KR100478623B1 - 반도체 박막의 형성방법 및 반도체 박막의 형성장치 - Google Patents

반도체 박막의 형성방법 및 반도체 박막의 형성장치 Download PDF

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마사토 히라마쯔
후미끼 나까노
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Abstract

본 발명에 따른 반도체 박막의 형성방법 및 반도체 박막의 형성장치는 절연재로 이루어지는 기층 상에 결정성이 우수한 반도체 박막을 형성하기 위한 것이다. 광원인 엑시머레이저(1)와, 상기 엑시머레이저(1)로부터 발생되는 빛의 광강도 분포를 균일화하는 호모디나이저(3)와, 호모디나이저(3)에 의해 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 빛의 비정질 기판(9)에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭을 조정하는 진폭조정 마스크(5)와, 진폭조정 마스크(5)에 의해 진폭이 변조된 빛을 비정질 기판(9) 상에 형성된 비단결정 반도체층(10) 상에 소정의 조사 에너지가 얻어지도록 투사하는 투사 광학시스템(6)과, 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 설치하는 위상 쉬프터(8)와, 빛과 비정질 기판(9)을 상대적으로 움직이는 X, Y방향으로 주사 가능한 기판 스테이지를 포함한다.

Description

반도체 박막의 형성방법 및 반도체 박막의 형성장치{Method and Apparatus for Forming a Semiconductor Thin Film}
발명의 분야
본 발명은 절연재로 이루어지는 기층 상에 반도체 박막을 형성하는 반도체 박막의 형성방법 및 반도체 박막의 형성장치에 관한 것이다.
발명의 배경
절연재로 이루어지는 기층으로서, 예를 들어 비정질 기판, 특히 싼 유리기판을 이용하여, 상기 기판 상에 우수한 결정성을 갖는 반도체 박막(예를 들어 실리콘(Si) 박막)을 형성하기 위해, 반도체 박막을 UV(자외선)펄스 레이저에 의한 결정화법에 의해 다결정화시키는 것이 알려져 있고, 실용화에 이르러 있다.
그러나, 현재 실용화되어 있는 레이저 결정화 기술에 의해 얻어지는 실리콘 박막은 수백 nm의 평균 결정 입경을 갖는 다결정 박막이고, 이동도는 결정입계의 영향으로 겨우 200㎠/V·sec이다.
이들 박막을 이용한 박막 트랜지스터(TFT)에서는 전기적 성능이 고르지 못하다는 점 등을 고려하면, 트랜지스터의 채널 길이(L)는 평균 결정 입경의 10배 이상인, 수 μm 정도로 될 필요가 있다. 그 결과로, 겨우 5MHz 정도의 차단주파수를 갖는 구동회로를 설계할 수 있는 정도이다.
보다 고성능의 구동회로, 예를 들어 100MHz 정도로 구동 가능한 회로를 설계하려는 경우에는 대략적인 계산으로는 1μm의 채널길이(L)와 300㎠/V·sec 정도의 이동도를 갖는 박막 트랜지스터가 필요하고, 게다가 상기 트랜지스터의 성능이 고르지 못하면 안 된다. 즉, 비정질 기판 상에 형성되는 반도체 박막(Si 박막)은 1μm 이상의 결정입경을 가지고, 상기 반도체 박막의 채널 내에 결정입계가 형성되어 있지 않은 것이 요구된다.
이상의 요구를 만족시키는 레이저 결정화 방법으로서, SLS(Sequential Lateral Solidification)법(제1 종래기술)이나 위상 쉬프터 결정화법(제2 종래기술)이 제안되어 있다.
《제1 종래기술》
SLS 방법은 SLG(Super Lateral Growth) 현상과 스테이지에 의한 스텝 앤드 리피트를 조합시킨 것이다.
도7을 참조하면, 도면부호 71은 엑시머레이저, 72는 출사 빔, 73은 호모디나이저, 74는 라인 빔(균일화된 레이저 광), 75는 비정질 기판, 76은 비단결정 반도체층, 77은 다결정화된 반도체층을 나타낸다.
종래, 액정 디스플레이에 이용되는 박막 트랜지스터용 반도체 박막은 아몰퍼스(amorphous) 실리콘 박막이다. 통상, 아몰퍼스 실리콘에 있어서 이동도는 약 1㎠/V·sec이지만, 액티브 매트릭스형 액정 표시 패널용 스위칭 트랜지스터에 있어서는 충분하다. 그러나, 최근 유리기판 상의 박막 트랜지스터의 고성능화를 위한 연구가 개발되어, 유리기판 상에서도 100㎠/V·sec의 이동도를 갖는 아몰퍼스 실리콘을 형성하는 것이 도7에 나타낸 엑시머레이저에 의한 아몰퍼스 실리콘의 결정화 기술에 의해 가능해졌다. 이 기술에 의해 얻어지는 박막은 약 300∼500nm 정도의 결정 입경(a)을 갖는 다결정 박막이다. 엑시머레이저에 의한 결정화 방법은 20nsec 정도의 단시간에 자외선을 실리콘 박막에 조사함으로써 실리콘 박막만을 용융시키고, 응고과정을 거쳐 결정화시키는 기술이다. 기판에의 열적 손상이 생기지 않는다.
도7에 나타낸 장치에 있어서, 광원으로는 예를 들어 XeCl(파장: 308nm) 고출력 펄스 레이저가 이용된다. 양산(量産)에 이용되는 레이저광의 출사 형상은 예를 들어 2㎝×1㎝의 사각형의 형상이다. 통상, 상기 형상의 빔은 호모디나이저(73)에 의해 20㎝(폭b)×300∼500μm의 라인 빔으로 한층 정형됨과 동시에, 상기 빔의 광강도가 균일화된다. 액정 디스플레이용 모재(母材) 유리는 10∼20μm의 피치로 운송되고, 모재 유리판 상에 형성된 아몰퍼스 실리콘막 전체면이 결정화된다.
도8을 참조하면, 도면부호 72는 엑시머레이저의 출사 빔, 81은 호모디나이저(도7의 73)의 플라이아이 렌즈, 74는 라인 빔, 82는 빔의 투사 광학시스템(도7에서는 도시 생략)을 나타낸다.
엑시머레이저의 출사 빔(72)은 상술한 바와 같이 예를 들어 2㎝×1㎝의 사각형의 형상을 갖고, 통상의 고체 레이저에 비해 꽤 균일한 광원 광이기는 하지만, 에지(edge) 근방에서는 도8 중에 나타낸 바와 같이 완만한 광강도의 저하가 있다. 이 제1 종래기술에 있어서 이용되고 있는 호모디나이저(73)(도7)는 예를 들어 도8에 나타낸 바와 같이, 플라이아이 렌즈(81)에 의해 상기 빔을 분할하고, 빔 형상을 변화시킴과 동시에, 빔 강도의 균일성을 개선할 수 있다. 도8과 같이 하여 얻어진 라인 빔(74)을 상술한 바와 같이 10∼20μm의 피치로 주사함으로써 대면적 기판 상의 반도체 박막이 결정화된다.
그러나, 도7, 도8에 나타낸 제1 종래기술, 또는 다른 종래기술을 기초로 하여 고성능의 Si 결정화 막을 얻기 위해 SLG 영역을 이용하는 기술에서는 하기와 같은 결점을 갖는다.
1) 원리적으로 SLG의 길이(겨우 1μm) 이상의 전송 피치로는 스텝 앤드 리피트(step and repeat)를 행할 수 없기 때문에 생산성이 나쁘다.
2) 이 방법으로 얻어지는 다결정 박막에 있어서 이동도에는 한계가 있다. 결정입계 위치를 제어하지 않고 결정 입경을 크게 함으로써 얻어진 다결정 박막은 결정 입경이 심하게 고르지 못함에 따라 실용적이지 못하다.
3) 주사방향에 잔류 결정입계가 거의 수백 nm마다 존재하고, 또한 주사방향에 수직인 방향으로는 전송피치마다 결정 결함이 존재하기 때문에, 1μm의 채널길이를 갖는 박막 트랜지스터에의 응용을 생각할 때에는 현상태로는 적당하지 않다.
《제2 종래기술》
상기 위상 쉬프터 결정화법은 빛의 최소한 일부의 위상을 바꾸는 위상 쉬프터를 이용하여, 기판면 상에 조사강도의 경사를 발생시킴으로써, 결정의 래터럴(횡방향) 성장을 제어하고, 대결정 입자의 결정을 얻으려는 방법이다. 특히, 이 방법의 경우, 마쯔무라 등에 의해 기본 컨셉이 공개되고, 원리 검증이 행해져 있다(「엑시머레이저를 이용한 거대결정입자 Si 박막의 형성」(표면과학 Vol. 21, No. 5, pp. 278-287, 2000)).
도9(a)에 있어서, 도면부호 91은 엑시머레이저, 92는 출사 빔, 93은 빔 강도(치수) 변환 광학시스템, 94, 95는 위상 쉬프터, 96은 비정질 기판, 97은 비단결정 반도체층, 도9(b)에 있어서, 98은 결정성장의 기점, 99는 단결정 입자를 나타낸다.
최근, 상기 제1 종래기술에서 서술한 바와 같이, 유리기판 상의 박막 트랜지스터의 고성능화에 의해, 유리기판 상에서도 100㎠/V·sec의 이동도를 갖는 박막 트랜지스터가 실용화되고, 구동회로 등과 화소 박막 트랜지스터가 동일 기판 상에 집적되는 것이 가능해졌다. 그러나, 액정 표시 패널 등의 시스템화를 도모하기 위해서는 더 고성능이고 특성의 고르지 못함이 없는 박막 트랜지스터 재료가 요구된다. 도9에 나타낸 제2 종래기술은 그 목적을 위해 결정 입경(5μm 정도)의 제어와, 결정입계의 위치제어를 행하기 위한 기술이다. 광원으로는 기본적으로는 엑시머레이저(91)로부터의 출사 빔(92)이 그대로 이용되지만, 광강도가 충분히 얻어지지 않을 때에는 빔 강도 변환 광학시스템(93)(나중에 도10을 이용하여 설명함)에 의해 빔 형상이 변환된 빛이 이용된다. 또한, 광강도를 2차원적으로 변조하는 것이 이 기술의 중요한 점이지만, 직교배치된 위상 쉬프터(94, 95)를 이용하고, 위상 쉬프터(94)에 의한 도면 중의 화살표 A방향(기판 주사방향)에서의 비교적 완만한 변조(10μm 피치, 반 피치(C)는 5μm)와, 위상 쉬프터(95)에 의한 화살표 B방향(기판 주사방향에 수직인 방향)에서의 변조(현상태에서 실증되어 있는 것은 d=20μm 피치)와의 조합에 의해, 도9(b)에 나타낸 결정성장의 기점(98)이 생기고, 화살표 A방향에 결정의 래터럴 성장이 유도된다(나중에 도11을 이용하여 상술).
도10을 참조하면, 도면부호 92는 엑시머레이저의 출사 빔, 93은 빔 강도 변환 광학시스템, 100은 마스크(조리개)를 나타낸다.
이미 서술하였지만, 엑시머레이저의 출사 빔(92)은 예를 들어 2㎝×1㎝의 사각형의 형상을 갖고, 통상의 고체 레이저에 비해, 꽤 균일한 광원 광이기는 하지만, 에지 근방에서는 도10 중에 나타낸 바와 같이 완만한 광강도의 저하가 있다. 이 제2 종래기술에서는 위상 쉬프터(94, 95)가 이용되기 때문에, 빔의 공간적 코히어런스(coherence)가 필요하므로 도9에 나타낸 것과 같은 단일 렌즈 또는 단일 렌즈 조합의 광학시스템을 이용할 필요가 있다. 조사강도를 변환하기 위해서는 도10에 나타낸 바와 같이 빔 강도 변환 광학시스템(93)을 이용하여 빔 직경을 변환한다. 이에 의해, 빔의 공간 코히어런스는 유지되지만, 빔의 균일성이 개선되지 않는다. 이것이 이 기술에서의 문제점이다. 따라서, 도10에 나타낸 바와 같은 마스크(100)(조리개)가 설치된다. 마스크(100)에 의해 빛의 이용효율은 저하하지만, 빛의 균일성은 향상한다.
도11(a)에 있어서, 도면부호 94, 95는 위상 쉬프터, 96은 비정질 기판, 97은 비단결정 반도체층, 90은 엑시머레이저 광, 도11(b)에 있어서, 98은 결정성장의 기점, 99는 단결정 입자를 나타낸다.
이 제2 종래기술에서는 광강도를 2차원적으로 변조하는 것이 중요한 점임을 서술하였다. 도11(a)에 나타낸 바와 같이, 위상 쉬프터(94, Y쉬프터)에 의해 도11(b)의 ②로 나타낸 것과 같은 광강도 변조를 엑시머레이저 광(90)에 발생시키고, 또한 위상 쉬프터(95, X쉬프터)에 의해 도11(b)의 ③으로 나타낸 것과 같은 광강도 변조를 엑시머레이저(90)에 발생시킬 수 있다. 이들의 분리되고 직교하는 위상 쉬프터(94, 95)의 양자의 겹침에 의해 도11(b)에 나타낸 것과 같은 위치제어형의 단결정 입자(99)를 성장시킬 수 있다.
그러나, 도9∼도11에 나타낸 제2 종래기술에서는 하기와 같은 결점을 갖는다.
1) 위상 쉬프터(94, 95)에 의해 조사강도에 경사를 만들기 때문에, 약 5∼10μm 정도의 래터럴 성장이 실현되지만, 단결정화되지 않는 영역이 불가피하게 생기기 때문에, 고밀도의 결정이 형성되지 않는다.
2) 위상 쉬프터(94, 95)를 이용하기 때문에, 조사광에 가간섭성이 요구되므로 레이저의 평행 빔이 필요해진다. 현상태의 고출력이 얻어지는 엑시머레이저는 발산각을 갖고 있고, 위치 정확도와 래터럴 성장의 길이와의 관계에 있어서 트레이드 오프(trade off) 관계가 있다. 게다가, 평행 빔계를 다루기 때문에 빔의 진폭의 균일성은 레이저 발진기를 출사한 직후의 빔의 진폭강도 분포에 의존하고 있다.
이 때문에, 결정화 영역의 위치 정확도나 고밀도화에 문제가 있고, 레이저 조사 영역 내에서의 균일성과 조사면적과의 사이에서 트레이드 오프 관계가 생기고, 실용상 그 생산성이 문제가 된다.
본 발명의 목적은 절연재로 이루어지는 기층 상에 결정성이 우수한 반도체 박막을 형성하는 반도체 박막의 형성방법 및 반도체 박막의 형성장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기의 목적 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 있어서는 특허청구의 범위에 기재한 것과 같은 구성을 취한다.
즉, 청구항 1의 반도체 박막의 형성방법은 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 이동시켜, 상기 비단결정 반도체층을 결정화하는 반도체 박막의 형성방법에 있어서, 상기 빛의 광강도 분포를 균일화하고, 상기 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭 변조를 행하고, 상기 진폭이 변조된 빛을 상기 기층 상에 형성된 상기 비단결정 반도체층 상에 투사하고, 그리고 상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만들고, 결정성장의 기점을 생성하고, 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향을 따라 결정을 형성하여 단결정 영역을 형성하는 것을 포함한다.
또한, 청구항 2에 기재된 반도체 박막의 형성방법은 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직여서, 상기 비단결정 반도체 층을 결정화하는 반도체 박막의 형성방법에 있어서, 상기 빛의 광강도 분포를 균일화하고, 상기 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭 변조를 행하고, 그리고 상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만들고, 결정성장의 기점을 생성하고, 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향을 따라 결정을 형성하여 단결정 영역을 형성하는 것을 포함한다.
또한, 청구항 3에 기재된 반도체 박막의 형성방법은 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 반도체 박막의 형성방법에 있어서, 상기 성장의 거리 정도의 피치로, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직이고, 선행하는 제1 쇼트에 상기 제1 쇼트에 이어지는 제2 쇼트를 일부 중첩시킴으로써 띠형상의 단결정 영역을 형성한다.
또한, 청구항 4에 기재된 반도체 박막의 형성장치는 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직여서, 상기 비단결정 반도체층을 결정화하기 위한 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 빛을 발하는 광원과, 상기 광원으로부터 발생되는 빛의 광강도 분포를 균일화하는 호모디나이저와, 상기 호모디나이저에 의해 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭 변조를 행하는 진폭 변조 수단과, 상기 진폭변조수단에 의해 진폭이 변조된 빛을 상기 기층 상에 형성된 상기 비단결정 반도체층 상에 투사하는 투사 광학시스템과, 상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만드는 수단과, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직이는 수단을 포함한다.
또한, 청구항 5에 기재된 반도체 박막의 형성장치는 청구항 4에 기재된 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 진폭 변조 수단은 광흡수 마스크이다.
또한, 청구항 6에 기재된 반도체 박막의 형성장치는 청구항 4에 기재된 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단은 위상 쉬프트 마스크이다.
또한 청구항 7에 기재된 반도체 박막의 형성장치는 청구항 4에 기재된 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단은 광흡수 도트를 갖는 마스크이다.
또한, 청구항 8에 기재된 반도체 박막의 형성장치는 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직여서, 상기 비단결정 반도체층을 결정화하는 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 빛을 발하는 광원과, 상기 광원으로부터 발생하는 빛의 광강도 분포를 균일화하는 호모디나이저와, 상기 호모디나이저에 의해 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭 변조를 행하는 진폭 변조 수단과, 상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만드는 수단과, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직이는 수단을 포함한다.
또한 청구항 9에 기재된 반도체 박막의 형성장치는 청구항 8에 기재된 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 진폭 변조 수단 겸 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단이 광흡수 도트를 갖는 위상 쉬프트 마스크이다.
또한, 청구항 10에 기재된 반도체 박막의 형성장치는 청구항 4 또는 8에 기재된 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 진폭 변조 수단과 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단과의 위치조정을 행하는 위치조정 수단을 포함한다.
또한, 청구항 11에 기재된 반도체 박막의 형성장치는 청구항 10에 기재된 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 위치조정 수단이 얼라이먼트용 레이저빔과 얼라이먼트 마크를 이용한 위치조정 수단인 것을 특징으로 한다.
발명의 실시의 형태
이하 도면을 이용하여 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 게다가, 이하에서 설명하는 도면에서 동일한 기능을 갖는 것은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
실시형태 1
도1(a)에 있어서, 도면부호 1은 광원인 예를 들어 엑시머레이저, 2는 출사 빔, 3은 호모디나이저, 4는 라인 빔(균일화된 레이저광), 5는 예를 들어 광흡수 마스크와 같은 진폭변조 마스크, 6은 예를 들어 원통(실린드리컬) 렌즈 등으로 이루어지고, 소정의 조사 에너지가 얻어지도록 빛을 투사하는 투사 광학시스템, 7은 균일화되고, 진폭 변조되어, 투사된 라인 빔, 8은 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만들기 위한 수단인 예를 들어 위상 쉬프터, 9는 예를 들어 유리기판 등의 비정질 기판, 10은 예를 들어 Si(실리콘) 등으로 이루어지는 비단결정 반도체층, 11은 결정화된 반도체층을 나타낸다. 도1(b)에 있어서, 12는 단결정 어레이를 나타낸다.
상술한 제2 종래기술에서는 위상 쉬프터(도9(a), 도11(a)의 94, 95)가 이용되기 때문에, 빔의 공간적 코히어런스가 요구되므로, 기본적으로는 1차 광원의 빔의 균일성에 지배되어, 빔의 균일성이 개선되지 않는다. 따라서, 제2 종래기술에서는 결과적으로 광 이용효율이 낮고, 생산성이 낮다.
그래서, 본 실시형태 1에 있어서는, 1차 광원인 엑시머레이저(1)로부터의 빔에 대해서 상기 제1 종래기술에서 이용된 것과 같은 호모디나이저(3)(도7의 73 참조)에 의해 상기 빔의 성형과 균일화가 도모된다. 그 후, 상기 빔을 진폭변조하기 위한 수단인 진폭변조 마스크(5)와, 소정의 조사 에너지가 얻어지도록 빛을 투사하는 투사 광학시스템(6)과, 결정성장의 기점을 제어하는 위상 쉬프터(8)의 순으로 지나도록 한다. 엑시머레이저(1)로부터의 빔의 공간적 코히어런스에 의존하지 않고, 상기 제2 종래기술과 같은 결정성장이 생긴다. 즉, 본 실시형태 1에 의해, 빛의 이용효율이 유지되고, 라인 빔(4, 7)의 형상에 의해 단결정 어레이(12)가 형성되는 큰 효과를 발생시킬 수 있다.
도2(a)에 있어서, 도면부호 4는 라인 빔(균일화된 레이저광), 13은 진폭변조 후의 광강도 분포, 8은 위상 쉬프터, 9는 비정질 기판, 10은 비단결정 반도체층, 14는 결정성장의 기점(결정화의 기점), 15는 단결정 영역, 16은 레이저 조사시의 온도분포, 17은 융점을 나타낸다.
게다가, 도2(a)에서는 진폭변조 마스크(5), 투사 광학시스템(6) 등은 도시되어 있지 않다.
예를 들어, KrF(불화크리프톤(크리프톤플루오라이드)) 레이저의 경우는 도2(b)에 나타낸 바와 같이, Si(O, N)계 박막으로, 막 두께를 면내에서 분포시킴으로써, 진폭변조 마스크(5)를 제작할 수 있다. 동일하게, XeCl(염화크세논(크세논클로라이드)) 레이저의 경우에는 도2(b)에 나타낸 바와 같이, Si(O, C)계 박막 또는 Si(O, N, C)계 박막에 의해 진폭변조 마스크(5)의 제작이 가능해진다.
또한, 결정성장의 기점(14)을 제어(생성)하는 수단으로서, 본 실시형태 1에서는 예를 들어 위상 쉬프터(8)를 이용할 수 있다. 본래, 위상 쉬프터는 조사되는 광원이 코히어런트 광인 것이 전제이다. 그러나 본 발명이 나타내듯이, 코히어런트 광이 아니어도 위상이 다른 경계부는 항상 광강도의 최소치를 얻을 수 있다. 따라서, 도2(a)의 레이저 조사시의 온도분포(16)에 나타내듯이, Y방향의 중앙부에서, 그리고 X방향의 원점에, 둘레에 저온 부분이 생긴다. 그 결과, 도2(a)에 나타낸 것과 같은 결정성장의 기점(14)이 생긴다.
이와 같이, 본 실시형태 1에 있어서는, 엑시머레이저(1)로부터 출사한 직후의 빔을 그대로 다루는 것은 생산성과 균일성 제어를 양립시키는 점에서 곤란하기 때문에, 빔의 에어리어(area) 분할과 혼합에 의해, 진폭이 균일한 빔이 생성된다. 이 때, 빛의 가간섭성이 손실되기 때문에, 진폭변조 마스크(5)를 이용한 진폭변조에 의해 비정질 기판(9)면 상의 조사강도에 변조가 생긴다. 이 개념에 의해, 약 5∼10μm 정도를 유지할 수 있는 래터럴 성장을 실현할 수 있다.
게다가, 전술한 제2 종래기술에 있어서의 결정화에 이용되는 아몰퍼스 실리콘막의 막 두께는 통상은 100nm 이하, 보다 바람직하게는 50nm 정도이다. 고출력 엑시머레이저를 이용하고, 빔의 균일화 및 빔의 성형을 한 20㎝ 정도의 폭을 갖는 빔의 경우, 통상 400mJ/㎠ 정도의 조사 에너지가 필요하기 때문에 5mm/sec 정도의 스피드로 주사할 수 있다. 통상, 액정 디스플레이로 이용되는 55㎝×65㎝의 유리 기판의 경우, 약 5분 정도 걸려 아몰퍼스 실리콘 박막의 전면이 결정화된다.
본 실시형태 1의 결정화에 이용되는 아몰퍼스 실리콘막의 막 두께는 50nm∼300nm, 바람직하게는 200nm 정도이다. 본 실시형태 1에서 요구되는 조사 에너지는 전술한 제1 종래기술에서 필요로 하는 조사 에너지의 2∼3배 이지만, 광학시스템의 설계를 2차원으로 함으로써, 제1 종래기술에 비해 약 3분의 1 이하의 속도로 55㎝×65㎝의 유리기판의 전면에 단결정 박막을 형성할 수 있었다.
즉, 비정질 기판 상에 전면에 구석구석 균일하게 단결정 박막을 형성하는 것은 극히 곤란한 기술이지만, 본 발명에 의하면 특히 유리 기판과 같은 비정질 기판 상에 임의의 위치에 임의의 피치로 단결정 영역을 형성할 수 있게 되고, 요구되는 회로의 스펙(speck)으로부터 결정되는 반도체 박막의 성능이나 설계 룰(rule)에 따라 적응 가능한 단결정 어레이 형성의 기반기술로서 본 발명을 전개할 수 있다.
게다가, 본 실시형태 1의 반도체 박막의 형성방법은 본 발명의 특허청구의 범위의 청구항 1에 대응한다. 즉, 절연재로 이루어지는 기층(비정질 기판(9)) 상에 비단결정 반도체층(10)을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 (엑시머레이저(1)로부터 출사되는) 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직여서, 상기 비단결정 반도체층을 결정화하는 반도체 박막의 형성방법에 있어서, (호모디나이저(3)에 의해) 상기 빛의 광강도 분포를 균일화하고, 상기 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 (진폭변조 마스크(5)에 의해) 진폭 변조를 행하고, 상기 진폭이 변조된 빛을 상기 기층 상에 형성된 상기 비단결정 반도체층 상에 (투사 광학시스템(6)에 의해) 투사하고, 그리고 (위상 쉬프터(8)에 의해) 상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만들고, 결정성장의 기점(14)을 생성하고, 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향을 따라 결정을 형성하여 단결정 영역(15)을 형성하는 것을 포함한다.
또한, 본 실시형태 1의 반도체 박막의 형성장치는 본 발명의 특허청구의 범위의 청구항 4에 대응한다. 즉, 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층(10)을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직여서, 상기 비단결정 반도체층을 결정화하는 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 빛을 발하는 광원(엑시머레이저(1))과, 상기 광원으로부터 발생되는 빛의 광강도 분포를 균일화하는 호모디나이저(3)와, 상기 호모디나이저에 의해 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭 변조를 행하는 진폭변조 수단(진폭변조 마스크(5))과, 상기 진폭변조 수단에 의해 진폭이 변조된 빛을 상기 기층 상에 형성된 상기 비단결정 반도체층 상에 투사하는 투사 광학시스템(6)과, 상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만드는 수단(위상 쉬프터(8))과, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직이는 수단(X, Y방향으로 주사 가능한 기판 스테이지 또는 빛의 주사수단(이들은 도시 생략))을 포함한다.
또한, 본 실시형태 1의 반도체 박막의 형성장치는 청구항 5에 대응하고, 상기 진폭변조 수단(진폭변조 마스크(5))은 광흡수 마스크이다.
또한, 본 실시형태 1의 반도체 박막의 형성장치는 청구항 6에 대응하고, 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단은 위상 쉬프터(8)이다.
또한, 본 실시형태 1의 반도체 박막의 형성장치는 청구항 10에 대응하고, 게다가 상기 진폭변조 수단(진폭변조 마스크(5))과 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단(위상 쉬프터(8))과의 위치 조정을 행하는 위치조정 수단(공지기술이므로 도시 생략)을 포함한다.
또한, 본 실시형태 1의 반도체 박막의 형성장치는 청구항 11에 대응하고, 상기 위치조정 수단이 얼라이먼트용 레이저빔과 얼라이먼트 마크(이들은 공지기술이므로 도시 생략)를 이용한 위치조정 수단이다.
실시형태 2
도3(a)를 참조하면, 도면부호 18은 광흡수 도트, 19는 광흡수 도트(18)를 갖는 마스크를 나타낸다.
본 실시형태 2는 실시형태 1의 도2(a)의 결정성장의 기점(14)을 생성하는 수단으로서, 광흡수 도트(18)를 갖는 마스크(19)가 도3(a)에 나타낸 위치(실시형태 1의 위상 쉬프터(8)와 같은 위치)에 설치된 예이다. 이 광흡수 도트(18)를 갖는 마스크(19)도 도3(b)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 KrF 레이저의 경우는 Si(O, N)계 박막으로, XeCl 레이저의 경우는 Si(O, C)계 또는 Si(O, N, C)계 박막에 의해, 제작이 가능하다.
도2(a)의 레이저 조사시의 온도분포(16)에 나타낸 것과 같은 레이저 조사시의 온도분포(16)와 같이, Y방향의 중앙부에서, 그리고 X방향의 원점에 저온부분이 생긴다. 그 결과, 도3(a)에 나타낸 바와 같은 결정성장의 기점(14)이 생기고, 실시형태 1과 같이, 약 5∼10μm 정도의 래터럴 성장이 실현된다.
게다가, 본 실시형태 2의 반도체 박막의 형성장치는 청구항 7에 대응하고, 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단이 광흡수 도트(18)를 갖는 마스크(19)인 것을 특징으로 한다.
실시형태 3
본 실시형태 3은 도1에 나타낸 구성에 있어서, 진폭변조 마스크(5)를 필요로 하지 않는 대신에, 도4(a)에 나타낸 것과 같은 위상 쉬프터(23)(도2의 위상 쉬프터(8)를 90도 회전시킨 것)의 단차(段差) 상 또는 그 가까운 곳에, 도3에 나타낸 광흡수 도트(18)(KrF 레이저의 경우는 Si(O, C, N)계 박막으로 이루어진다)가 설치된 마스크를 배치함으로써도 상기 실시형태 1, 2와 같은 결정성장이 생긴다. 통상, 호모디나이저로 균일화된 엑시머레이저 광에서는 위상 쉬프터에 의해 광강도 변조는 생기지 않는다. 그러나, 실제로 행한 실험에서는 유리기판(9)과, 상기 래터럴 성장을 제어하는 마스크(23)와의 거리를 1mm 이하로 배치함으로써, 도3(a)에 나타낸 레이저 조사시의 온도분포(16)와 같은 온도분포가 유리기판(9) 상에 생기는 것을 알 수 있었다.
게다가, 본 실시형태 3의 반도체 박막의 형성방법은 본 발명의 특허청구의 범위의 청구항 2에 대응한다. 즉, 절연재로 이루어지는 기층(비정질 기판(9)) 상에 비단결정 반도체층(10)을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 (엑시머레이저(1)로부터 출사되는) 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직여서, 상기 비단결정 반도체층을 결정화하는 반도체 박막의 형성방법에 있어서, (호모디나이저(3)에 의해) 상기 빛의 광강도 분포를 균일화하고, 상기 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 (위상 쉬프터(23)에 의해) 진폭 변조를 행하고, 그리고 (광흡수 도트(18)에 의해) 상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만들고, 결정성장의 기점(14)을 생성하고, 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향을 따라 결정을 형성하여 단결정 영역(15)을 형성하는 것을 포함한다.
또한, 본 실시형태 3의 반도체 박막의 형성장치는 본 발명의 특허청구의 범위의 청구항 8에 대응한다. 즉, 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직여서, 상기 비단결정 반도체층을 결정화하는 반도체 박막의 형성장치에 있어서, 상기 빛을 발하는 광원(엑시머레이저(1))과, 상기 광원으로부터 발생되는 빛의 광강도 분포를 균일화하는 호모디나이저(3)와, 상기 호모디나이저에 의해 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭 변조를 행하는 진폭변조 수단(위상 쉬프터(23))과, 상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만드는 수단(광흡수 도트(18))과, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직이는 수단(X, Y방향으로 주사 가능한 기판 스테이지 또는 빛의 주사수단(이들은 도시생략))을 포함한다. 즉, 본 실시형태 3에 있어서는, 상기 진폭변조 수단에 의해 진폭이 변조된 빛을 상기 기층 상에 형성된 상기 비단결정 반도체층 상에 투사하는 투사 광학시스템(6)이 불필요하다.
또한, 본 실시형태 3의 반도체 박막의 형성장치는 청구항 9에 대응하고, 상기 진폭변조 수단 겸 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단이 광흡수 도트(18)를 갖는 위상 쉬프터(23)이다.
실시형태 4
도5(a)에 있어서, 도면부호 4는 라인 빔(균일화된 레이저광), 7은 균일화되고, 진폭 변조되어, 투사된 라인 빔, 8은 위상 쉬프터, 9는 비정질 기판, 10은 비단결정 반도체층, 11은 결정화된 반도체층, 20은 비정질 기판(9)(즉, 도시생략한 기판 스테이지)의 전송 피치를 나타낸다. 게다가, 도5(a)에 있어서는, 엑시머레이저(1), 출사 빔(2), 호모디나이저(3), 광흡수 마스크로 이루어지는 진폭변조 마스크(5), 투사 광학시스템(6)은 도시가 생략되어 있다. 도5(b)에 있어서, 도면부호 12는 단결정 어레이, 20은 전송 피치, 화살표 C는 래터럴 성장방향을 나타낸다.
전술한 제2 종래기술에 있어서의 문제점은 도9(b)에 나타낸 결정화 어레이에 있어서, 결정화 영역의 면내의 점유면적율이 낮은 점, 및 결정성장의 기점(98)이 항상 결정화 초기막 예를 들어 아몰퍼스 실리콘의 상에 인접해 있기 때문에, 결정화의 구동력의 제1 요인이 냉각과정에 지배되고, 면내의 미량의 불순물이나 막과 기판과의 계면 상태의 흐트러짐에 민감하게 의존하고, 재현성을 얻기 어려웠던 점이다.
그래서, 본 실시형태 4에 있어서는, 도1(a)에 나타낸 바와 같은 장치구성에 있어서의 스테이지의 전송기구(도시생략)에 의해 결정화의 래터럴 성장을 기대할 수 있는 거리보다 짧은, 예를 들어 약 5μm의 전송 피치(20)로, 비정질 기판(9)이 화살표 A 방향으로 운송된다. 이 방식을 이용함으로써, 결정화 영역의 면 내의 점유면적율이 높아지고, 게다가 재현성이 향상된 단결정 어레이(12)가 형성될 수 있다. 결과적으로는, 어레이라기보다, 띠형상(리본형상)의 단결정 영역(15)이 형성된다.
도6을 참조하면, 도면부호 22은 프라이머리 쇼트(제1 쇼트. 단결정 입자), 23는 차(次)쇼트(제2 쇼트)를 나타낸다.
전술한 제2 종래기술에 있어서 얻어지는 단결정 입자는 예를 들어 아몰퍼스 실리콘으로 이루어지는 결정화 초기막에 있어서, 도6에 나타낸 프라이머리 쇼트(22)에서 얻어지는 단결정 입자와 동일하다. 즉, 도6에 나타낸 결정성장의 기점(14)으로부터 래터럴 성장방향(C)으로 래터럴 성장이 생기지만, 이 래터럴 성장은 결정화의 초기과정에 의해 거의 지배된다. 결정화의 초기과정에 있어서, 냉각 과정에서 확률적으로 핵 형성이 행해지고, 래터럴 성장으로 옮겨간다. 제2 종래기술에 있어서는 상기 프라이머리 쇼트(22)에서 형성되는 단결정 입자는 각각 독립한 확률과정에 의해 형성되는 것이고, 재현성, 균일성에 있어서 문제가 있다.
한편, 본 실시형태 4의 결정화 방식에 있어서는, 도6에 나타낸 것과 같이 프라이머리 쇼트(22)에서 형성된 단결정 입자의 일부가 겹쳐지고, 차쇼트(23), 차쇼트(도시생략)와 함께 결정화가 한층 더 행해진다. 최초의 프라이머리 쇼트(22)에 있어서는, 확률과정이 지배하는 요인이 강하게 지배하지만, 차쇼트(23) 이후에 있어서는, 이미 결정화된 영역과 결정성장의 기점(14)이 접해 있기 때문에, 이미 결정성장을 위한 종(seed)이 존재하게 되고, 래터럴 성장은 그 종과 함께 성장한다. 즉, 실리콘의 용융-응고의 준평형상태로부터의 성장에 지배되고, 재현성, 균일성이 비약적으로 개선되게 된다.
이와 같이, 단결정 영역(15)의 고밀도화를 위해 실시형태 1에서 서술한 광원의 개념을 이용함으로써 빔의 성형 및 변형이 가능해지기 때문에, 진폭변조 마스크(5), 위상 쉬프터(8), 및 래터럴 성장의 거리 정도의 스텝 앤드 리피트에 의해 띠형상의 단결정 영역(15)이 형성된다.
게다가, 본 실시형태 4의 반도체 박막의 형성방법은 청구항 3에 대응하고, 상기 성장의 거리 정도의 피치(전송 피치(20))로 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직이고, 선행하는 제1 쇼트(22)에, 상기 제1 쇼트에 이어지는 제2 쇼트(23)를 일부 중첩시킴으로써, 띠형상의 단결정 영역(15)을 형성한다.
이상 본 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어서 각종 변경이 가능한 것은 물론이다. 예를 들어, 상기 실시형태 1∼3에서는 절연재로 이루어지는 기층으로서 유리기판 등의 비정질 기판(9)을 이용하였지만, 이에 한정되지 않을 뿐만 아니라, 예를 들어 세라믹, 플라스틱 등이 각종 투명 또는 불투명한 절연물질제의 기층을 사용할 수 있다. 또한, 상기 기층 상에 설치하는 비단결정 반도체층(10)으로는, 비정질 반도체층을 형성해도 좋고, 또는 이미 미세 입경의 단결정이 형성되어 있는 다결정 반도체층을 형성하고, 그것을 재결정화시켜 본 발명에 따른 반도체 박막을 형성해도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유리기판 등의 비정질 기판 상에 임의의 위치에 임의의 피치로 단결정 영역을 형성할 수 있는 기술이 가능해지고, 요구되는 회로의 스펙으로부터 결정되는 반도체 박막의 성능이나 설계 룰에 따라 적응 가능한 단결정 어레이 형성의 기반기술을 실현할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
도1(a)는 본 발명의 실시형태 1의 반도체 박막의 형성방법 및 장치를 설명하는 도면이고, (b)는 (a)의 일부 확대 상세도이다.
도2(a)는 도1(a)의 더 구체적인 구성을 나타내는 도면이고, (b)는 진폭변조 마스크 제작용 Si(O, C, N)계 박막의 조성과 흡수단 파장을 나타낸 도면이다.
도3(a)는 본 발명의 실시형태 2를 설명하는 도면이고, (b)는 진폭변조 마스크 제작용 Si(O, C, N)계 박막의 조성과 흡수단 파장을 나타낸 도면이다.
도4(a)는 본 발명의 실시형태 3을 설명하는 도면이고, (b)는 위상 쉬프터 제작용 Si(O, C, N)계 박막의 조성과 흡수단 파장을 나타낸 도면이다.
도5(a)는 본 발명의 실시형태 3을 설명하는 도면이고, (b)는 (a)의 일부 확대 상세도이다.
도6은 본 실시형태 3을 더 상세하게 설명하는 도면이다.
도7은 제1 종래기술을 설명하는 도면이다.
도8은 도6의 제1 종래기술에 있어서의 광학시스템을 나타낸 도면이다.
도9(a)는 제2 종래기술을 설명하는 도면이고, (b)는 (a)의 일부 확대 상세도이다.
도10은 제2 종래기술에 있어서의 레이저 조사 광학시스템을 나타낸 도면이다.
도11(a)는 제2 종래기술에 있어서의 광 변조 광학시스템을 나타낸 도면이고, (b)는 (a)의 일부 확대 상세도이다.
* 도면의 주요부호에 대한 설명 *
1, 71, 91 : 엑시머레이저(광원) 2, 72, 92 : 출사 빔
3, 73 : 호모디나이저
4, 7, 74 : 라인 빔(균일화된 레이저광)
5 : 진폭변조 마스크 6, 82 : 투사 광학시스템
8, 23, 94, 95 : 위상 쉬프터 9, 75, 96 : 비정질 기판
10, 76, 97 : 비(非)단결정 반도체층 11, 77 : 결정화된 반도체층
12 : 단결정 어레이(array)
13 : 진폭변조 후의 광강도 분포
14, 98 : 결정성장의 기점 15 : 단결정 영역
16 : 레이저 조사시의 온도분포 17 : 융점
18 : 광흡수 도트(dot) 19 : 마스크
20 : 전송 피치
21 : 프라이머리 쇼트(제1 쇼트)
22 : 차(次)쇼트(shot)(제2 쇼트) A : 기판 주사방향
B : 기판 주사방향에 수직인 방향 C : 래터럴(lateral) 성장방향
81 : 플라이아이 렌즈 90 : 엑시머레이저 광
93 : 빔 강도 변환 광학시스템 99 : 단결정 입자
100 : 마스크(조리개)

Claims (11)

  1. 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직임으로써 상기 비단결정 반도체층을 결정화하는 반도체 박막의 형성방법에 있어서,
    상기 빛의 광강도 분포를 균일화하고;
    상기 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭을 변조하고;
    상기 진폭이 변조된 빛을 상기 기층 상에 형성된 상기 비단결정 반도체층 상에 투사하고; 그리고
    상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만들고, 결정성장의 기점을 생성하고, 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향을 따라 결정을 형성하여 단결정 영역을 형성하는;
    단계들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성방법.
  2. 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직임으로써 상기 비단결정 반도체층을 결정화하는 반도체 박막의 형성방법에 있어서,
    상기 빛의 광강도 분포를 균일화하고;
    상기 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭을 변조하고;
    상기 진폭이 변조된 빛을 1 mm 이하의 위치에 설치된 상기 기층 위에 형성된 상기 비단결정 반도체층 위에 입사시켜 조사하고; 그리고
    상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만들고, 결정성장의 기점을 생성하고, 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향을 따라 결정을 형성하여 단결정 영역을 형성하는
    단계들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성장 거리 정도의 피치로 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직이고, 선행하는 제1 쇼트에 상기 제1 쇼트에 이어지는 제2 쇼트를 일부 겹침으로써, 띠형상의 단결정 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성방법.
  4. 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직임으로써 상기 비단결정 반도체층을 결정화하기 위한 반도체 박막의 형성장치에 있어서,
    상기 빛을 발하는 광원;
    상기 광원으로부터 발생되는 빛의 광강도 분포를 균일화하는 호모디나이저;
    상기 호모디나이저의 출사광로에 설치된, 상기 호모디나이저에 의해 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭을 변조하는 진폭변조 수단;
    상기 호모디나이저의 출사광로에 설치된, , 상기 진폭변조 수단에 의해 진폭이 변조된 빛을 상기 기층 상에 형성된 상기 비단결정 반도체층 상에 투사하는 투사 광학시스템과;
    상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만드는 수단; 및
    상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직이는 수단;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 진폭변조 수단은 광흡수 마스크인 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단은 위상 쉬프터인 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단은 광흡수 도트를 갖는 마스크인 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성장치.
  8. 절연재로 이루어지는 기층 상에 비단결정 반도체층을 형성하고, 상기 비단결정 반도체층에 빛을 조사하고, 상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직임으로써 상기 비단결정 반도체층을 결정화하기 위한 반도체 박막의 형성장치에 있어서,
    상기 빛을 발하는 광원;
    상기 광원으로부터 발생되는 빛의 광강도 분포를 균일화하는 호모디나이저;
    상기 호모디나이저에 의해 광강도 분포가 균일화된 빛의 진폭이 상기 빛의 상기 기층에 대한 상대운동 방향으로 증가하도록 진폭 변조를 행하는 진폭변조 수단;
    상기 빛의 조사면 내에서 온도가 낮은 점을 만드는 수단; 및
    상기 빛과 상기 기층을 상대적으로 움직이는 수단;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 진폭변조 수단 겸 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단이 광흡수 도트를 갖는 위상 쉬프터인 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성장치.
  10. 제4항 또는 제8항에 있어서, 상기 진폭변조 수단과 상기 온도가 낮은 점을 만드는 수단과의 위치조정을 행하는 위치조정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 위치조정 수단은 얼라이먼트용 레이저빔과 얼라이먼트 마크를 이용한 위치조정 수단인 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 형성장치.
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