초고에너지 고안정성 가스 방전 레이저 표면 처리 시스템 document_id A220623030392

박막 트랜지스터(TFT)는 예컨대 랩탑 컴퓨터에서 일반적으로 볼 수 있는 액정 다이오드("LCD") 화면을 구현하기 위해 잘 알려진 기술이다. 다결정 실리콘(폴리-Si)TFT 화면은 비정질 실리콘(aSi)TFT LCD화면 보다 밝고 가독성이 우수하지만 전력 소모가 많고 대체로 가격이 많이 나가는데, 이것은 부분적으로 현재 이용가능한 제조 기술의 특정 한계 때문에 이러한 기술이 특히 수율에 영향을 미치기 때문이다. aSi LCD기판의 외부 표면 어닐링은 현재 패널 디스플레이 성능의 관점과 얻을 수 있는 수율과 관련하여 중요한 공정이다. 고해상도 플랫 패널 디스플레이를 생산하기 위해 TFT어닐링을 사용하는 것이 잘 알려져 있다. 또한, 비정질 실리콘(A-Si)의 레이저 유도 결정화에 의해 다결정 실리콘(폴리-Si)을 생산하도록 하기 위해 엑시머레이저나 분자 가스 방전 레이저를 사용하는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 공정과 이러한 공정의 매우 정밀한 제어와 동작이 차세대 TFT장치를 위한 중추적 기술이다. 이러한 기술 장치 없이는 플랫 패널 디스플레이는 기술이 발전함에 따라 디스플레이 기술에 요구되는 필요한 우수 해상도 및 휘도, 화각 및 고 픽셀 재생율과 같은 것을 얻을 수 없다. 폴리-Si TFT기술은 어드레싱 및 클로킹 회로를 능동 플레이트에 집적할 수 있음으로써 플랫 패널 디스플레이의 향후 개발에 중요한 길을 제시한다. 이를 위해 두 가지 기술이 도출되는데, 회로 영역내에 로컬 레이저 어닐링에 의하거나 어레이용 폴리-Si 및 회로 TFT를 사용하는 모놀리식 방법에 의한 것이 그것이다. J. Yres 등, "Low Temperature Poly-Si For Liquid Crystal Display Addressing" Philips Research Laboratories, Surrey, England, ASIAN TECHNOLOGY INFORMATION PROGRAM (ATIP) 11 May 1993 (http://www.atip.org/ATIP/public/atip.reports.93/mita-lcd.93.html) 참조. 또한, 어닐링되는 물질 표면으로의 광 침투율을 최대화하고 표면에 입사하는 충분히 높은 전력에서 물질에 필요한 깊이로 어닐링을 유효하게 하기 위하여 어닐링의 경우에 포함되는 공정에 최적화되어 있는 중심 파장을 갖는, 현재 이용가능한 광원 시스템으로부터 레이저 광 출력을 선택하는 것이 잘 알려져 있다. 다른 경우로는, 처리되는 특정 물질이 어닐링과 같은 처리에 다른 중심 파장에서 다르게 반응할 수 있고 이것은 특정 중심 파장의 선택에 영향을 미칠 수 있다. 종래 알려진 가스 방전 레이저는 가스 방전에 사용되는 가스에 의해 나타나는 임의의 특정 레이징 챔버내에서 일어나는 물리적 및 화학적 반응 때문에 중심 파장의 무한 스펙트럼을 제공하는데 이용될 수 없다. 현재, 엑시머 또는 기타 가스 방전 레이저, 특히 제논 클로라이드(XeCl) 할로겐 가스 방전 레이저가 상기한 어닐링 공정 타입에 유용하다는 것이 알려져 있다. 독일의 Lambda-Physik 사가 공급하는 Lambda-Physik "STEEL 2000"의 동작 파라메터는 아래와 같다. 파장 308nm 안정화 에너지 1030mJ 안정화 평균 전력 (308nm에서) 310W 최대 반복율 300Hz 펄스 지속기간(FWHM) 29±5ns 펄스 대 펄스 에너지 안정도(3시그마) ≤5.4% 평균위 최대 펄스 에너지 편차 (최대 에너지-평균 에너지) ≤8.5% 빔 치수(FWHM)(빔 출구에서 1m) (40±3)×(13±2)mm2 빔 다이버전스(FWHM)(10Hz에서) ≤4.5x≤1.5mrad 각 포인팅 안정도(FWHM) (빔 출구에서 1m) ≤0.45x≤0.15mrad 가스 수명 003e#40x106펄스 예상 레이저 튜브 수명 1x109펄스 빔 높이 1235±20mm 대략 1J, 300Hz 성능을 갖는 이러한 레이저는 대략 현재의 유리 기판에 대한 성능 요건을 겨우 만족한다. 차세대(5세대) 1250mm x 1100mm유리 기판은 펄스 안정도, 빔 특성등과 같은 파라메터를 유지하면서, 훨씬 나은 성능, 예컨대 보다 높은 레이저 에너지와 보다 높은 반복율을 요구할 것이다. 플랫 패널 디스플레이 기술의 향상, 예컨대 유리 기판의 크기가 1250mm X 1100mm정도로 증가함으로써 요건이 보다 엄격해짐에 따라, 필요한 레이저 에너지는 적어도 2배 만큼, 즉 2J/펄스로 증가할 것이다. 몇몇 Lambda Physik이 제안하는 방법은 빔 균질기를 가진 2개의 레이저를 결합하여 이러한 두 개의 레이저로부터 나오는 빔을 결합하는 것이다. 그러나, 균질기만의 부가를 위해 2개의 레이저를 사용하는 것은 소비재 비용이 더해지고 관리를 위한 휴지 기간이 증가하여 비용이 증가 된다. 균질기의 부가와 함께 관련 전달 광학장치가 또한 복잡하게 된다. 예컨대, B. Wexler 등, "Use of XeCl amplifiers for degenerate four-wave mixing", 미국 물리학회, 엑시머 레이저-1983, C. Rhodes 등 편집, pp 172-176에서 설명되어 있는 바와 같이 특정 응용을 위한 POPA의 사용이 잘 알려져 있다. 1986년에 매사추세츠 빌레리카 소재 엑시머 레이저 회사인 Questek사가 POPA기술 기반의 100W KrF레이저를 소개했다. 그러나, 본 제품은 PO와 PA가 사이러트론 스위칭된다는 일부 사실 때문에 지터/타이밍 제어 기술이 부족하다는 이유로 시장에서 바로 철수했다. 따라서, A-Si 코팅으로부터 대규모의 폴리-Si을 생성하고 그리고/또는 TFT어닐링을 위해 레이저 광을 사용하는 표면 및 재료 처리 기술의 수요 증가에 대한 보다 나은 대책이 필요하다.