Excimer Laser를 이용한 실리콘 재결정 과정 시 발생하는 광학적 특성 해석 및 열전달 특성 연구 = (An) In-Situ Optical Study on Silicon Crystallization Process Using an Excimer Laser and Its Thermal Investigation
저자
발행사항
서울 : 弘益大學校 大學院, 2003
학위논문사항
학위논문(석사)-- 홍익대학교 대학원: 기계공학과 열유체전공 2004. 2
발행연도
2003
작성언어
한국어
주제어
KDC
540.48 판사항(4)
DDC
621.402 판사항(20)
발행국(도시)
서울
형태사항
xii, 72p. : 삽도 ; 26cm
일반주기명
참고문헌: p. 68-70
소장기관
단파장의 광원을 가진 Excimer laser는 디스플레이에서 사용되는 비정질물질을 열처리함으로써 높은 전기전도도를 가진 결정질 상태로 변태시키는 에너지원으로 널리 사용되고 있다. 이러한 Excimer laser가 가진 장점은 열적취약성이 있는 기판에는 열적변형을 야기하지 않고 기판 위에 증착된 물질을 선택적으로 가열시키는 것이다.
이때 다층 박막 공정을 거친 시편에 일어나는 열전달은 복사 열전달 및 전도 열전달에 의한 현상에 의존하여 발생한다. 복사 열전달은 기판에서 보다 기판의 상층부에 있는 박막 에 일어나며 열원은 Gaussian 형태의 source 항으로 표현 되며 레이저의 파장에 따라 침투 깊이가 다르다. 또한 레이저 pulse duration에 따라 가열 시간이 정해지고 그 후는 자연 대류에 의해 박막이 재결정 되게 된다. 그리고 온도에 따라 변하는 서로 다른 물성치로 이루어진 기판과 박막사이의 열전달은 전도 열전달에 의해서 이루어진다.
이러한 열전달에 의해 박막은 melting 되게 되며 이때 일어나는 melting depth에 의해 결정의 크기가 변하며 이 결정의 크기는 양질의 LCD 결정화 공정에 많은 영향을 끼치게 된다. 박막의 melting depth가 깊지 않을수록 결정의 크기는 줄어들게 되며 깊을수록 결정이 SLG(Super Lateral Growth)영역에 근접하게 되어 결정이 크기가 폭발적으로 커지게 된다. 이는 레이저의 fluence와 깊은 관계를 맺고있으며 파장에 따른 재료의 표면 반사율과도 연관이 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 Excimer laser공정 시 가공되어진 poly-Si의 입자크기를 FESEM사진으로 확인하였으며 가공 시 일어나는 광학적 변화를 실험적 연구를 통해 알아보았고 시편에서의 열전달과 특성을 수치해석으로 풀어냄으로서 저온 실리콘 결정화 공정 시 발생하는 열전달특성을 알아보았다.
광학적 특성 방정식을 이용하여 He-Ne 레이저의 반사율의 계산 결과에서 두께에 의한 반사율의 변화가 있는 것을 확인하였고 같은 매질이라도 적층된 순서에 의해 반사율이 변하는 것을 확인하였다. 또한 과도 열전달을 이용한 시편의 온도 분포를 계산하였을 때 시편이 레이저를 흡수하는 열량을 이용하여 가공되므로 시편의 정확한 반사율을 구할 수 있다면 시편의 가공에 적합한 레이저의 파장을 알 수 있었다.
Due to the heat confinement in the shallow region of the target for a short time scale, pulsed laser annealing has received increasing interest for the fabrication of poly-Si thin film transistors(TFTs) on glass as a low cost substrate in the flat panel displays.
The formation and growth mechanism of poly silicon (poly-Si) grains in thin films via laser annealing of amorphous silicon (a-Si) thin films are studied and a novel process is developed that produces location-controlled and laterally grown p-Si grains. To understand the crystallization mechanism, the grain formation is investigated by FESEM. The optical reflectance and transmittance is investigated using HeNe laser. To enhance the grain formation uniformity, a new two step ELC process is developed.
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