(57)【要約】【課題】非晶質シリコンを安定的に結晶化させることができるレーザー結晶化装置を提供する。【解決手段】本発明の実施形態によるレーザー結晶化装置は、ボックス本体と、前記ボックス本体の内部を第１作業室及び第２作業室に区分して、前記第１作業室及び前記第２作業室を互いに連結する通過孔を有する隔壁と、前記第１作業室の一側に形成されたガス流入ポートと、前記隔壁に隣接するように前記第２作業室に形成された複数の流動制御パネルとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボックス本体と、
前記ボックス本体の内部を第１作業室及び第２作業室に区分して、前記第１作業室及び前記第２作業室を互いに連結する通過孔を有する隔壁と、
前記第１作業室の一側に形成されたガス流入ポートと、
前記隔壁に隣接するように前記第２作業室に形成された複数の流動制御パネルとを含む、レーザー結晶化装置。
【請求項２】
前記ガス流入ポートを通して窒素ガスが前記第１作業室に流入する、請求項１に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項３】
前記窒素ガスは、前記第１作業室で浄化される、請求項２に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項４】
前記窒素ガスは、前記隔壁の通過孔を通して前記第１作業室から前記第２作業室に移動する、請求項２に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項５】
前記第２作業室に流入した前記窒素ガスは、前記複数の流動制御パネルを経て均一に拡散する、請求項４に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項６】
前記複数の流動制御パネルは、互いに交差して配置される、請求項５に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項７】
前記複数の流動制御パネルは、前記隔壁の通過孔を通して前記第２作業室に流入する前記窒素ガスの流入方向に対して垂直方向に形成される、請求項６に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項８】
レーザービームを放出するレーザービーム発生部をさらに含む、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項９】
前記第２作業室の一領域に透光窓が形成され、
前記レーザービーム発生部から放出されたレーザービームは、前記透光窓を通して第２作業室の内部に入射される、請求項８に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項１０】
前記第２作業室の内部には、前記窒素ガスと共に酸素ガスが分布され、
前記レーザービームは、前記第２作業室の内部に分布された前記窒素ガス及び前記酸素ガスを経てターゲットに照射される、請求項９に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項１１】
前記ターゲットは、前記レーザービームが照射されて結晶化される、請求項１０に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項１２】
前記ターゲットは、非晶質シリコンである、請求項１１に記載のレーザー結晶化装置。
【請求項１３】
前記第２作業室の内部の酸素ガスの濃度を測定する酸素濃度測定部をさらに含む、請求項１０に記載のレーザー結晶化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザー結晶化装置に係り、より詳しくは、非晶質シリコンを安定的に結晶化させることができるレーザー結晶化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光表示装置や液晶表示装置で画素が形成される基板は、主にガラスやプラスチックなどの絶縁材質からなるので、基板を変形させることなく画素の動作に有利な特性を有するＴＦＴを製造することが重要である。
【０００３】
そのため、有機発光表示装置では、非晶質シリコンを蒸着して、これを低温で結晶化したポリシリコン（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｓｉｌｉｃｏｎ）をアクティブ層として使用するポリシリコンＴＦＴを使用しており、結晶化工程として主にエキシマレーザーアニーリング（ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ；ＥＬＡ）などのレーザー結晶化工程を適用している。
【０００４】
レーザー結晶化工程は、高エネルギーのレーザービームを結晶化が要求される部分の非晶質シリコン膜に照射することで、瞬間的な加熱によって結晶化が行われるので、基板を変形させることなく結晶化を行うことができる。また、レーザービームの照射によって非晶質シリコン膜が液体状態に溶融された後で、固体に固相化される時に、シリコン原子が優れた結晶性を有するグレイン形態に再配列されるため、ポリシリコン膜の優れた電気的特性を確保することができる。
【０００５】
一方、レーザー結晶化工程において、レーザービームは、窒素（Ｎ２）ガス及び酸素（Ｏ２）ガスが混合された空間で基板に対して垂直に入射される。酸素（Ｏ２）ガスは、非晶質シリコンがレーザービームの照射を受けて結晶化される過程で発生する。酸素（Ｏ２）ガスの濃度が過度に高くなると、シリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ２）が反応して生成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）によって結晶化表面が粗くなることがある。そこで、窒素（Ｎ２）ガスを注入して、結晶化が行われる部分での酸素（Ｏ２）ガスの濃度を適当な水準に調節している。
【０００６】
しかし、注入された窒素（Ｎ２）ガスが不均一に分布されると、このような不均一性が結晶化表面に投影されて、結晶化表面に染みが生じる不良をもたらす問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した背景技術の問題点を解決するために構成されたものであって、本発明の目的は、非晶質シリコンを安定的に結晶化させることができるレーザー結晶化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態によるレーザー結晶化装置は、ボックス本体と、前記ボックス本体の内部を第１作業室及び第２作業室に区分して、前記第１作業室及び前記第２作業室を互いに連結する通過孔を有する隔壁と、前記第１作業室の一側に形成されたガス流入ポートと、前記隔壁に隣接するように前記第２作業室に形成された複数の流動制御パネルとを含む。
【０００９】
前記ガス流入ポートを通して窒素ガスが前記第１作業室に流入するのが好ましい。
【００１０】
前記窒素ガスは、前記第１作業室で浄化されるのが好ましい。
【００１１】
前記窒素ガスは、前記隔壁の通過孔を通して前記第１作業室から前記第２作業室に移動するのが好ましい。
【００１２】
前記第２作業室に流入した前記窒素ガスは、前記複数の流動制御パネルを経て均一に拡散するのが好ましい。
【００１３】
前記複数の流動制御パネルは、互いに交差して配置されるのが好ましい。
【００１４】
前記複数の流動制御パネルは、前記隔壁の通過孔を通して前記第２作業室に流入する前記窒素ガスの流入方向に対して垂直方向に形成されるのが好ましい。
【００１５】
前記レーザー結晶化装置は、前記第２作業室の内部を経てターゲットにレーザービームを照射するレーザービーム発生部をさらに含むのが好ましい。
【００１６】
前記第２作業室の一領域に透光窓が形成され、前記レーザービーム発生部から放出されたレーザービームは、前記透光窓を通して第２作業室の内部に入射されるのが好ましい。
【００１７】
前記第２作業室の内部には、前記窒素ガスと共に酸素ガスが分布され、前記レーザービームは、前記第２作業室の内部に分布された前記窒素ガス及び前記酸素ガスを経てターゲットに照射されるのが好ましい。
【００１８】
前記ターゲットは、前記レーザービームが照射されて結晶化されるのが好ましい。
【００１９】
前記ターゲットは、非晶質シリコンであるのが好ましい。
【００２０】
前記第２作業室の内部の酸素ガスの濃度を測定する酸素濃度測定部をさらに含むのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、レーザー結晶化装置は、非晶質シリコンを安定的に結晶化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるレーザー結晶化装置を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態によって結晶化されたシリコン層の表面を示した図である。
【図３】本発明の比較例によって結晶化されたシリコン層の表面を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参考にして、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に実現され、ここで説明する実施形態に限られない。
【００２４】
本発明を明確に説明するために、説明に不要な部分は省略した。なお、明細書全体にわたって同一または類似した構成要素については、同一な参照符号を付けた。
【００２５】
また、図面に示した各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために任意に示したものであるため、本発明が必ずしも示されたものに限られるのではない。
【００２６】
図面では、多くの層及び領域を明確に表示するために、厚さを拡大して示した。また、図面においては、説明の便宜のために、一部の層及び領域の厚さを誇張して示している。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」または「上部に」あるとする場合、これはある部分の「直ぐ上に」ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。
【００２７】
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態によるレーザー結晶化装置１００を説明する。
【００２８】
図１に示したように、レーザー結晶化装置１００は、レーザービーム発生部７００と、内部に酸素（Ｏ２）ガス及び窒素（Ｎ２）ガスが混合されている部分密封ボックス５００とを含む。
【００２９】
部分密封ボックス５００は、ボックス本体１０、隔壁１４、ガス流入ポート１５、及び複数の流動制御パネル３０を含む。また、部分密封ボックス５００は、酸素濃度測定部４０をさらに含む。
【００３０】
隔壁１４は、ボックス本体１０の内部を第１作業室１１及び第２作業室１２に区分する。そして、隔壁１４は、第１作業室１１及び第２作業室１２を互いに連結する通過孔１４５を有する。
【００３１】
ガス流入ポート１５は、ボックス本体１０の第１作業室１１の一側に形成される。ガス流入ポート１５を通して第１作業室１１に窒素（Ｎ２）ガスが流入する。第１作業室１１に流入した窒素ガスは、第１作業室１１で浄化された後、隔壁１４の通過孔１４５を通して第２作業室１２に移動するようになる。
【００３２】
複数の流動制御パネル３０は、第２作業室１２内で隔壁１４に隣接するように配置される。隔壁１４の通過孔１４５を通して第１作業室１１から第２作業室１２に流入した窒素ガスは、複数の流動制御パネル３０によって十分な安定化時間及び分布空間を確保することができる。つまり、窒素ガスが複数の流動制御パネル３０を経て安定的で均一に分布される。図１で実線で示した矢印は窒素ガスの流動経路を示す。
【００３３】
複数の流動制御パネル３０は、隔壁１４の通過孔１４５を通して第２作業室１２に流入する窒素ガスの流入方向に対して垂直方向に配列され、各々の流動制御パネル３０が互いに交差して配置される。
【００３４】
また、部分密封ボックス５００は、第２作業室１２の一領域に形成された透光窓２０をさらに含む。
【００３５】
レーザービーム発生部７００から放出されたレーザービーム（ＬＢ）は、透光窓２０を通して第２作業室１２の内部の空間を経てターゲットである非晶質シリコン層が形成された基板（図示せず）に照射される。ここで、非晶質シリコン層が形成された基板は、第２作業室１２の内部に配置されてもよく、第２作業室１２の外部に配置されてもよい。
【００３６】
ターゲット基板（図示せず）が第２作業室１２の外部に配置される場合には、第２作業室１２は、透光窓２０の向い側に照射口１２５が形成され、ターゲット基板が照射口１２５の直ぐ前に配置される。つまり、透光窓２０を通して第２作業室１２の内部に入射されたレーザービーム（ＬＢ）は、照射口１２５を通して射出されて、基板に形成された非晶質シリコン層を結晶化させるようになる。
【００３７】
図１で点線で示した矢印はレーザービーム（ＬＢ）の照射経路を示す。
【００３８】
また、レーザービーム（ＬＢ）を使用して非晶質シリコン層を結晶化させる過程で酸素が発生する。結晶化過程で発生した酸素によって第２作業室１２の内部の酸素ガスの濃度が過度に高くなると、シリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ２）が反応して生成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）によって結晶化されたシリコン層の表面が粗くなることがある。そのため、酸素濃度測定部４０で測定された酸素ガスの濃度が高くなると、ガス流入ポート１５を通して流入する窒素ガスの量を増やして、酸素ガスの濃度を制御する。
【００３９】
この時、ガス流入ポート１５を通して流入した窒素ガスが第２作業室１２の内部に均一に分布されないと、窒素ガスの不均一性が結晶化されたシリコン層の表面に投影されて、結晶化されたシリコン層の表面に染みが生じる不良をもたらす。
【００４０】
しかし、本発明の一実施形態では、ガス流入ポート１５を通して流入した窒素ガスが複数の流動制御パネル３０を経て安定的で均一に第２作業室１２内に分布される。
【００４１】
このような構成により、本発明の一実施形態によるレーザー結晶化装置１００は、非晶質シリコンを安定的に結晶化させることができる。
【００４２】
具体的に、本発明の一実施形態による結晶化装置１００は、シリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ２）が反応して生成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）によって結晶化されたシリコン層の表面が粗くなるのを抑制すると共に、窒素ガスの不均一な分布によって結晶化されたシリコン層の表面に染みが生じるのを防止することができる。
【００４３】
以下、図２及び図３を参照して、本発明の一実施形態による実験例及び比較例を見てみる。
【００４４】
図２は本発明の一実施形態の複数の流動制御パネルを使用した実験例のレーザー結晶化装置によって結晶化されたシリコン層の表面を示した図であり、図３は複数の流動制御パネルを使用しない比較例のレーザー結晶化装置によって結晶化されたシリコン層の表面を示した図である。
【００４５】
実験例のレーザー結晶化装置によって結晶化されたシリコン層の表面には、図２に示したように、染みが生じなかった。
【００４６】
その反面、比較例のレーザー結晶化装置によって結晶化されたシリコン層の表面には、図３に示したように、パターンの染みが生じた。
【００４７】
このような実験例及び比較例の対比により、本発明の一実施形態によるレーザー結晶化装置１００は、非晶質シリコンをより安定的に結晶化させることができることが確認された。
【００４８】
本発明を上述したように望ましい実施形態を通して説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲の概念及び範囲を逸脱しない限り、多様な修正及び変形が可能であることが本発明が属する技術分野に携わる者には簡単に理解される。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ボックス本体
１１  第１作業室
１２  第２作業室
１４  隔壁
１５  ガス流入ポート
３０  流動制御パネル
４０  酸素濃度測定部
１４５  通過孔
１００  レーザー結晶化装置
５００  部分密封ボックス
７００  レーザービーム発生部
【図１】
2011071463.tif 000003
【図２】
2011071463.tif 000004
【図３】
2011071463.tif 000005