콘 산화막으로서, SiH4, N2O, 및 NH3를 사용하여 제조되는 실리콘 산화질화막; SiH4 및 N2 O
를 사용하여 제조된 실리콘 산화질화막; 또는 SiH4 및 N2O가 Ar으로 희석된 가스를 사용하여 제조된 실리콘 산화
질화막이 플라즈마 CVD 방법에 의해 형성될 수 있다. 더욱이, SiH4, N2O 및 H2를 사용하여 제조된 실리콘 산화질
화 수화막은 제 1 패시베이션막으로서 사용될 수 있다. 제 2 패시베이션막(905)은 질소를 포함하는 실리콘 산화
막의 단일층에 제한되지 않으며, 실리콘을 포함한 다른 절연막의 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
더욱이, 탄소 질화막 및 실리콘 질화막의 다층; 스티렌 폴리머의 다층; 실리콘 질화막; 또는 다이아몬드형 탄소
막이 질소를 포함하는 실리콘 산화막 대신에 사용될 수 있다.
후속적으로, 물과 같이 저하를 촉진하는 재료로부터 전자 발광 소자를 보호하기 위하여, 디스플레이부가 밀봉된[0177]
다. 대향 기판이 디스플레이부를 밀봉하기 위하여 사용될 때, 소자 기판과 대향 기판은 외부 접속부를 노출하도
록 절연 밀봉 재료의 사용으로 붙여진다. 대향 기판과 소자 기판 사이의 공간은 건식 질소와 같은 비활성 가스
로 충전될 수 있거나, 대향 기판이 형성되는 픽셀부 위에 모두 밀봉 재료가 인가될 수 있다. 밀봉 재료로서, 자
외선 치료 가능 수지(ultraviolet curable resin)를 사용하는 것이 바람직하다. 동일한 갭을 유지하기 위한 건
식 에이전트 또는 입자가 밀봉 재료에 혼합될 수 있다. 후속적으로, 플렉시블 배선 기판이 외부 접속부에 붙여
지고, 이것은 전자 발광 패널을 완성한다.
그러한 전자 발광 패널은 다양한 방식들로 이미지를 디스플레이한다. 예를 들어, 전자 발광 패널은 단색, 면적[0178]
색상, 전체 색상 등으로 이미지를 디스플레이한다. 전체 색상 디스플레이의 경우에, R, G 및 B가 개별적으로 제
조되는 방식과, R, G 및 B가 백색 광원에 색 필터를 제공함으로써 얻어지는 방법, 단파장을 갖는 색상이 색반전
필터를 사용하여 장파장을 갖는 색상으로 변환되는 방법 등이 있다. 더욱이, 색 필터는 색상 순도를 개선시키기
위해 사용될 수 있다.
아날로그 비디오 신호 및 디지털 비디오 신호 중 하나가 본 발명의 발광 디스플레이 디바이스에서 사용될 수 있[0179]
음을 주지한다. 디지털 비디오 신호에서, 전류를 사용한 비디오 신호 및 전압을 사용한 비디오 신호가 있다. 픽
셀에 입력된 비디오 신호가 발광 소자가 발광할 때 정전압 또는 정전류를 사용하는 비디오 신호가 있다. 비디오
신호가 정전압을 사용할 때, 발광 소자에 인가되는 전압은 또는 발광 소자의 전류 흐름은 일정하다. 한편, 비디
오 신호가 정전류를 사용할 때, 발광 소자에 인가된 전압 또는 발광 소자에 흐르는 전류가 일정하다. 정전압이
발광 소자에 인가되는 전자는 정전압 구동이라 칭해지고, 정전류가 발광 소자에 흐르는 후자는 정전류 구동이라
고 칭해진다. 정전류는 발광 소자의 저항 변화에 의한 영향을 받지 않고 정전류에 의해 구동된 발광 소자에서
흐른다. 정전압을 사용하는 비디오 신호와 정전류를 사용하는 비디오 신호 중 어느 하나는 본 발명의 발광 디바
이스 및 그 구동 방법에서 사용될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 발광 디바이스는 정전압 구동 및 정전류 구동 중
어느 하나에 의해 사용될 수 있다.
[실시예 7][0180]
실시예 6은 본 발명이 발광 디스플레이 디바이스에 적용되는 예를 보여주었지만, 본 발명은 레이저 어닐링 또는[0181]
레이저 결정화를 적용함으로써 형성된 박막을 포함하는 반도체 소자를 갖는 임의의 다른 전자 디바이스들에 적
용될 수 있다. 본 발명에 의해 제조된 반도체 소자의 특성이 덜 변동하기 때문에, 안정한 품질을 갖는 제품을
제공하는 것이 가능하다. 그러한 전자 디바이스들의 예들로서, 비디오 카메라 및 디지털 카메라와 같은 카메라,
헤드 장착 디스플레이(고글형 디스플레이), 차량 네비게이션, 차량 스테레오, 개인용 컴퓨터, 휴대 정보 단말기
(이동 컴퓨터, 셀룰러 폰, 전자 북 등) 등이 있다. 이들 예들은 도 8(a) 내지 도 9(c)에 도시되어 있다. 또는
본 발명은 IC 칩, ID 칩 및 RFID와 같은 일반 전자 디바이스들에 적용될 수 있다.
도 8(a)은 개인용 컴퓨터를 도시하며, 개인용 컴퓨터는 본체(1001), 이미지 판독기(1002), 디스플레이부(1003),[0182]
키보드(1004) 등을 포함한다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성된 반도체 소자는 디스플레이부
(1003)에 인가될 수 있다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성된 반도체 소자는 덜 변동하며, 안
정한 디스플레이 품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8(b)은 비디오 카메라를 도시하며, 비디오 카메라는 본체(1005), 디스플레이부(1006), 음성 입력부(1007),[0183]
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오퍼레이팅 스위치(1008), 배터리(1009), 이미지 수신기(1010) 등을 포함한다. 본 발명의 레이저 조사 방법을
적용함으로써 형성된 반도체 소자는 디스플레이부(1006)에 적용될 수 있다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용
함으로써 형성된 반도체 소자는 덜 변동하며, 안정한 디스플레이 품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8(c)은 이동 컴퓨터를 도시하며, 이동 컴퓨터는 본체(1011), 카메라부(1012), 이미지 수신부(1013), 오퍼레[0184]
이팅 스위치(1014), 디스플레이부(1015) 등을 포함한다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성된 반
도체 소자는 디스플레이부(1015)에 적용될 수 있다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성된 반도체
소자는 덜 변동하며, 안정한 디스플레이 품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8(d)은 고글형 디스플레이를 도시하며, 고글형 디스플레이는 본체(1016), 디스플레이부(1017), 아암부(1018)[0185]
등을 포함한다. 디스플레이부(1017) 고글형 디스플레이를 제조하기 위해 조절되는 플렉시블 기판을 포함한다.
그 외에도, 고글형 디스플레이는 경중하고 얇게 만들어질 수 있다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써
형성된 반도체 소자는 디스플레이부(1017)에 적용될 수 있다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성
된 반도체 소자는 덜 변동하며, 안정한 디스플레이 품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8(e)은 프로그램이 기록된 기록 매체(이후 기록 매체라 칭해짐)를 활용하는 플레이어를 도시하며, 플레이어[0186]
는 본체(1019), 디스플레이부(1020), 스피커부(1021), 기록 매체(1022), 동작 스위치(1023) 등을 포함한다. 이
러한 플레이어는 기록 매체로서 DVD(Digital Versatile Disc), CD 등을 사용하여, 음악 듣기, 영화 시청, 게임
하기, 인터넷하기 등을 즐길 수 있음을 주지한다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성된 반도체
소자는 디스플레이부(1020)에 적용될 수 있다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성된 반도체 소자
는 덜 변동하며, 안정한 디스플레이 품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 8(f)은 디지털 카메라를 도시하며, 디지털 카메라는 본체(1024), 디스플레이부(1025), 아이피스(eye[0187]
piece;1026), 동작 스위치(1027), 이미지 수신기(도면에는 도시되지 않음) 등을 포함한다. 본 발명의 레이저 조
사 방법을 적용함으로써 형성된 반도체 소자는 디스플레이부(1025)에 적용될 수 있다. 본 발명의 레이저 조사
방법을 적용함으로써 형성된 반도체 소자는 덜 변동하며, 안정한 디스플레이 품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 9(a)는 셀룰러 폰을 도시하며, 셀룰러 폰은 본체(1028), 음성 출력부(1029), 입력 입력부(1030), 디스플레이[0188]
부(1031), 동작 스위치(1032), 안테나(1033) 등을 포함한다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성
된 반도체 소자는 디스플레이부(1031)에 적용될 수 있다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성된
반도체 소자는 덜 변동하며, 안정한 디스플레이 품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 9(b)는 모바일 북(전자 북)을 도시하며, 모바일 북은 본체(1034), 디스플레이부들(1035 및 1036), 기록 매체[0189]
(1037), 동작 스위치(1038), 안테나(1039) 등을 포함한다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써 형성된
반도체 소자는 디스플레이부들(1035 및 1036)에 적용될 수 있다. 본 발명의 레이저 조사 방법을 적용함으로써
형성된 반도체 소자는 덜 변동하며, 안정한 디스플레이 품질을 제공하는 것이 가능하다.
도 9(c)는 디스플레이를 도시하며, 디스플레이는 본체(1040), 지지대(supporting stand; 1041), 디스플레이부[0190]
(1042) 등을 포함한다. 디스플레이부(1042)는 플렉시블 기판으로 제조되며, 그에 의해 광 및 박막 디스플레이가
실현될 수 있다. 더욱이, 디스플레이부(1042)를 조정(inflect)하는 것이 가능하다. 본 발명의 레이저 조사 방법
을 적용함으로써 형성된 반도체 소자는 디스플레이부(1042)에 적용될 수 있다. 본 발명의 레이저 조사 방법을
적용함으로써 형성된 반도체 소자는 덜 변동하며, 안정한 디스플레이 품질을 제공하는 것이 가능하다. 본 발명
은 대각선으로 10 인치 이상의 길이(특히 30 인치 이상)를 갖는 대규모 디스플레이를 제조시에 특히 유리하다.
본 발명은 다양한 종류의 전자 디바이스들에 폭넓게 적용될 수 있다. 이 실시예에 기술된 이들 전자 디바이스들[0191]
은 실시예 모드 및 실시예 1 내지 실시예 6 중 어느 것으로 조합될 수 있음을 주지한다. 더욱이, 검류계 미러
및 fθ 렌즈를 사용함으로써, 기판 위에 형성된 반도체 소자의 특성은 더욱 균일해지면서 생산 효율성을 개선할
수 있다. 따라서, 고품질의 이미지를 제공할 수 있는 디스플레이 디바이스는 종래보다 더 낮은 비용으로 공급될
수 있다.
더욱이, 최근 반도체 디바이스의 소형화 및 집적화에 의해, TFT에 의해 예시되는 박막 반도체 소자에 사용될 반[0192]
도체막은 디자인 룰의 소형화에 따라 더욱더 얇아지고 있다. 이러한 경향에서, 반도체막을 통해 투과되고 기판
의 후면 상에서 반사하는 보조 레이저 빔으로 인한 간섭은 중요한 문제가 된다. 그러나, 본 발명은, 간섭을 회
피할 수 있고, 보다 균일한 결정성을 갖는 반도체막을 제조할 수 있다.
본 출원은 2003년 12월 26일 일본 특허 사무소에서 출원되고 본 명세서에 참조로서 포함된 일본 특허 출원 일련[0193]
등록특허 10-1114891
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번호 제 2003-433357호를 기초하고 있다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 및 검류계 미러 및 fθ 렌즈를 포함하는 광학 시스템[0194]
을 사용하고 레이저 에너지를 피조사물에 균일하게 제공할 수 있는 결정성 반도체막을 제조할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 레이저 조사 장치를 도시한 도면.[0001]
도 2는 레이저 빔의 스캐닝 루트를 도시한 도면.[0002]
도 3은 본 발명의 레이저 조사 장치를 도시한 도면.[0003]
도 4는 선택적 조사를 도시한 도면.[0004]
도 5(a 내지 d)는 본 발명에 따른 반도체 디바이스의 제조 공정을 도시한 도면.[0005]
도 6의 a 내지 b는 본 발명에 따른 반도체 디바이스의 제조 공정을 도시한 도면.[0006]
도 7(a)은 하부 방출 발광 디스플레이 디바이스(bottom-emission light-emitting display device)를 도시한 도[0007]
면.
도 7(b)은 이중 방출 발광 디스플레이 디바이스를 도시한 도면. [0008]
도 7(c)은 상부 방출 발광 디스플레이 디바이스를 도시한 도면. [0009]
도 8(a 내지 f)은 본 발명이 적용될 수 있는 전자 디바이스들을 도시한 도면들.[0010]
도 9(a 내지 c)는 본 발명이 적용될 수 있는 전자 디바이스들을 도시한 도면들.[0011]
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*[0012]
101 : 레이저 발진기 102 : 광학 시스템[0013]
103, 104 : 검류계 미러 105 : fθ 렌즈[0014]
107 : 비정질 실리콘막 108 : 스테이지[0015]
110 : 빔 스폿 A1,A2,B1,B2 : 스캐닝 루트[0016]
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도면
도면1
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도면2
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도면3
도면4
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도면5
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도면6
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도면7
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도면8
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도면9
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레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법 및 결정성반도체막을 제조하는 방법(Laser irradiation apparatus, laser irradiation method,and method for manufacturing crystalline semiconductorfilm)
2018. 5. 3. 16:53