KR100825701B1 - 레이저 어닐링 장치 - Google Patents

레이저 어닐링 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100825701B1
KR100825701B1 KR1020070029416A KR20070029416A KR100825701B1 KR 100825701 B1 KR100825701 B1 KR 100825701B1 KR 1020070029416 A KR1020070029416 A KR 1020070029416A KR 20070029416 A KR20070029416 A KR 20070029416A KR 100825701 B1 KR100825701 B1 KR 100825701B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
fiber
optical
laser beam
optical system
Prior art date
Application number
KR1020070029416A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070096958A (ko
Inventor
히로유키 모리타
Original Assignee
레이저프론트 테크놀로지스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 레이저프론트 테크놀로지스 가부시키가이샤 filed Critical 레이저프론트 테크놀로지스 가부시키가이샤
Publication of KR20070096958A publication Critical patent/KR20070096958A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100825701B1 publication Critical patent/KR100825701B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0732—Shaping the laser spot into a rectangular shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0911—Anamorphotic systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0994—Fibers, light pipes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 레이저 어닐링 장치는, Q 스위칭 작용을 갖는 레이저 발진기, 레이저 발진기 (laser oscillator) 로부터 출사되는 레이저 빔을 복수개의 레이저 빔으로 분할하는 1개 또는 복수개의 부분 반사 미러, 부분 반사 미러에 의해 분할된 복수개의 레이저 빔을 각각 전송하고, 각 출사단 (emission end) 이 일방향으로 직선상에 배열되는 복수개의 광섬유, 광섬유로부터 출사되는 복수개의 레이저 빔을 합성하고 균질화하는 제1 광학 시스템, 및 제1 광학 시스템으로부터 출사되는 레이저 빔을, 피가공면 (workpiece surface) 상에, 가로방향이 길고 세로방향이 짧은 빔 형상을 가진 직사각형 레이저 빔으로서 집광하는 제2 광학 시스템을 구비한다. 결과적으로, Q 스위칭 작용을 갖는 Nd:YAG 레이저 등의 제2 고조파와 같은 그린 레이저가 가열 광원으로서 사용된다. 따라서, 레이저 증폭기 또는 고주파수 발생장치를 필요로 하지 않는 고품질의 가공 성능을 갖는 소형의 레이저 어닐링 장치를 얻을 수 있다.
레이저 어닐링 장치, 광섬유

Description

레이저 어닐링 장치{LASER ANNEALING APPARATUS}
도 1은 종래의 레이저 어닐링 장치의 구성의 일례를 도시한 개략도.
도 2a는 종래의 레이저 광을 선형 형태로 변환하기 위한 광학 시스템의 구성을 도시한 측면도, 그리고 도 2b는 그 평면도.
도 3은 종래의 레이저 어닐링 장치를 도시한 개략도.
도 4는 종래의 레이저 장치의 구성을 도시한 개략도.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 구성을 도시한 개략도.
도 6은 선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 의 구성의 일례를 도시한 개략도.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태를 구성하는 레이저 어닐링 장치를 전체적으로 도시한 개략도.
도 8은 본 발명의 제4 실시형태를 구성하는 레이저 어닐링 장치에 있어서 광섬유의 배열의 일례를 도시한 개략도.
도 9는 도 8에 도시한 광섬유의 배열에 의해 얻어진 레이저 펄스 파형의 일례를 도시한 그래프.
도 10은 본 발명의 제6 실시형태에 따른 레이저 어닐링 장치에 있어서 광섬유의 배열의 일례를 도시한 개략도.
도 11은 도 10에 도시한 광섬유의 배열에 의해 얻어진 레이저 펄스 파형의 일례를 도시한 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1-1 내지 1-k ; 레이저 발진기 (laser oscillator)
2-1 내지 2-m ; 부분 반사 미러
3 ; 전반사 미러
4-1 내지 4-n ; 섬유 커플링 렌즈
5-1 내지 5-n ; 광섬유
6 ; 선형 빔 형성 광학 시스템
7-1 내지 7-k ; 긴 측의 시준 원통형 렌즈
8 ; 짧은 측의 시준 원통형 렌즈
9 ; 긴 측의 합성 및 집광 원통형 렌즈
10 ; 판형상 광학 도파관
11 ; 긴 측의 시준 원통형 렌즈
12 ; 긴 측의 집광 원통형 렌즈
13 ; 짧은 측의 집광 원통형 렌즈
14 ; 선형 빔
15-1 내지 15-n ; 레이저 발진기
16 ; 2축 동작 스테이지
17 ; 스테이지
18 ; 비정질 실리콘 기판
19 ; 폴리실리콘
101 ; 가느다란 광섬유 세트
102 ; 중간 광섬유 세트
103 ; 두꺼운 광섬유 세트
110 ; 합성 레이저 펄스 강도 분포
111 ; 가느다란 광섬유 세트에 의한 레이저 펄스 강도 분포
112 ; 중간 광섬유 세트에 의한 레이저 펄스 강도 분포
113 ; 두꺼운 광섬유 세트에 의한 레이저 펄스 강도 분포
201 ; 레이저 발진기
202 ; 선형 빔 형성 광학 시스템
203 ; 2축 동작 스테이지
204 ; 비정질 실리콘 기판
205 ; 폴리실리콘
206 ; 레이저 빔
207 ; 선형 빔
208 ; 스테이지
300 ; 광학 시스템
301 ; 레이저 발진기
302 ; 원통형 렌즈 어레이
303, 304, 305, 307 ; 원통형 렌즈
306 ; 미러
308 ; 슬릿
309 ; 조사면
310 ; 스테이지
311 ; 기판
400 ; 레이저 발진기
401 ; 마스터 레이저
402 ; 빔 익스팬더 (beam expander)
402a, 402b; 렌즈
403 ; 마이크로렌즈 어레이
404-1 내지 404-N ; 광섬유 증폭기
405-1 내지 405-N ; 섬유결합형 여기 레이저 광원 (fiber-coupled excitation laser light source)
406-1 내지 406-N ; 여기 광 전파용 광섬유 (excitation light propagating optical fiber)
407 ; 제3 고조파 발생장치
408 ; 조명 광원 시스템
414-1 내지 414-N ; 광섬유 커플러
일본 공개특허 공보 제2001-156017호
일본 공개특허 공보 제2002-280324호
본 발명은 레이저 어닐링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 저온 폴리실리콘 TFT (박막 트랜지스터) 의 결정화 어닐링 공정 등에 사용하기 적합한 레이저 어닐링 장치에 관한 것이다.
저온 폴리실리콘 TFT의 결정화 어닐링 공정에 있어서, XeCl 레이저가 가열 광원으로서 널리 사용되고 있다. 최근에는, Q 스위칭 작용을 갖는 Nd:YAG (이트륨 알루미늄 가닛; yttrium aluminum garnet) 레이저의 제2 고조파로 대표되는 높은 피크의 파워를 갖는 그린 레이저가, 가열 광원으로서 사용될 수 있다는 사실이 상당히 주목받고 있으며, 이는 이러한 레이저가 보다 낮은 러닝 비용 (running cost) 으로 보다 큰 결정 성장을 달성할 수 있기 때문이다. 높은 피크의 파워를 갖는 그린 레이저를 사용하는 어닐링 공정에서는, 레이저 빔이 선형 빔으로서 형성되어 기판 상으로 조사되는 시스템이 가장 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 레이저 어닐링 장치의 구성의 일례를 도시한 개략도이다. 종래의 장치에서는, 레이저 발진기 (201; laser oscillator) 로부터 출사되는 레이저 빔(206) 이 선형 빔 형성 광학 시스템 (202) 으로 직접 도입된다. 선형 빔 형성 광학 시스템 (202)은 제자리에 고정되어 있으며, 레이저 빔 (206) 은 미러 (mirror) 등을 사용하여 전파된다. 긴 방향으로는 빔 강도가 균일하며, 짧은 방향으로는 빔이 직접 집광된다. 레이저 빔 (206) 은 선형 빔 형성 광학 시스템 (202) 에 의해 선형 빔 (207) 으로 변환된다. 선형 빔 (207) 은 스테이지 (208) 상에 탑재된 비정질 실리콘 기판 (204; amorphous silicon substrate) 상으로 조사되며, 레이저 빔 (207) 이 조사되는 비정질 실리콘 기판 (204) 부위는 폴리실리콘 (205) 으로 개질된다. 레이저 발진기 (201) 는 이축 동작 스테이지 (203) 상에 탑재되어 있으며, 이축 동작 스테이지 (203) 를 2차원으로 스캐닝함으로써 비정질 실리콘 기판 (204) 의 전체면에 선형 빔 (207) 이 조사된다.
예컨대, 일본 공개특허 공보 제2001-156017호에는, 선형 빔 형성 광학 시스템 (202) 의 일례로서, 레이저 광 선형 빔 형성 방법 및 이 방법을 사용한 레이저 어닐링 장치가 개시되어 있다. 도 2a는 일본 공개특허 공보 제2001-156017호에 개시된 선형 레이저 빔을 형성하는 광학 시스템 (300) 의 구성을 도시한 측면도이다. 도 2b는 그 평면도, 그리고 도 3은 레이저 어닐링 장치를 도시한 개략도이다. 레이저 발진기 (301) 로부터 출사되는 레이저 광은 원통형 렌즈 어레이 (302; cylindrical lens arrary)에 의해 세로방향으로 분할된다. 세로방향으로 분할된 레이저 광은 원통형 렌즈 어레이 (303) 에 의해 가로방향으로 더 분할된다. 구체적으로, 레이저 발진기 (301) 로부터 출사된 레이저 광은 원통형 렌즈 어레이 (302) 및 원통형 렌즈 어레이 (303) 에 의해 매트릭스 형상으로 분할된다.
그후, 레이저 광은 원통형 렌즈 (304) 에 의해 일시적으로 집광된다. 이 경우, 광은 원통형 렌즈 (304) 다음에 바로 즉시 원통형 렌즈 (305) 를 통과한다. 그후, 광은 미러 (306) 에 의해 반사되어, 원통형 렌즈 (307) 를 통과하며, 슬릿 (308) 을 통과하여 조사면 (309) 에 도달한다. 이 경우, 조사면 (309) 에 투영된 레이저 광은 선형 조사면을 나타낸다. 구체적으로, 원통형 렌즈 (307) 를 통과하는 레이저 광의 단면 형상은 선형이다. 슬릿 (308) 은 길이 방향으로의 선형 레이저 광의 길이를 조절하기 위해 사용된다.
이 선형 변환된 레이저 광의 빔 형상의 짧은 방향에서의 균질화는 원통형 렌즈 어레이 (302) 및 원통형 렌즈 (304, 307) 에 의해 달성된다. 또한, 긴 방향에서의 균질화는 원통형 렌즈 어레이 (303) 및 원통형 렌즈 (305) 에 의해 달성된다. 이와 같이 균일해진 레이저 광의 선형 빔은 이동 스테이지 (310) 상에 탑재된 기판 (311) 상으로 조사된다.
그러나, 도 1에 도시된 레이저 발진기 (310) 가 매우 높은 출력을 가질 경우, 또는 복수개의 레이저 발진기 (201) 가 장착된 경우에는, 선형 빔 형성 광학 시스템 (202) 을 포함하는 광학 시스템의 전체 중량은 수백 킬로그램에 이른다. 또한, 레이저 발진기 (201) 를 포함하는 광학 시스템의 배향을 고려하면, 선형 빔 형성 광학 시스템 (202) 의 스캐닝은 안정성이 결여되고, 유연성 (flexibility) 이 부족하며, 현실적이지 않다. 따라서, 이제는 선형 빔 형성 광학 시스템 (202) 대신에 비정질 실리콘 기판 (204) 을 스캐닝하는 시스템이 사용되고 있다 (예컨대, 일본 공개특허 공보 제2001-156017호 참조).
광섬유를 통해 레이저 빔을 전파함으로써 광학 시스템의 유연성을 개선하는 방법이 또한 고려될 수 있다. 그러나, 레이저 발진기의 출력이 증가함에 따라, 레이저 파워 밀도에 대한 광섬유의 손상 한계 때문에 광섬유를 손상시킬 우려가 있으며, 작은 직경의 광섬유를 사용하는 것이 어려워진다. 따라서, 선형 빔의 빔 형상의 짧은 방향으로 집광시키기 위해서는, 매우 높은 배율의 축소 광학 시스템이 필요하다. 그러나, 이러한 광학 시스템의 실제 제조는 매우 어렵다. 또한, Q 스위칭에 의해 동작하는 레이저 발진기의 경우, 레이저 펄스 파형 및 공간적 강도 분포를 임의로 제어하는 것은 어려우므로, 항상 가공을 위해 최적인 조건을 얻을 수 있는 것은 아니다.
최근에는, 이러한 문제를 해결하기 위한 방법이 일본 공개특허 공개 제2002-280324호 (4 내지 10 페이지 및 도 1) 에 제안되어 있다. 이 방법에서는, 근적외선영역에서 발진하는 레이저를 복수개의 섬유에 의해 분해 전파하여서, 그 광을 섬유 증폭기에 의해 증폭하여 제3 고조파로 변환하고, 그후 그 광은 선형 빔으로 형성되어 (기판에) 조사된다.
일본 공개특허 공개 제2002-280324호에 개시된 레이저 장치의 구성이 도 4에 도시되어 있다. 예컨대, 이 레이저 장치 (400) 는 914nm의 발진 파장을 갖는 근적외선 마이크로칩 레이저로 구성되며, 파장 914nm 및 펄스폭 0.5ns를 갖는 기준 레이저 펄스 광 (RPref) 을 출사하는 레이저 광원으로서의 마스터 레이저 (401); 초점을 일치시킨 2개의 렌즈 (402a, 402b) 를 포함하는 빔 익스팬더 (402; beam expander); 빔 익스팬더 (402) 에 의해 큰 직경의 평행 광선 다발로 변환된 기준 레이저 펄스 광 (RPref) 을 N개의 광 빔으로 분할하는 마이크로렌즈 어레이 (403); 전파되는 분할된 기준 레이저 펄스 광 빔 (DRPref1 내지 DRPrefN) 을 증폭하며, 또 한 분할된 기준 레이저 펄스 광 빔 (DRPref1 내지 DRPrefN) 의 펄스폭인 0.5ns의 전파 지연시간을 얻도록 그 길이가 설정된 광섬유 증폭기 (404-1 내지 404-N); 섬유결합형 여기 레이저 광원 (405-1 내지 405-N; fiber-coupled excitation laser light source); 여기 광 전파용 광섬유 (406-1 내지 406-N; excitation light propagating optical fiber); 광섬유 증폭기 (404-1 내지 404-N) 의 타단면으로부터 출사되어 파장 914nm를 갖는 분할된 기준 레이저 펄스 광 빔 (DRPref1 내지 DRPrefN) 을 수신하며, 파장 305nm 및 펄스폭 0.5ns를 갖는 제3 고조파 (TRD1 내지 TRDN) 를 발생시키는 제3 고조파 발생장치 (407); 및 제3 고조파 발생장치 (407) 에서 파장 변환에 의해 얻어진 N개의 제3 고조파 (TRD1 내지 TRDN) 의 레이저 펄스 광이 평행하게 연속하여 배치되며, 소위 시간 다중화 (time multiplexing) 되고 펄스폭 0.5ns를 갖는 기준 레이저 펄스 광 (RPref)의 펄스폭의 적어도 N배인 펄스폭을 가진 펄스 광이 출사되는 조명 광학 시스템 (408) 을 구비한다.
빔 익스팬더 (402) 및 마이크로렌즈 어레이 (403) 에 의해 광파 분할 수단이 구성되며, 제3 고조파 발생장치 (407) 및 조명 광학 시스템 (408) 에 의해 광 합성 수단이 구성된다. 또한, 여기 레이저 광원 (405-1 내지 405-N), 여기 광 전파용 광섬유 (406-1 내지 406-N), 및 광섬유 커플러 (414-1 내지 414-N) 에 의해 여기 광 공급 수단이 구성된다.
또한, 일본 공개특허 공보 제2002-280324호에는, 파장 308nm를 갖는 XeCl 엑시머 레이저를 사용하여 TFT를 어닐링하기 위해 필요한 에너지밀도 (fluence) 가 수백 J/㎠이고, 그 펄스폭이 약 20ns인 것이 기재되어 있다. 또한, 일본 공개 특허 공보 제2002-280324호에는, 상술한 필요한 에너지밀도를 얻기 위해, 파장 914nm 및 펄스폭 0.5ns인 마이크로칩 레이저를 마스터 레이저로서 사용할 때, 광섬유 증폭기 (404-1 내지 401-N) 에 의해 파장 914nm를 갖는 분할된 기준 레이저 펄스 광 빔 (DRPref1 내지 DRPrefN) 을 증폭하고, 제3 고조파 발생장치 (407) 에 의해 이들 증폭된 레이저 펄스 광 빔을 파장 305nm 및 펄스폭 0.5ns인 제3 고조파 (TRD1 내지 TRDN) 으로 변환할 필요가 있다고 기재되어 있다.
그러나, 일본 공개특허 공보 제2002-280324호에 개시된 레이저 장치에서는, 상술한 바와 같이, 파장 914nm를 갖는 분할된 기준 레이저 펄스 광 빔 (DRPref1 내지 DRPreffN) 을 광섬유 증폭기 (404-1 내지 404-N) 에 의해 수십 MW/㎟ 이상의 파워 밀도로 증폭할 필요가 있다. 또한, 제3 고조파 발생장치 (407) 에 의해 제3 고조파로 변환시에 충분한 변환효율을 얻을 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은, Q 스위칭 작용 등을 갖는 Nd:YAG의 제2 고조파와 같은 높은 피크의 파워를 가진 그린 레이저를 가열 광원으로서 사용할 경우에도, 가느다란 광섬유에 의해 레이저 파워를 전송할 수 있게 하고, 그리하여 레이저 증폭기 또는 고주파수 발생장치의 필요 없이도 고품질의 가공을 가능하게 하는 소형의 레이저 어닐링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 레이저 어닐링 장치는, Q 스위칭 작용을 갖는 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔을 복수개의 레이저 빔으로 분할 하기 위한 1개 또는 복수개의 부분 반사 미러; 상기 부분 반사 미러에 의해 분할된 복수개의 레이저 빔을 각각 전송하고, 각 출사단 (emission end) 이 일방향으로 직선상에 배열되는 복수개의 광섬유; 상기 광섬유로부터 출사되는 복수개의 레이저 빔을 합성하고 균질화하는 제1 광학 시스템; 및 상기 제1 광학 시스템으로부터 출사된 레이저 빔을, 피가공면 상에, 가로방향이 길고 세로방향이 짧은 빔 형상을 가진 직사각형 레이저 빔으로서 집광하는 제2 광학 시스템을 포함한다.
상기 광섬유가 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 서로 다른 길이로 설정되어 있으며; 상기 광섬유의 출사단에서 출사 레이저 빔의 광학 전파 지연량은 서로 다르고; 레이저 빔 파형은 상기 레이저 발진기로부터 출사될 때에의 파형과 다를 수 있다.
복수개의 레이저 발진기가 제공될 수 있으며, 상기 광섬유는 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 상기 복수개의 레이저 발진기에 접속될 수 있고, 상기 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍을 조절하여, 상기 광섬유로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 파형을 시간에 따라 다르게 할 수 있다.
상기 부분 반사 미러의 반사율을 서로 다르게함으로써, 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 상기 광섬유에 입사하는 레이저 빔의 강도를 서로 다르게 할 수 있다.
상기 광섬유의 코어 직경은 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 변화될 수 있으며, 상기 제2 광학 시스템에 의해 집광되는 레이저 빔의 빔 형상의 짧은 세로방향에서의 빔 강도 분포를 조절할 수 있다.
상기 광섬유의 출사단은 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 상기 일방향에 수직인 방향으로 시프트될 수 있으며, 상기 레이저 빔의 펄스 파형은 상기 제2 광학 시스템에 의해 집광된 빔 형상의 짧은 세로방향으로 시프트될 수 있다.
1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 코어 직경을 변화시킴으로써, 상기 레이저 빔의 빔 형상의 짧은 세로방향에서의 빔 강도 분포를 조절할 수 있으며, 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 상기 일방향에 수직인 방향으로 출사단이 시프트되도록 상기 출사단을 배열함으로써, 상기 레이저 빔의 펄스 파형이 상기 빔 형상의 상기 짧은 세로방향으로 시프트될 수 있다.
본 발명에 있어서, Q 스위칭 작용을 갖는 Nd:YAG 레이저의 제2 고조파와 같은 높은 피크의 파워를 가진 그린 레이저가, 저온 폴리실리콘 TFT 의 결정화 어닐링 공정에서의 가열 광원으로서 사용될 경우에도, 가느다란 광섬유의 단면 (端面) 을 손상시키지 않고 레이저 파워 전송을 달성할 수 있다. 따라서, 레이저 증폭기 또는 고주파수 발생장치를 필요로 하지 않는 고품질의 가공 성능을 갖는 레이저 어닐링 장치를 실현할 수 있으며, 상기 레이저 어닐링 장치의 동작 스테이지가 소형화될 수 있다.
(실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 구성을 도시한 개략도이다. 먼저, Q 스위칭에 의해 동작하는 k개의 (k는 자연수) 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 가 나란히 배치되어 있으며, k개의 레이저 발진기 (1-1 내 지 1-k)로부터 출사되는 높은 피크의 파워를 갖는 k개의 레이저 빔의 (광학적) 전방에는, 각각의 표면에 유전체 다층막이 형성되어 임의의 반사율을 가지는 m개의 (m은 자연수, m>k) 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 및 복수개의 전반사 미러 (3) 가 배치된다. 본 실시형태에 있어서, k개의 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍은 모두 동기하고 있으며, m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 는 모두 동일한 반사율을 가진다.
k개의 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 로부터 출사되는 k개의 레이저 빔은, m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 에 의해 임의의 강도를 갖는 n개의 (n은 자연수, n>k) 광 경로의 레이저 빔으로 분할되어, m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 및 복수개의 전반사 미러 (3) 에 의해 n개의 커플링 렌즈 (4-1 내지 4-n) 에 입사되게 된다. 본 실시형태에 있어서, n개의 광 경로를 따른 레이저 빔은 모두 동일한 강도를 가진다.
또한, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 는, n개의 광 경로로 분할된 각각의 레이저 빔이 n개의 커플링 렌즈 (4-1 내지 4-n) 에 의해 집광되는 면 상에 n개의 레이저 빔에 대응하여 배치된다. 본 실시형태에 있어서, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 는 모두 동일한 코어 직경을 가진다.
이들 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 코어 직경 및 분할 개수 n 은, k개의 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 의 출력, 가공이 이루어지는 면 (비정질 실리콘 기판) 에 조사하는 선형 빔의 소망하는 선폭, 사용된 광섬유에 의해 전송될 수 있는 파워 밀도의 상한 등에 기초하여 임의로 최적화된다. 이 경우, 레이저 빔 강도 가 광섬유의 단면의 손상 임계값 (damage threshold value) 에 의해 제약되는 범위 내에 있다면, 1대의 레이저 발진기에 대해서 1개의 광섬유에 의한 전송이 가능하다.
그러나, 일반적으로 고출력 레이저 빔의 전파를 위해 석영 광섬유가 사용되며, 펄스폭 10ns를 갖는 레이저 빔에 대하여, 이러한 광섬유의 단면에 대한 손상 임계값은 SI (step index) 광섬유의 경우 약 100MW/㎟ 이고, GI (grated index) 광섬유의 경우 약 1MW/㎟ 이다. 한편, Q 스위칭 작용을 갖는 Nd:YAG 레이저의 제2 고조파 발진기의 레이저 출력은 펄스폭 수십 ns에서 수백 KW를 초과하는 매우 높은 피크의 파워를 가진다. 따라서, 예컨대, 코어 직경이 약 100㎛인 광섬유를 사용한 전파를 시도할 경우, 단면에 대한 손상의 위험이 있으며, 산업상의 용도로서 안정적으로 사용하기 어렵다.
따라서, 본 실시형태에 있어서, Q 스위칭에 의해 동작하는 k개의 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 로부터 출사되는 높은 피크의 파워를 갖는 k개의 레이저 빔이, 그 각각의 면에 유전체의 다층막이 제공된 임의의 반사율을 갖는 m개의 부분 반사 미러 (2-2 내지 2-m) 에 의해 광섬유 전송을 실질적으로 수행할 수 있는 레이저 파워 밀도를 갖는 n개의 레이저 빔으로 분할된다. 이들 n개의 레이저 빔이 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 로 도입됨으로써, 광섬유 단면을 손상시키지 않고 안정적으로 사용할 수 있다.
또한, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 는 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 서로 다른 길이로 설정되어 있으며, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사면에 서 광학 전파 지연은 서로 다르며, 레이저 펄스 파형에 전파 지연이 발생된다. 예컨대, 굴절률 1.45를 갖는 석영 광섬유를 사용할 경우, 약 20cm의 섬유 길이차에 의해 1 ns의 광학 레이저 펄스 파형의 지연시간이 발생될 수 있다. 따라서, 섬유 길이를 조절함으로써 ns 차원 (order) 의 펄스 파형의 전파 지연 제어를 용이하게 실현할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 (광학적) 전방에는, 광섬유 (5-1 내지 5-n) 로부터 출사되는 n개의 레이저 빔을 합성하고 균질화하는 제1 광학 시스템 (긴 측의 시준 원통형 렌즈 (7-1 내지 7-n; long-side collimating cylindrical lens), 짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8), 긴 측의 합성 및 집광 원통형 렌즈 (9), 및 판형상 광학 도파관 (10)), 및 제1 광학 시스템으로부터 출사되는 레이저 빔을 피가공면 (workpiece surface) 상에 가로방향이 길고 세로방향이 짧은 직사각형 레이저 빔으로서 집광하는 제2 광학 시스템 (긴 측의 시준 원통형 렌즈 (11), 긴 측의 집광 원통형 렌즈 (12), 및 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13)) 을 포함하는 선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 이 배치된다.
짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로부터 출사된 레이저 빔의 형상은 가로방향이 길고 세로방향이 짧은 직사각형 형상이다. 도면에 도시된 예에서, 가로방향은 수평방향이다. 이 빔 형상은 가로방향이 길고 세로방향이 짧기 때문에, 긴 방향이 레이저 빔 길이이고, 세로방향의 선폭 방향 (짧은 방향) 이 빔 폭이다.
도 6은 선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 의 구성의 일례를 도시한 개략도이다. n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단은 일방향으로 직선상에 배치된다. 본 실시형태에 있어서, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단의 배열 방향 (상술한 단일 방향) 과 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로부터 선형 빔 (14) 의 빔 형상의 긴 방향이 일치하고 있다. 또한, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n)의 (광학적) 전방에는, 동일한 광학 축 상에 n개의 광섬유에 대응하는 n개의 긴 측의 시준 원통형 렌즈 (7-1 내지 7-n) 가 배치되고, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 로부터 출사되는 레이저 빔은, n개의 레이저 빔에 대응하는 n개의 긴 측의 시준 원통형 렌즈 (7-1 내지 7-n) 에 의해 긴 배열 방향으로 각각의 방식으로 시준된다.
n개의 긴 측의 시준 원통형 렌즈 (7-1 내지 7-n) 에 의해 긴 배열 방향으로 각각의 방식으로 시준된 n개의 레이저 빔의 (광학적) 전방에는, 동일한 광학 축 상에 짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8) 가 배치되며, n개의 레이저 빔은 짧은 배열 방향으로 각각의 방식으로 시준된다.
긴 배열 방향 및 짧은 배열 방향으로 각각의 방식으로 시준된 n개의 레이저 빔의 (광학적) 전방에는, 동일한 광학 축 상에 긴 측의 합성 및 집광 원통형 렌즈 (9) 가 배치된다. 결과적으로, 레이저 빔은 (광학적) 전방에 또한 배치된 판형상 광학 도파관 (10) 에 의해 긴 방향으로 집광된다. 따라서, (광학적) 전방에 더 배치된 판형상 광학 도파관 (10) 에 의해 집광되는 레이저 빔은, 판형상 광학 도파관 (10) 내부에서 임계 반사를 반복하면서 지그재그 방식으로 전파됨으로써 긴 방향으로 균질화된다. 또한, 짧은 방향에 있어서, 레이저 빔은 판형상 광학 도파관 (10) 의 내부를 통해 실질적으로 평행 광선으로서 전파된다. n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 코어 직경 및 출사 NA (개구수; numerical aperture) 에 의해 결정되는 빔 에어리어 (beam area) 가 유지된다. 판형상 광학 도파관 (10) 대신에 마이크로렌즈 어레이 (플라이아이 렌즈; fly-eye lens) 등을 사용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 로부터 출사되는 레이저 빔은, 긴 측의 시준 원통형 렌즈 (7-1 내지 7-n), 짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8), 긴 측의 합성 및 집광 원통형 렌즈 (9), 및 판형상 광학 도파관 (10) 으로 구성된 제1 광학 시스템에 의해 긴 방향으로 균질화된다.
제1 광학 시스템에 의해 긴 방향으로 균질화된 레이저 빔의 (광학적) 전방에는, 동일 광학 축 상에 긴 측의 시준 원통형 렌즈 (11) 가 배치되며, 레이저 빔은 긴 측의 시준 원통형 렌즈 (11) 에 의해 긴 배열 방향으로 더욱 시준된다.
긴 측의 시준 원통형 렌즈 (11) 로부터 출사되는 레이저 빔의 (광학적) 전방에는, 긴 측의 집광 원통형 렌즈 (12) 가 배치되며, 레이저 빔은 긴 측의 집광 원통형 렌즈 (12) 에 의해 긴 방향으로 소망하는 레이저 빔 길이로 조절된다.
긴 방향으로 소망하는 레이저 빔 길이로 조절된 레이저 빔의 (광학적) 전방에는, 동일 광학 축 상에 짧 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 가 배치되며, 레이저 빔은 이 긴 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 에 의해 짧 방향으로 소망하는 선형 빔 폭 (선폭) 으로 조절된다. 이 경우, 짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8) 및 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 의 초점 거리의 비율은, 짧은 방향에서의 축소배율이 된다. n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 각각의 코어 직경과 짧은 방향에서의 축소배율의 곱은, 직사각형 선형 빔 (14) 의 짧은 방향에서의 폭 (선폭) 이 된다. 빔은 가로방향이 길고 세로방향이 짧으며, 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로부터 출사되어 (도시하지 않은) 비정질 실리콘 기판 상으로 조사된다.
따라서, 제1 광학 시스템에 의해 긴 방향으로 균질화된 레이저 빔은, 긴 측의 시준 원통형 렌즈 (11), 긴 측의 집광 원통형 렌즈 (12), 및 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로 구성된 제2 광학 시스템에 의해 피가공면 (비정질 실리콘 기판) 상에 소망하는 레이저 빔 길이 및 빔 폭 (선폭) 을 갖는 선형 빔 (14) 으로서 집광된다.
여기서, 레이저 빔에 의한 비정질 기판의 결정화 어닐링에 필요한 레이저 빔 선폭은 수십 ㎛이다. 짧은 방향에 있어서, 예컨대, 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 코어 직경이 100㎛인 경우, 폭 50㎛인 선형 빔을 조사하기 위해 필요한 축소 배율 (짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8) 및 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 의 비율) 은 1/2 배로서 용이하게 실현 가능하다. 한편, 단면 손상의 위험이 없도록 충분히 큰 코어 직경을 가진 1개의 광섬유를 사용함으로써 선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 으로 레이저 빔이 도입되어 선형 빔을 형성하는 방법에 있어서, 형성되는 선형 빔을 비정질 기판 상으로 조사할 때, (예컨대) 광섬유의 코어 직경이 1mm 인 경우에 빔을 폭 50㎛를 갖는 선형 빔으로 축소시키기 위해서는, 배율 1/20을 가진 축소 광학 시스템이 필요하다. 따라서, 광섬유로부터 출사시에 출사 NA가 큰 경우, 광학 시스템의 제조가 어렵다.
상술한 바와 같이, Q 스위칭에 의해 동작되는 k개의 레이저 발진기로부터 출사된 높은 피크의 파워를 갖는 k개의 레이저 빔이, 광섬유 전송을 실질적으로 수행 할 수 있는 레이저 파워 밀도를 갖는 n개의 광 경로를 따른 레이저 빔으로 분할되며, 이들 n개의 레이저 빔은 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 로 도입된다. 그리하여, 매우 높은 피크의 파워를 갖는 레이저 펄스의 경우에도 가느다란 광섬유에 의한 전송이 가능해진다. 또한, n개의 광섬유의 출사단이 긴 방향으로만 직선상에 배치되기 때문에, 짧은 방향에서의 빔 품질을 유지할 수 있으며, 짧은 방향에서의 저배율 축소 광학 시스템을 사용하여 소망하는 선폭 (수십 ㎛) 을 얻을 수 있다.
또한, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 는 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 서로 다른 길이로 설정되어 있으며, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단에서 출사 빔의 광학 전파 지연이 서로 다르고, 레이저 펄스 파형에 전파 지연이 생긴다. 결과적으로, 비정질 실리콘 기판 상으로 조사된 레이저 빔 (14) 은 이 전파 지연을 유지하는 레이저 펄스 파형을 가진다. 따라서, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 길이를 서로 다르게 함으로써 짧은 방향에서의 선형 빔 (14) 의 펄스 파형을 다르게 할 수 있다. 또한, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 각각의 길이를 동일하게 할 수 있다. 이 경우, k개의 레이저 발진기로부터 얻어진 레이저 펄스 파형은, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 로부터 출사된 후에도 더 이상의 변형 없이 재현된다.
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 레이저 어닐링 장치를 전체적으로 도시한 개략도이다. 도 7에서, 도 5 및 6에서와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 이 러한 요소의 상세한 설명을 생략한다. 먼저, Q 스위칭에 의해 동작하는 k개의 (k는 자연수) 레이저 발진기 (15-1 내지 15-k) 가 나란히 배치되며, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) (n은 자연수, n>k) 전체가 이들 k개의 레이저 발진기 (15-1 내지 15-k)의 각 일단에 접속되어 있다. 여기서, k개의 레이저 발진기 (15-1 내지 15-k) 는, 도 5에서 k개의 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 에서부터 m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m), 복수개의 전반사 미러 (3), 및 n개의 섬유 커플링 렌즈 (4-1 내지 4-n) 까지 이르는 부분의 기능을 이행한다.
n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 타단은 이축 동작 스테이지 (16) 상에 탑재된 선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 에 접속되어 있다. 선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 의 (광학적) 전방에는, 비정질 실리콘 기판 (18) 이 탑재된 스테이지 (17) 가 설치되어 있다.
k개의 (k는 자연수) 레이저 발진기 (15-1 내지 15-k) 가 k개의 레이저 빔을 출사하고, 이들 k개의 레이저 빔은 광섬유 전송을 실질적으로 수행할 수 있는 레이저 파워 밀도를 갖는 n개의 레이저 빔으로 분할된다. 또한, n개의 레이저 빔 출력은 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) (n은 자연수, n>k) 로 전송된다. n개의 레이저 빔은 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단으로부터 출사되어, 선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 에 입사된다.
선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 에 입사한 레이저 빔은 제1 광학 시스템에 의해 긴 방향에서 균질화되어, 스테이지 (17) 상에 탑재된 피가공면 (비정질 실리콘 기판 (18)) 으로 직사각형 레이저 빔 (선형 빔 (14)) 으로서 제2 광학 시스템에 의 해 집광된다. 빔은 가로방향이 길고 세로방향이 짧으며, 소망하는 레이저 빔 길이 및 빔 폭 (선폭) 을 가진 빔 형상을 하고 있다. 선형 빔 (14) 이 조사된 비정질 실리콘 기판 (18) 부위는 폴리실리콘 (19) 으로 개질된다.
본 실시형태의 레이저 어닐링 장치에 있어서, Q 스위칭에 의해 동작하는 k개의 레이저 발진기 (15-1 내지 15-k) 가 높은 피크의 파워를 갖는 k개의 레이저 빔을 출사시킨다. k개의 레이저 빔은 광섬유 전송을 실질적으로 수행할 수 있는 레이저 파워 밀도를 갖는 n개의 레이저 빔으로 분할된다. n개의 레이저 빔은 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 로 도입됨으로써 광섬유의 단면을 손상시키지 않고 안정적으로 사용 가능해진다. 광섬유를 사용함으로써 유연성이 향상되기 때문에, k개의 레이저 발진기 (15-1 내지 15-k) 를 고정하여 지지하고, 선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 을 이축 동작 스테이지 (16) 상에 탑재하고, 그리고 이축 동작 스테이지 (16) 를 스캐닝함으로써, 비정질 실리콘 기판 (18)의 전체면에 레이저 빔 (14) 을 조사할 수 있다. 결과적으로, 레이저 어닐링 장치의 안정성이 향상되며, k개의 레이저 발진기 (15-1 내지 15-k) 에 비해 중량이 가벼운 선형 빔 형성 광학 시스템 (6) 만을 이동시키기면 되므로 이축 동작 스테이지 (16) 를 소형으로 만들 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 상술한 제1 실시형태에서는, k개의 레이저 발진기로부터 출사되는 모든 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍을 동기시켰다. 하지만, 본 실시형태는, k개의 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍을 조절하며, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사 단으로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 파형을 시간에 따라 변화시킨다는 점이 제1 실시형태와 다르다. 제2 실시형태의 나머지 구조는 제1 실시형태와 동일하다.
도 7에 도시된 k개의 레이저 발진기 (15-1 내지 15-k) 로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍에 편차를 둠으로써, 레이저 펄스 파형의 전파 지연 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 굴절률 1.45인 석영 섬유의 섬유 길이에 의해 100ns 이상의 광학 펄스 파형 지연 시간을 제어할 경우, 20m 이상의 섬유 길이의 편차가 필요하다. 이 경우, 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍을 제어하는 편이 바람직하다.
이하, 본 발명의 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태는, 제1 실시형태에서 k개의 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 로부터 출사되는 k개의 레이저 빔이, m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 에 의해 임의의 레이저 강도를 갖는 n개의 광 경로를 따른 레이저 빔으로 분할될 때, m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 의 반사율을 다르게 함으로써, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 에 입사하는 레이저 빔의 강도도 다르게 한다는 점이 상이하다. 제3 실시형태의 나머지 구조는 동일하다.
m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 의 반사율 수준이 서로 다를 경우, 레이저 빔의 분할 비율이 다르다. 결과적으로, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 에 입사하는 레이저 빔의 강도도 다르다. n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 에 의해 전송되어 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단으로부터 출사되는 n개의 레이저 빔은, 짧은 방향으로 판형상 광학 도파관 (10) 내부를 실질적으로 평행 광선으로 전파된다. n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 코어 직경 및 출사 개구수 (출사 NA) 에 의해 결정되는 빔 에어리어가 유지되기 때문에, 피가공면 (비정질 실리콘 기판 (18) ) 상에 조사되는 가로방향이 길고 세로방향이 짧은 직사각형 선형 빔 (14) 의 선폭 방향에서의 강도가, m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 에 의한 레이저 빔의 분할 비율에 의해 제어된다.
이하, 본 발명의 제4 실시형태에 대하여 설명한다. 도 8은 본 실시형태에 있어서 광섬유의 배열의 일례를 도시한 개략도이다. 제1 실시형태에서는, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 코어 직경 전부가 동일하였다. 반면에, 본 실시형태에서는, 도 8에 도시된 바와 같이 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 코어 직경이 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 서로 다르며, 나머지 구조는 제1 실시형태의 구조와 유사하다. 결과적으로, 긴 측의 집광 원통형 렌즈 (12) 및 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로 구성된 제2 광학 시스템에 의해 피가공면 (비정질 실리콘 기판) 상에 집광되는 레이저 빔의 빔 형상의 짧은 방향에서의 빔 강도 분포를 조절할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 다른 코어 직경 및 섬유 길이를 갖는 3세트의 광섬유가 일직선 상에 배치되어 있다. 가느다란 광섬유 세트 (101) 의 각 코어 직경 R101이 가장 작으며, 각 섬유 길이 L101도 가장 작다. 코어 직경 R102를 갖는 중간 광섬유 세트 (102) 에 대해서는, 각 코어 직경 R102가 가느다란 광섬유 세트 (101) 의 각 코어 직경 R101 보다 크고, 각 섬유 길이 L102는 가느다란 광섬유 세트 (101) 의 각 섬유 길이 L101 보다 길다. 두꺼운 광섬유 세트 (103) 에 대해서는, 각 코어 직경 R103은 중간 광섬유 세트 (102) 의 각 코어 직경 R102 보다 크고, 각 섬유 길이 L103은 중간 광섬유 세트 (102) 의 각 섬유 길이 L102 보다 길다.
n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 각 코어 직경이 다른 직경으로 설정되어 있는 경우, 보다 가느다란 광섬유로부터 출사되는 레이저 빔이 보다 좁은 선폭에 집광되며, 보다 두꺼운 광섬유로부터 출사되는 레이저 빔이 보다 넓은 선폭에 집광된다. 결과적으로, 짧은 방향에서의 레이저 빔 강도 분포, 즉, 선형 빔 (14) 의 선폭 방향에서의 빔 강도 분포를 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 코어 직경에 의해 제어할 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 바와 같이 광섬유를 배열함으로써 얻어지는 레이저 펄스 파형의 일례를 도시한다. 먼저, 가장 가느다란 직경 및 가장 짧은 길이를 갖는 가느다란 광섬유 세트 (101) 에 의해 얻어지는 레이저 펄스를 사용하여 조사한다 (레이저 펄스 강도 분포 (111)). 다음으로, 중간 직경 및 중간 길이를 갖는 중간 광섬유 세트 (102) 에 의해 얻어지는 레이저 펄스를 사용하여 조사한다 (레이저 펄스 강도 분포 (112)). 마지막으로, 가장 큰 직경 및 가장 긴 길이를 갖는 두꺼운 광섬유 세트 (103) 에 의해 얻어지는 레이저 펄스를 사용하여 조사하고 (레이저 펄스 강도 분포 (113)), 그리하여 일시적으로 합성된 레이저 펄스 강도로서 합성 레이저 펄스 강도 분포 (110) 를 얻는다.
상술한 예에서, 각각의 직경의 광섬유의 수를 다르게 함으로써 전송 레이저 빔의 파워를 제어한다. 그러나, 파워가 광섬유의 단면의 손상 임계값에 의해 제약되는 범위 내에 있는 경우, 상술한 제3 실시형태에서와 같이, m개의 (m은 자연수, m>k) 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 를 채용함으로써 전송 레이저 빔의 파워를 조절할 수도 있다.
이하, 본 발명의 제5 실시형태에 대하여 설명한다. 상술한 제1 실시형태에서는, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단의 배열 방향이 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로부터 출사되는 선형 빔 (14) 의 빔 형상의 긴 방향과 일치하였다. 한편, 본 실시형태에서는, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단은 이들 출사단이 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로부터 선형 빔 (14) 의 빔 형상의 긴 방향에 수직인 방향으로 시프트되도록 배치된다. 나머지 구조는 제1 실시형태의 구조와 유사하다. 결과적으로, 긴 측의 집광 원통형 렌즈 (12) 및 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로 구성되는 제2 광학 시스템에 의해, 피가공면 (비정질 실리콘 기판) 상에 집광되는 레이저 빔의 빔 형상의 짧은 방향에서의 빔 강도 분포를 조절할 수 있다.
n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단은, 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로부터의 선형 빔 (14) 의 빔 형상의 긴 방향과 일치하도록 배치된 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단 보다는 오히려, 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로부터의 선형 빔 (14) 의 빔 형상의 긴 방향에 수직인 방향으로 시프트된다. 결과적으로, 선형 빔 (14) 이 짧은 방향으로 집광되는 위치는, 짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8) 상으로 레이저 빔의 입사시 의 시프트량을 축소 배율 (짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8) 와 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 의 초점 거리의 비율) 로 곱함으로써 얻어지는 거리 만큼 평행하게 시프트된다.
이 경우, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 는 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 서로 다른 길이로 설정되어 있으며, 따라서 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단에서 출사 빔의 광학 전파 지연을 다르게 하여, 레이저 펄스 파형에 전파 지연을 발생시키기 때문에, 선형 빔 (14) 이 선폭 방향으로 스캐닝된다. 이 경우, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 각 길이를 동일하게 하면, 선형 빔 (14) 이 짧은 방향으로 집광되는 위치는, 짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8) 상으로 레이저 빔의 입사시의 시프트량을 축소 배율 (짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8) 와 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 의 초점 거리의 비율) 로 곱함으로써 얻어지는 거리 만큼 평행하게 시프트된다. 또한, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 각 길이를 동일하게 하고, k개의 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍을 조절하여, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단으로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 파형에 전파 지연을 발생시키도록 한다. 이로써, 또한 레이저 펄스 파형의 시간 제어를 수행함으로써 선폭 방향으로 선형 빔 (14) 을 스캐닝할 수 있다.
또한, 예컨대, 상술한 제1 실시형태에서는, 도 6에서 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단이 긴 방향으로 1열로 직선상에 배열되어 있다. 그러나, 이러한 배열은 1열에 한정되지 않는다. 예컨대, 비정질 실리콘 기판에 일정 간격으로 선형 빔을 동시에 조사할 경우, 복수개의 열의 직선 배열도 가능하다. 이 경우, 비정질 실리콘 기판 상에 조사된 선형 빔의 간격은, 광섬유의 배열 간격을 짧은 방향에서의 축소 배율 (짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8) 및 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 의 초점 거리의 비율) 로 곱함으로써 얻어진다.
이하, 본 발명의 제6 실시형태에 대하여 설명한다. 도 10은 본 실시형태에 있어서의 광섬유의 배열의 일례를 도시한 개략도이다. 본 실시형태에 있어서, 도 10에 도시된 바와 같이, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 출사단은, 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 짧은 측의 집광 원통형 렌즈 (13) 로부터의 선형 빔 (14) 의 빔 형상의 긴 방향에 수직인 방향으로 시프트되며, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 코어 직경도 또한 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 서로 다르다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상이한 코어 직경 및 섬유 길이를 갖는 3세트의 광섬유가 제공된다. 가느다란 광섬유 세트 (101) 에 있어서, 각 코어 직경 R101은 가장 작고, 각 섬유 길이 L101도 또한 가장 작다.
코어 직경 R102를 갖는 중간 광섬유 세트 (102) 는 가느다란 광섬유 세트 (101) 의 각각의 중심을 잇는 직선으로부터 약간 시프트된 직선상에 배치된다. 가느다란 광섬유 세트 (101) 의 각각의 중심을 잇는 직선 및 중간 광섬유 세트 (102) 의 각각의 중심을 잇는 직선은 서로 평행하다. 중간 광섬유 세트 (102) 의 각각의 코어 직경 R102는 가느다란 광섬유 세트 (101) 의 각각의 코어 직경 R101 보다 크고, 각각의 섬유 길이 L102는 가느다란 광섬유 세트 (101) 의 각각의 섬유 길이 L101 보다 길다.
두꺼운 광섬유 세트 (103) 는 가느다란 광섬유 세트 (101) 의 각각의 중심을 잇는 직선과 중간 광섬유 세트 (102) 의 각각의 중심을 잇는 직선 사이에 위치하는 직선상에 배치된다. 각 코어 직경 R103은 중간 광섬유 세트 (102) 의 각각의 코어 직경 R102 보다 크며, 각 섬유 길이 L103은 중간 광섬유 세트 (102) 의 각 섬유 길이 L102 보다 길다.
도 11은 도 10에 도시된 광섬유의 배열에 의해 얻어지는 레이저 펄스의 공간적 강도 분포의 일례를 도시한 그래프이다. 먼저, 가장 작은 직경 및 가장 짧은 섬유 길이를 갖는 가느다란 광섬유 세트 (101) 에 의해 얻어지는 레이저 펄스 (111) 를 조사한다. 다음으로, 앞서 조사된 레이저 펄스 (111) 에 대하여 부분적으로 겹쳐서, 중간 직경 및 중간 길이를 갖는 중간 광섬유 세트 (102) 를 사용하여 조사한다. 마지막으로, 가장 큰 직경 및 가장 긴 길이를 갖는 두꺼운 광섬유 세트 (103) 에 의해 얻어지는 레이저 펄스 (113) 를 사용하여, 앞서 조사된 레이저 펄스 (111, 112) 를 포위하도록 조사한다.
먼저, 비정질 실리콘 기판을 고체에서 액체로 단일공정에서 용융시키기에 충분한 파워 밀도를 갖는 레이저 펄스를 사용하여 초기 조사를 수행한다. 따라서, 가장 작은 직경 및 가장 짧은 길이를 갖는 가느다란 광섬유 세트 (101) 가 레 이저 펄스 (111) 의 전송을 위해 사용된다. 이후 조사된 레이저 펄스 (112) 는 중간 직경 및 중간 길이를 갖는 중간 광섬유 세트 (102) 에 의해 전송되며, 이 중간 광섬유 세트 (102) 는 결정이 성장하는 가로방향 (기판면의 방향) 으로부터 약간 시프트되도록 배치된다. 가장 큰 직경 및 가장 긴 길이를 갖는 두꺼운 광섬유 세트 (103) 에 의해 전송되는 더 나중에 조사되는 레이저 펄스 (113) 는 큰 섬유 코어 직경을 가지기 때문에, 가장 낮은 파워 밀도로 전체 조사면을 가열함으로써, 액화 실리콘의 갑작스런 냉각을 방지하여 결정 성장을 더욱 촉진시킨다. 결과적으로, 두께 100nm를 갖는 비정질 실리콘 막의 매우 짧은 열적 완화시간 (thermal relaxation time) 동안, 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 영역에서 레이저 펄스의 공간적 강도 분포의 변화를 실현할 수 있으며, 보다 최적의 레이저 가열 제어가 가능해진다.
상술한 예에 있어서도, 각각의 직경의 광섬유들의 수를 다르게 함으로써 전송 레이저 빔의 파워를 제어하고 있지만, 광섬유의 단면의 손상 임계값에 의해 제약된 범위 내에 파워가 있는 경우에는, m개의 (m은 자연수, m>k) 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 의 분할 비율에 의해 전송 레이저 빔의 파워를 조절할 수도 있다.
본 발명의 레이저 어닐링 장치에 있어서, Q 스위칭에 의해 동작하는 k개의 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 로부터 출사되는 높은 피크의 파워를 가진 k개의 레이저 빔을, m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 에 의해 광섬유 전송을 실질적으로 허용하는 레이저 파워 밀도를 가진 n개의 레이저 빔으로 분할하고, 이들 n개의 레이저 빔을 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 로 도입함으로써, 가느다란 광섬유에 의 해 광섬유의 단면을 손상시키지 않고 매우 높은 피크의 파워를 갖는 레이저 펄스를 전송할 수 있다. 또한, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 가 긴 방향으로만 직선상에 배치되기 때문에, 짧은 방향에서의 빔 품질을 유지할 수 있으며, 따라서 짧은 방향에서 저배율의 축소 광학 시스템을 사용하여 소망하는 선폭 (수십 ㎛) 을 얻을 수 있다.
또한, n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 섬유 길이를 사용하여 광학적으로 레이저 펄스 파형에 전파 지연을 발생시킬 수 있으며, k개의 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍을 조절함으로써도 레이저 펄스 파형의 전파 지연 효과를 얻을 수 있다.
m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 의 반사율을 조절함으로써, 레이저 빔 분할 비율 및 n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 코어 직경을 조절할 수 있으며, 선폭 방향으로 선형 빔 (14) 의 빔 강도 분포가 제어 가능해진다.
또한, n개의 광섬유의 출사단을, 짧은 측의 시준 원통형 렌즈 (8) 의 렌즈 주요면과 평행인 직선에 수직인 방향으로 시프트되도록 배열함으로써, 선형 빔 (14) 이 짧은 방향으로 집광되는 위치를 시프트시킬 수 있다.
n개의 광섬유 (5-1 내지 5-n) 의 섬유 길이, k개의 레이저 발진기 (1-1 내지 1-k) 로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍, m개의 부분 반사 미러 (2-1 내지 2-m) 의 반사율 수준을 조절함으로써 얻어지는 레이저 빔의 분할 비율, 및 n개의 광섬유의 출사단의 배열의 조정을 조합함으로써, 선형 빔 (14) 의 레이저 펄스 파형 및 강도 분포를 높은 자유도를 가지고 임의로 변화시킬 수 있다.
이로써, 레이저 빔에 의해 비정질 실리콘 기판의 결정화 어닐링을 위해 강도가 최적화되도록 ns 정도의 시간에 걸쳐서 선형 빔 (14) 의 빔 강도를 제어하는 것과 ㎛ 정도의 공간적 빔 강도를 제어하는 것을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면, Q 스위칭 작용을 갖는 Nd:YAG 레이저의 제2 고조파와 같은 높은 피크의 파워를 가진 그린 레이저가, 저온 폴리실리콘 TFT 의 결정화 어닐링 공정에서의 가열 광원으로서 사용될 경우에도, 가느다란 광섬유의 단면 (端面) 을 손상시키지 않고 레이저 파워 전송을 달성할 수 있다. 따라서, 레이저 증폭기 또는 고주파수 발생장치를 필요로 하지 않는 고품질의 가공 성능을 갖는 레이저 어닐링 장치를 실현할 수 있으며, 상기 레이저 어닐링 장치의 동작 스테이지가 소형화될 수 있다.

Claims (7)

  1. Q 스위칭 작용을 갖는 레이저 발진기;
    상기 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔을 복수개의 레이저 빔으로 분할하는 1개 또는 복수개의 부분 반사 미러;
    상기 부분 반사 미러에 의해 분할된 복수개의 레이저 빔을 각각 전송하고, 각 출사단 (emission end) 이 일방향으로 직선상에 배열되는 복수개의 광섬유;
    상기 광섬유로부터 출사되는 복수개의 레이저 빔을 합성하고 균질화하는 제1 광학 시스템; 및
    상기 제1 광학 시스템으로부터 출사되는 레이저 빔을, 피가공면 (workpiece surface) 상에, 가로방향이 길고 세로방향이 짧은 빔 형상을 가진 직사각형 레이저 빔으로서 집광하는 제2 광학 시스템을 포함하는, 레이저 어닐링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유는 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 서로 다른 길이로 설정되어 있으며;
    상기 광섬유의 출사단에서 출사 레이저 빔의 광학 전파 지연량은 서로 다르고;
    레이저 빔 파형은 상기 레이저 발진기로부터 출사될 때의 파형과 다른, 레이저 어닐링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    복수개의 상기 레이저 발진기가 제공되며,
    상기 광섬유는 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 상기 복수개의 레이저 발진기에 접속되어 있고,
    상기 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 발진 타이밍을 조절하여, 상기 광섬유로부터 출사되는 레이저 빔의 펄스 파형을 시간에 따라 다르게 하는, 레이저 어닐링 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 부분 반사 미러의 반사율을 서로 다르게 함으로써, 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 상기 광섬유에 입사하는 레이저 빔의 강도를 서로 다르게 하는, 레이저 어닐링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유의 코어 직경은 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 서로 다르며,
    상기 제2 광학 시스템에 의해 집광되는 레이저 빔의 빔 형상의 짧은 세로방향에서의 빔 강도 분포를 조절하는, 레이저 어닐링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유의 출사단은 1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 상기 일방향에 수직인 방향으로 시프트되며,
    상기 레이저 빔의 펄스 파형은 상기 제2 광학 시스템에 의해 집광된 빔 형상의 짧은 세로방향으로 시프트되는, 레이저 어닐링 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 코어 직경을 서로 다르게 함으로써, 상기 레이저 빔의 빔 형상의 짧은 세로방향에서의 빔 강도 분포를 조절하며,
    1개의 섬유 또는 복수개의 섬유 단위로 상기 일방향에 수직인 방향으로 출사단이 시프트되도록 상기 출사단을 배열함으로써, 상기 레이저 빔의 펄스 파형이 상기 빔 형상의 상기 짧은 세로방향으로 시프트되는, 레이저 어닐링 장치.
KR1020070029416A 2006-03-27 2007-03-26 레이저 어닐링 장치 KR100825701B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2006-00086712 2006-03-27
JP2006086712A JP4698460B2 (ja) 2006-03-27 2006-03-27 レーザアニーリング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070096958A KR20070096958A (ko) 2007-10-02
KR100825701B1 true KR100825701B1 (ko) 2008-04-29

Family

ID=38575378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070029416A KR100825701B1 (ko) 2006-03-27 2007-03-26 레이저 어닐링 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7519252B2 (ko)
JP (1) JP4698460B2 (ko)
KR (1) KR100825701B1 (ko)
CN (1) CN101047111B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9387552B2 (en) 2014-07-15 2016-07-12 Samsung Display Co., Ltd. Laser annealing apparatus and laser annealing method using the same

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100985913B1 (ko) * 2007-11-27 2010-10-08 주식회사 엘티에스 레이저 스크라이빙 방법
US8674257B2 (en) 2008-02-11 2014-03-18 Applied Materials, Inc. Automatic focus and emissivity measurements for a substrate system
KR100937864B1 (ko) * 2008-03-14 2010-01-21 삼성모바일디스플레이주식회사 프릿 실링 시스템
JP4863407B2 (ja) * 2009-02-02 2012-01-25 株式会社日本製鋼所 半導体膜のレーザアニール方法
US8372667B2 (en) * 2009-04-20 2013-02-12 Applied Materials, Inc. Fiber laser substrate processing
JP4834790B1 (ja) * 2011-01-25 2011-12-14 株式会社エタンデュ目白 光照射装置
JP5148730B2 (ja) * 2011-05-18 2013-02-20 昭和オプトロニクス株式会社 ファイバ転送レーザ光学系
KR101888089B1 (ko) * 2011-09-29 2018-08-16 엘지디스플레이 주식회사 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법
JP5923765B2 (ja) * 2011-10-07 2016-05-25 株式会社ブイ・テクノロジー ガラス基板のレーザ加工装置
US9496432B2 (en) * 2011-11-23 2016-11-15 Imec Method for forming metal silicide layers
DE102012007601A1 (de) * 2012-04-16 2013-10-17 Innovavent Gmbh Optisches System für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten
US8785815B2 (en) 2012-06-22 2014-07-22 Applied Materials, Inc. Aperture control of thermal processing radiation
CN107479203B (zh) 2013-03-12 2020-12-29 应用材料公司 在激光退火系统中用于控制边缘轮廓的定制光瞳光阑
DE112014007325B3 (de) 2013-12-02 2021-04-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Anzeigevorrichtung und deren Herstellungsverfahren
US10537965B2 (en) * 2013-12-13 2020-01-21 Applied Materials, Inc. Fiber array line generator
US9343307B2 (en) 2013-12-24 2016-05-17 Ultratech, Inc. Laser spike annealing using fiber lasers
US9341761B2 (en) * 2014-03-18 2016-05-17 Kla-Tencor Corporation Switchable laser and fiber based lamphouse for optimal power output in different wavelength bands and pixel sizes
US9698041B2 (en) 2014-06-09 2017-07-04 Applied Materials, Inc. Substrate temperature control apparatus including optical fiber heating, substrate temperature control systems, electronic device processing systems, and methods
KR102164611B1 (ko) 2014-07-02 2020-10-12 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 매립형 광섬유들 및 에폭시 광학 확산기들을 사용하는 기판들의 온도 제어를 위한 장치, 시스템들, 및 방법들
CN106463404B (zh) 2014-07-02 2019-11-19 应用材料公司 有沟槽引导式光纤加热的温度控制设备、基板温度控制系统、电子器件处理系统及处理方法
JP5931141B2 (ja) * 2014-08-26 2016-06-08 ファナック株式会社 ファイバコアを切り替え可能なレーザ加工装置
CN104816060A (zh) * 2015-04-04 2015-08-05 华中科技大学 一种基于渐变能量带拼接的激光焊接设备
US10973088B2 (en) 2016-04-18 2021-04-06 Applied Materials, Inc. Optically heated substrate support assembly with removable optical fibers
KR20180013450A (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 한국기계연구원 레이저 가공 장치
KR101950725B1 (ko) * 2016-10-20 2019-02-21 크루셜머신즈 주식회사 광 균질화 모듈 및 그를 포함하는 레이저 본딩장치
KR101963510B1 (ko) * 2017-09-14 2019-03-28 고려대학교 세종산학협력단 레이저 결정화 장치 및 그 방법
US11131929B2 (en) 2018-11-07 2021-09-28 Waymo Llc Systems and methods that utilize angled photolithography for manufacturing light guide elements
US11131934B2 (en) 2019-10-29 2021-09-28 Waymo Llc Non-telecentric light guide elements
CN113375914B (zh) * 2021-06-04 2022-09-02 哈尔滨工程大学 一种用于激光板条面检测的光斑强度分布获取方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030011724A (ko) * 2001-08-03 2003-02-11 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 레이저 조사 디바이스, 레이저 조사 방법 및 반도체디바이스 제조 방법
JP2003059859A (ja) 2001-08-10 2003-02-28 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法
JP2004200497A (ja) 2002-12-19 2004-07-15 Sony Corp 光照射装置及びレーザアニール装置
KR20050016120A (ko) * 2003-08-04 2005-02-21 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 빔 호모지나이저, 레이저 조사장치 및 반도체 장치의제조방법
KR20060014003A (ko) * 2004-08-09 2006-02-14 주식회사 엔앰시스 다중 레이저 빔 조사장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001156017A (ja) * 1999-11-29 2001-06-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザー装置及びレーザー光を用いた熱処理方法並びに半導体装置の作製方法
JP2002208748A (ja) * 2001-01-11 2002-07-26 Nec Corp レーザ光の強度補正方法、レーザ光の強度補正機構及び該補正機構を備えた多分岐レーザ発振装置
JP2002280324A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Sony Corp レーザ装置
JP2003289052A (ja) * 2002-03-28 2003-10-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 半導体の結晶化方法及びそれに用いるレーザ照射装置
JP2004105565A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Topcon Corp 眼科用光凝固装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030011724A (ko) * 2001-08-03 2003-02-11 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 레이저 조사 디바이스, 레이저 조사 방법 및 반도체디바이스 제조 방법
JP2003059859A (ja) 2001-08-10 2003-02-28 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法
JP2004200497A (ja) 2002-12-19 2004-07-15 Sony Corp 光照射装置及びレーザアニール装置
KR20050016120A (ko) * 2003-08-04 2005-02-21 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 빔 호모지나이저, 레이저 조사장치 및 반도체 장치의제조방법
KR20060014003A (ko) * 2004-08-09 2006-02-14 주식회사 엔앰시스 다중 레이저 빔 조사장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9387552B2 (en) 2014-07-15 2016-07-12 Samsung Display Co., Ltd. Laser annealing apparatus and laser annealing method using the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN101047111A (zh) 2007-10-03
JP4698460B2 (ja) 2011-06-08
JP2007266146A (ja) 2007-10-11
US20070237475A1 (en) 2007-10-11
KR20070096958A (ko) 2007-10-02
CN101047111B (zh) 2010-06-09
US7519252B2 (en) 2009-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100825701B1 (ko) 레이저 어닐링 장치
KR100860114B1 (ko) 레이져 장치
US7109435B2 (en) Beam irradiator and laser anneal device
US8630323B2 (en) Beam diagnostics and feedback method and system for spectrally beam-combined lasers
US7233442B1 (en) Method and apparatus for spectral-beam combining of high-power fiber lasers
US7991037B2 (en) Multi-beam laser apparatus
JP5353121B2 (ja) テラヘルツ波発生装置およびテラヘルツ波発生方法
KR101984759B1 (ko) 레이저 처리 장치를 위한 다중 빔 결합기 및 방사 소스
JP2006313858A (ja) レーザ光源、レーザ発振方法およびレーザ加工方法
JP2024020355A (ja) レーザー送達アドレス指定可能アレイのための用途、方法、及びシステム
JP2008147428A (ja) レーザ照射装置、及び、レーザ照射方法
CN108067756B (zh) 激光晶化装置及晶化激光束的控制方法
JP3932982B2 (ja) 集光用光回路及び光源装置
JP2005109359A (ja) レーザ装置及び液晶表示装置の製造方法
JP2002244078A (ja) レーザ光学系とレーザ加工装置
JP2008053317A (ja) 照射光学系
JP2003218054A (ja) レーザビーム長尺化装置
US10811834B2 (en) Laser beam generation apparatus, laser machining device, and laser machining method
JP2004356282A (ja) 光照射装置、レーザアニール装置、およびコリメータ調整装置
JP2004198513A (ja) レーザビームの伝送方法及びビーム強度変換器
WO2017090497A1 (en) Laser beam generation apparatus, laser machining device, and laser machining method
JP2005129889A (ja) ビームホモジナイザ及びレーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法
JP2008016712A (ja) レーザ光学系およびレーザアニール装置
JPH06102466A (ja) レーザ光照射光学装置
JP2004251979A (ja) ビーム強度変換方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130404

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140401

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160318

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170322

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee