KR100884221B1 - 레이저 조사방법, 레이저 조사장치 및 반도체 장치의제조방법 - Google Patents

레이저 조사방법, 레이저 조사장치 및 반도체 장치의제조방법 Download PDF

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

급격한 에너지 분포가 레이저 광의 단부들에서 얻어지도록, 조사면의 바로 근방에 배치된 슬릿을 사용하여 레이저 광의 감쇠영역들이 제거되거나, 크기가 감소된다. 슬릿이 조사면의 바로 근방에 위치되는 이유는 레이저 광의 확산을 억제하기 위한 것이다. 부가적으로, 급격한 에너지 밀도 분포가 레이저 광의 단부들에서 얻어지도록 감쇠영역들에서의 에너지 밀도들을 증가시키기 위해 슬릿 대신 미러를 사용하여 레이저 광의 감쇠영역들이 서로 중첩(fold)된다.
Figure 112002028361499-pat00001
감쇠영역, 에너지 밀도 분포, 단면 형상, 레이저 광, 반도체 장치

Description

레이저 조사방법, 레이저 조사장치 및 반도체 장치의 제조방법{Laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and method of manufacturing a semiconductor device}
도 1a는 슬릿이 위치하는 경우에, 광로의 예를 도시하는 도면.
도 1b는 미러가 위치하는 경우에, 광로의 예를 도시하는 도면.
도 2a는 본 발명에 따른 레이저 광의 에너지 밀도 분포의 예를 도시하는 도면.
도 2b는 도 2a에 도시되 레이저 광을 사용하여 대면적 기판이 어닐링되는 예를 도시하는 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 광학계의 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 광학계의 예를 도시하는 도면.
도 5a 내지 도 5f는 플라이 아이 렌즈의 예를 도시하는 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의해 생성된 레이저 광을 사용하여 대면적 기판이 어닐링되는 예를 도시하는 도면.
도 7a 및 도 7b는 종래의 광학계의 예의 상면도와 단면도.
도 8a는 종래의 광학계에 의해 생성된 레이저 광의 에너지 밀도 분포의 예를 도시하는 도면.
도 8b는 도 8a에 도시된 레이저 광을 사용하여 대면적 기판이 어닐링되는 예를 도시하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 대면적 기판의 예를 도시하는 도면.
도 10a 내지 도 10c는 화소 TFT들 및 구동 회로 TFT들을 제조하는 단계들을 도시하는 단면도.
도 11a 내지 도 11c는 화소 TFT들과 구동 회로 TFT들을 제조하는 단계를 도시하는 단면도.
도 12는 화소 TFT들과 구동 회로 TFT들을 제조하는 단계들을 도시하는 단면도.
도 13은 화소 TFT의 제조를 도시하는 상면도.
도 14는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 단면도.
도 15는 발광 장치의 구동 회로와 화소부를 도시하는 단면 구조도.
도 16a 내지 도 16f는 반도체 장치들의 예들을 도시하는 도면.
도 17a 내지 도 17d는 반도체 장치들의 예들을 도시하는 도면.
도 18a 내지 도 18c는 반도체 장치들의 예들을 도시하는 도면.
도 19는 균질기의 예를 도시하는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
400 : 기판 401 : 기초막
408 : 제 1 도전막 409 : 제 2 도전막
1101 : 레이저 1104 : 원통형 렌즈
1108 : 슬릿 1109 : 조사면
1302 : 플라이 아이 렌즈
본 발명은 레이저 조사방법과, 이 방법을 사용하기 위한 레이저 조사장치에 관한 것이다(장치는 레이저와, 레이저로부터 방출된 레이저 광을 피조사체에 안내하기 위한 광학계를 포함한다). 부가적으로, 본 발명은 레이저 조사 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조방법에 관한 것이다. 여기에 설명된 반도체 장치는 액정 디스플레이 장치 또는 발광 장치와, 전자 광학 장치를 부품으로서 포함하는 전자 장치 같은 전자 광학 장치를 포함한다.
최근, 막을 결정화하거나, 결정 반도체 막이 얻어지도록 그 결정도를 향상시키거나, 불순물 원소를 활성화시키기 위해서, 유리 등으로 제조된 절연 기판상에 형성된 반도체 막에 대하여 레이저 어닐링이 수행되는 기술에 대한 광범위한 연구가 이루어지고 있다. 본 명세서의 결정 반도체 막은 결정화된 영역이 존재하는 반도체 막을 나타내며, 또한, 전체적으로 결정화된 반도체 막을 포함한다는 것을 인지하여야 한다.
조사면 상에 수 cm의 정사각형 스폿이나 100mm 이상의 길이의 선형 형상이 되도록 광학계에 의해 엑시머 레이저 등으로부터 펄스 레이저 광을 형성하고,어닐링을 수행하도록 이 레이저 광을 주사하는(또는, 조사면에 대하여 레이저 광의 조사 위치를 상대적으로 이동시키는) 방법은 대량 생산에 유리하며, 기술적으로 양호하다. 여기서 기술된 "선형 형상은 엄밀한 의미에서 "선"이 아니며, 높은 형상비를 가지는 직사각형(또는, 편장 타원형)을 의미한다. 예로서, 이는 10 이상(바람직하게는, 100 내지 10000)의 형상비를 가지는 형상을 나타낸다. 선형 형상은 피조사체를 효과적으로 어닐링하기 위해 필요한 에너지 밀도를 획득하기 위해 사용된다는 것을 인지하여야 한다. 따라서, 피조사체를 위해 충분한 어닐링이 수행되는 경우에, 이는 직사각형 형상 또는 박판 형상일 수 있다. 본 조건들하에서, 15J/pulse의 엑시머 레이저가 시장에 존재한다. 미래에, 박판형 레이저 광을 사용한 어닐링이 수행될 가능성도 있다.
도 7a 및 도 7b는 조사면 상에 선형 형상의 레이저 광을 형성하기 위한 광학계의 구성의 예를 도시한다. 이 구성은 극도로 일반적인 것이다. 위에 설명된 모든 광학계들은 도 7a 및 도 7b에 도시된 구성에 기반한다. 이 구성에 따라서, 레이저 광의 단면 형상은 선형 형상으로 변환되고, 동시에 조사면 상의 레이저 광의 에너지 밀도 분포가 균질해진다. 일반적으로, 레이저 광의 에너지 밀도 분포를 균질화하는 광학계는 빔 균질기(beam homogenizer)라 지칭된다.
레이저(101)로부터 방출된 레이저 광은 원통형 렌즈 그룹(이하, 원통형 렌즈 어레이라 지칭함)에 의해 그 진행 방향에 수직한 방향으로 분할되고, 그에 의해, 종방향으로 선형 레이저 광의 길이를 결정한다. 이 방향은 본 명세서에서 제 1 방 향이라 지칭된다. 미러가 광학계의 광로에 삽입될 때, 제 1 방향은 미러에 의해 굴곡된 광의 방향에 따라 변화되는 것으로 가정된다. 도 7a의 상면도에 도시된 구성에서, 원통형 렌즈 어레이는 7개의 부분들로 분할된다. 그후, 레이저 광들은 원통형 렌즈(105)에 의해 조사면(109)상에서 합성되고, 그에 의해, 종방향으로 선형 레이저 광의 에너지 밀도 분포를 균질화한다.
다음에 도 7b의 단면도에 도시된 구성이 설명된다. 레이저(101)로부터 방출된 레이저 광은 원통형 렌즈 어레이들(102a 및 102b)에 의해 그 진행 방향에 수직한 방향과 제 1 방향으로 분할되며, 그에 의해, 폭 방향으로 선형 레이저 광의 길이를 결정한다. 이 방향은 본 명세서에서 제 2 방향이라 지칭된다. 미러가 광학계의 광로에 삽입될 때, 제 2 방향은 미러에 의해 굴곡된 방향에 따라 변화되는 것으로 가정된다. 도 7b의 단면도에서, 원통형 렌즈 어레이들(102a 및 102b) 각각은 네 부분들로 분할된다. 분할된 레이저 광들은 원통형 렌즈(104)에 의해 시간적으로 합성된다. 그후, 레이저 광들은 미러(107)에 의해 반사되고, 그후, 이중 원통형 렌즈(108)에 의해 응집되고, 그래서, 이들이 조사면(109) 상에서 다시 단일 레이저 광이 되게 된다. 이중 원통형 렌즈(108)는 두 개의 원통형 렌즈들(108)로 구성된 렌즈이다. 따라서, 폭방향의 선형 레이저 광의 에너지 밀도 분포가 균질해진다.
예로서, 레이저 윈도우내의 사이즈가 10mm×30mm(각각 빔 프로파일의 반치폭임)인 엑시머 레이저가 레이저(101)로서 사용되고, 레이저 광은 도 7a 및 도 7b에 도시된 구성을 가지는 광학계에 의해 생성된다. 그후, 균일한 에너지 분포와 125mm×0.4mm의 사이즈를 가지는 선형 레이저 광이 조사면(109) 상에 얻어질 수 있다.
이때, 예로서, 광학계의 모든 기본 재료들을 위해 석영이 사용되는 경우에, 높은 투과율이 얻어진다. 사용된 엑시머 레이저의 주파수에서 99% 이상의 투과성이 얻어지도록 광학계를 위해 코팅이 수행되는 것이 적합하다.
그후, 상기 구성에 의해 형성된 선형 레이저 광은 그 폭방향으로 점차 변위되면서 중첩 상태로 조사된다. 따라서, 레이저 어닐링이 비정질 반도체막의 전체 표면에 대해 수행될 때, 비정질 반도체 막은 결정화될 수 있고, 결정 반도체 막을 얻도록 결정도가 향상되거나, 불순물 원소가 활성화될 수 있다.
또한, 반도체 장치의 제조를 위해 사용되는 기판의 영역이 점점 더 증가된다. 이는 높은 처리량으로 인한 것이며, 액정 디스플레이 장치 패널 같은 복수의 반도체 장치들이 단일 대면적 기판으로부터 제조되는 경우에, 예로서, 화소부 및 구동 회로들(소스 구동부 및 게이트 구동부)을 위한 TFT들이 단일 유리 기판상에 형성되어 액정 디스플레이 장치 패널 같은 단일 반도체 장치를 제조하는 경우에 비해 저비용이 실현될 수 있다(도 9). 현재, 예로서, 600mm × 720mm의 기판, 12인치의 원형 기판(직경이 약 300mm) 등이 대면적 기판으로서 사용된다. 또한, 일 측면의 길이가 1000mm을 초과하는 기판도 미래에 사용될 것으로 예상된다.
광학계에 의해 조사면 상에 또는 그 근방에 생성된, 선형, 직사각형 또는 박판형 레이저의 단부들에서, 에너지 밀도는 렌즈 등의 수차에 의해 점진적으로 감쇠된다(도 8a). 본 명세서에서, 에너지 밀도가 선형, 직사각형 또는 박판형 레이저 광의 단부들에서 점진적으로 감쇠되는 영역들은 감쇠영역들(attenuation regions)이라 지칭된다.
또한, 레이저의 출력 및 기판의 면적의 증가와 함께, 보다 긴 선형 레이저 광, 보다 긴 직사각형 레이저 광 및 보다 큰 박판형 레이저 광이 생성될 수 있다. 이는 이런 레이저 광을 사용하는 어닐링이 수행되는 경우에, 높은 효율이 얻어지기 때문이다. 그러나, 발진 레이저로부터 방출된 레이저 광의 단부들의 에너지 밀도는 그 대부분의 중앙 영역에서의 에너지 밀도 보다 낮다. 따라서, 레이저 광의 면적이 광학계에 의해, 현재까지의 면적과 같게 또는 그 보다 크게 확장되게 될 때, 감쇠영역들은 점증적으로 현저해지게 된다.
레이저 광의 감쇠영역들에서, 에너지 밀도는 에너지 밀도의 높은 균질성을 가진 영역에 비해 불충분하며, 점진적으로 감쇠되게 된다. 따라서, 감쇠영역들을 가지는 레이저 광을 사용하여 어닐링이 수행될 때, 피조사체에 대하여 균일한 어닐링이 수행될 수 없다(도 8b). 부가적으로, 레이저 광의 감쇠영역 중첩으로 주사를 수행하는 방법에 의해 어닐링이 수행될 때에도, 어닐링 상태는 높은 균질성의 에너지 밀도를 가지는 영역에 대한 것과 현저히 상이하다. 따라서, 균일한 어닐링은 여전히 조사될 물체에 대해서 수행될 수 없다. 따라서, 레이저 광의 감쇠영역들에 의해 어닐링된 물체의 영역과, 높은 균질성의 에너지 밀도를 가지는 레이저 광의 영역에 의해 어닐링된 물체의 다른 영역에 대하여 여전히 균일한 어닐링이 수행될 수 없다.
예로서, 피조사체가 반도체 막일 때, 레이저 광의 감쇠영역들에 의해 어닐링된 막의 영역의 결정도는 에너지 밀도의 높은 균질성을 가진 레이저 광의 영역에의해 어닐링된 막의 다른 영역의 결정도와 다르다. 따라서, 이런 반도체막으로 TFT들이 제조될 때에도, 레이저 광의 감쇠영역에 의해 어닐링된 막의 영역으로부터 제조된 TFT들의 전기적 특성들은 열화되고, 이는 동일 기판상의 TFT들의 변동을 유발하는 요인이 된다. 실제로, 반도체 장치를 제조하기 위해, 레이저 광의 감쇠영역들에 의해 어닐링된 막의 영역으로부터 TFT들이 제조되는 경우는 거의 없다. 따라서, 기판당 가용 TFT들의 수를 감소시키고, 그에 의해, 처리량을 감소시키는 요인이 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 고효율로 어닐링을 수행하기 위해 레이저 광의 단부들의 감쇠영역들을 제거할 수 있는 레이저 조사장치를 제공하는 것이다. 부가적으로, 본 발명의 목적은 이런 레이저 장치를 사용하는 레이저 조사방법과 이 레이저 조사방법에 대응하는 단계들을 포함하는 반도체 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 조사면의 바로 근방에 위치된 슬릿을 사용하여 레이저 광의 감쇠영역들, 특히, 그 변위 방향에 평행한 레이저 광의 부분들의 감쇠영역들이 제거 또는 감쇠되고, 그래서, 도 2a에 도시된 바와 같이 레이저 광의 단부에서 급격한 에너지 밀도 분포가 얻어진다. 조사면의 바로 근방에 슬릿이 위치되는 이유는 레이저 광의 확산을 억제하기 위한 것이다. 따라서, 슬릿은 장치의 허용가능 범위내에서 기판에 근접 배치된다(통상적으로, 1cm 이내). 슬릿은 조사면과 접촉하여 배치될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라서, 레이저 광의 감쇠영역들은 감쇠영역들내의 에너지 밀도들을 증가시키고, 감쇠영역들의 면적들을 감소시키기 위해 도 1b에 도시된 바와 같이 미러를 사용하여 중첩되며, 그래서, 레이저 광의 단부들에서 급격한 에너지 분포가 얻어진다.
레이저 광의 단부들, 특히 그 변위 방향에 평행한 레이저 광의 부분들에서, 급격한 감쇠영역들이 얻어지는 경우에, 레이저 광은 에너지 밀도의 높은 균질성을 가지고, 그래서, 피조사체에 대한 균일한 어닐링이 수행될 수 있고, 효과적인 어닐링이 가능하다(도 2b).
본 명세서에 개시된 레이저 조사장치의 구조에 따라서, 레이저 조사장치는 레이저와; 조사면 상의 레이저로부터 방출된 레이저 광의 제 1 에너지 밀도 분포를 제 2 에너지 밀도 분포로 변환하기 위한 제 1 수단과, 제 2 에너지 밀도 분포를 가지는 레이저 광의 단부의 에너지 밀도를 균질화하기 위한 제 2 수단을 포함하고, 제 2 수단은 조사면과 제 1 수단의 사이에 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 레이저 조사장치의 구조에 따라서, 레이저 조사장치는 레이저와; 조사면에 레이저 광을 조사하기 위해, 레이저로부터 방출된 레이저 광의 단면 형상을 제 1 형상으로 변화시키기 위한 제 1 수단과; 제 1 형상으로 변화된 레이저 광의 단부의 에너지 밀도를 균질화하기 위한 제 2 수단을 포함하고, 제 2 수단은 광학계과 조사면 사이에 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 레이저 조사방법의 구조에 따라서, 레이저 조사방법은 조사면 상의 레이저로부터 방출된 레이저 광의 제 1 에너지 밀도 분포를 제 1 수단에 의해 제 2 에너지 밀도 분포로 변환하는 것과; 제 2 수단에 의해 제 2 에너지 밀도 분포를 가지는 레이저 광의 단부의 에너지 밀도를 균질화하고, 균질한 에너지 밀도를 가지는 레이저 광을 상대적으로 변위시키면서 조사면에 조사하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 레이저 조사방법의 다른 구조에 따라서, 레이저 조사방법은 조사면에 조사하기 위하여, 레이저로부터 방출된 레이저 광의 단면 형상을 제 1 수단에 의해 제 1 형상으로 변화시키는 것과; 제 1 형상으로 변화된 레이저 광의 단부의 에너지 밀도를 제 2 수단에 의해 균질화하고, 상대적으로 이동하면서, 균질화된 에너지 밀도를 가지는 레이저 광을 조사면에 조사하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 반도체 장치의 제조방법의 구조에 따라서, 제조방법은 조사면 상의, 레이저로부터 방출된 레이저 광의 제 1 에너지 밀도를 제 1 수단에 의해 제 2 에너지 밀도 분포로 변환하는 것과; 제 2 에너지 밀도 분포를 가지는 레이저 광의 단부의 에너지 밀도를 제 2 수단에 의해 균질화하고, 균질화된 에너지 밀도를 가지는 레이저 광을 상대 변위 시키면서, 조사면에 조사하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 반도체 장치의 제조방법의 다른 구조에 따라서, 제조방법은 조사면에 조사하기 위하여, 레이저로부터 방출된 레이저 광의 단면 형상을 제 1 형상으로 변화시키는 것과; 제 1 형상으로 변화된 레이저 광의 단부의 에너지 밀도를 제 2 수단에 의해 균질화하고, 균질화된 에너지 밀도를 가지는 레이저 광을 상대 변위시키면서 조사면에 조사하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조에서, 제 1 수단은 레이저 광의 광축에 직교하도록 위치된 균질기인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조에서, 제 1 수단은 레이저 광의 광축에 직교하도록 평행하게 배열되어 배열 방향으로 레이저 광을 분할하는 복수의 원통형 렌즈 어레이인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조에서, 광학계는 복수의 원통형 렌즈 그룹과 렌즈로 구성되고, 상기 원통형 렌즈 그룹들은 레이저 광의 광축에 직교하고 배열 방향으로 레이저 광을 분할하도록 배열되며, 렌즈는 원통형 렌즈 그룹들의 전송측에 위치되어 분할된 레이저 광들을 합성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조에서, 제 1 수단은 레이저 광의 광축에 직교하도록 위치되어 레이저 광을 분할하는 플라이 아이 렌즈(fly eye lens)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조에서, 제 1 수단은 플라이 아이 렌즈와 구형 렌즈로 구성되고, 플라이 아이 렌즈는 레이저 광의 광축에 직교하도록 배치되어 레이저 광을 분할하고, 구형 렌즈는 플라이 아이 렌즈의 전송측에 위치되어 분할된 레이저 광들을 합성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조에서, 제 2 수단은 슬릿 또는 미러중 하나이고, 슬릿은 조사면에 인접하게 위치되고, 미러는 제 2 에너지 밀도 분포를 가지는 레이저 광의 단부에 대응하여 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조에서, 상기 레이저 광의 단부은 레이저 광의 변위 방향에 평행한 영역인 것을 특징으로 한다.
상기 구조에 따라서, 레이저 광은 비선형 광학 소자에 의해 하모닉으로 변환될 수 있다. 예로서, YAG 레이저는 기본파로서 1065nm의 파장을 가지는 레이저 광을 방출하는 것으로 알려져 있다. 실리콘 막에 대한 레이저 광의 흡수 계수는 매우 낮다. 따라서, 이 레이트에서, 반도체 막들 중 하나로서 비정질 실리콘 막을 결정화하는 것은 기술적으로 어렵다. 그러나, 레이저 광은 비선형 광학 소자에 의해 보다 짧은 파장을 가지는 광으로 변환될 수 있다. 하모닉으로서, 제 2 하모닉(532nm), 제 3 하모닉(355nm), 제 4 하모닉(266nm) 또는 제 5 하모닉(213nm)을 가진다. 이 하모닉은 비정질 실리콘 막에 대해 높은 흡수 계수를 갖는다. 따라서, 이들은 비정질 실리콘막을 결정화하기 위해 사용될 수 있다.
상기 구조에서, 레이저는 연속 발진 고체 레이저, 연속 발진 가스 레이저, 펄스 발진 고체 레이저, 펄스 발진 가스 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 한다. 고체 레이저로서, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저 등이 열거될 수 있고, 가스 레이저로서, 엑시머 레이저, Ar 레이저, Kr 레이저 등이 예시될 수 있다.
또한, 상기 구조에서, 레이저 광은 비선형 광학 소자에 의해 하모닉으로 변환될 수 있다.
상기 구조에서, 레이저는 연속 발진 고체 레이저, 연속 발진 가스 레이저, 펄스 발진 고체 레이저, 펄스 발진 가스 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 한다. 고체 레이저로서, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저 등이 열거될 수 있고, 가스 레이저로서, 엑시머 레이저, Ar 레이저, Kr 레이저 등이 예시될 수 있다.
슬릿은 조사면 상에 도는 조사면의 바로 근방에 위치되거나, 미러가 레이저의 감쇠영역들에 위치될 때, 통상적으로, 감쇠영역들의 중앙 부근에 위치된다. 따라서, 조사면 상 또는 그 근방의 레이저 광의 에너지 밀도 분포의 우월한 균질성이 얻어질 수 있고, 그래서, 균일한 어닐링이 피조사체에 수행될 수 있다.
현재까지, 분할될 레이저 광들은 도 7a 및 도 7b에 도시된 원통형 렌즈(105)에 의해 감쇠영역들을 감소시키도록 합성된다. 본 발명에 따라서, 원통형 렌즈(105)가 광학계에 제공되지 않을 때에도, 급격한 에너지 밀도 분포가 레이저 광의 단부들에서 얻어질 수 있다. 따라서, 광학계를 위해 사용되는 렌즈의 수가 감소되고, 그래서, 광학적 조절이 용이하며, 균일한 어닐링이 수행될 수 있다. 원통형 렌즈(105)가 사용되면, 레이저 광의 감쇠영역은 감소될 수 있다. 따라서, 조사면의 바로 근방에 또는, 조사면과 접촉하게 위치된 슬릿이나, 레이저 광의 감쇠영역들의 중앙 근방에 위치된 미러에 조사된 레이저 광의 면적들이 감소될 수 있다. 결과적으로, 보다 작은 크기의 미러 또는 슬릿이 사용될 수 있다는 효과가 있다.
균일한 어닐링은 피조사체의 특성을 균일화하기 위해 매우 중요하다. 부가적으로, 본 발명은 대면적 기판이 어닐링되는 경우에, 특히 효과적이다. 예로서, 대면적 기판의 길이 보다 짧은 폭을 가지는 레이저 광이 피조사체를 어닐링하기 위해 조사될 때, 어닐링을 위해 대면적 기판에 여러번 상대 주사를 수행하는 것이 필수적이다. 본 발명에 의해 생성된 레이저 광은 특히 그 변위 방향에 평행한 레이저 광의 부분들에서 매우 우월한 에너지 분포를 가진다. 따라서, 레이저 광에 의해 주사되는 영역들의 인접한 부분에서도, 어닐링이 균일하게 수행될 수 있다. 결과적으로, 대면적 기판의 소정의 부분에서, 어닐링에 어떠한 변동도 유발되지 않으며, 그래서, 낭비 없이 사용될 수 있고, 처리량이 향상될 수 있다. 예로서, 반도체 막이 대면적 기판상에 형성되는 경우에, 균일한 어닐링에 의해 생성된 반도체 막의 특성은 균일해진다. 따라서, 이런 반도체 막으로 제조된 TFT들의 특성들의 변동도 감소될 수 있다. 부가적으로, 이런 TFT들로부터 제조된 반도체 장치의 동작 특성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
[실시 형태]
본 실시 형태에서, 도 3a 및 도 3b를 사용하여 슬릿에 의해 감쇠영역들을 제고하는 방법을 설명한다. 도 3a는 종방향이 그에 수직인 방향으로부터 보여지는 경우에, 광학계를 도시하며, 도 3b는 폭방향이 그에 수직인 방향으로부터 보여지는 경우의 광학계를 도시한다.
레이저(1101)로부터 방출된 레이저 광은 빔 확장기(1102a 및 1102b)에 의해 종방향 및 폭방향 양자 모두의 방향으로 약 2배 확장된다. 빔 확장기는 레이저로부터 방출된 레이저 광의 크기가 작은 경우에 특히 유효하다는 것을 인지하여야 한다. 레이저 광의 사이즈 등에 따라 이는 사용되지 않을 수 있다.
빔 확장기로부터 방출된 레이저 광은 제 1 성형 수단으로서의, 원통형 렌즈 어레이들(1103a 및 1103b)과 원통형 렌즈(1104)에 입사된다. 이들 세 렌즈들은 레 이저 광의 곡율이 그 종방향과 평행해지도록 배치되어 있다. 따라서, 레이저 광의 에너지 밀도 분포는 종방향으로 균질해진다.
원통형 렌즈(1104)로부터 방출된 레이저 광은 이중 원통형 렌즈(1107)에 입사되고, 이 이중 원통형 렌즈는 제 2 성형 수단으로서의, 원통형 렌즈 어레이들(1105a 및 1105b)과, 원통형 렌즈(1106) 및 두 개의 원통형 렌즈들(1107a 및 1107b)로 구성되어 있다. 이들 렌즈들은 레이저 광의 곡율이 그 폭방향과 평행하게 배치되어 있으며, 따라서, 레이저 광의 에너지 밀도 분포는 폭방향으로 균질화되고, 동시에, 그 폭이 짧아진다.
이때, 슬릿(1108)이 조사면의 바로 근방에 제 2 성형 수단으로서 위치된다. 슬릿(1108)의 폭 및 위치는 레이저 광의 감쇠영역이 슬릿(1108)에 의해 차폐되도록, 그리고, 그에 의해, 조사면(1109)에 도달하지 않도록 설정된다. 따라서, 그 단부들에서 급격한 에너지 밀도 분포를 가지는 선형 레이저 광이 얻어질 수 있다.
이런 레이저 조사장치를 사용하여 반도체막이 어닐링될 때, 이는 결정화될 수 있고, 결정도가 향상되어 결정 반도체 막을 획득하거나, 불순물 원소를 활성화시킬 수 있다.
본 실시 형태에서 슬릿이 사용된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 미러도 사용될 수 있다. 미러가 레이저 광의 감쇠영역들, 특히, 그 변위 방향에 평행한 레이저 광의 부분들의 감쇠영역들에 사용 및 위치될 때, 통상적으로 폭방향의 각 감쇠영역의 중앙 부근에서, 레이저 광이 각 감쇠영역들의 중앙부 부근으 로 반사된다. 비반사 영역과, 감쇠영역들내의 반사 영역의 에너지 밀도들이 합성된다. 따라서, 균질한 에너지 밀도 분포를 가지는 영역과 동일한 에너지 밀도가 얻어질 수 있다.
또한, 합성 석영 유리의 표면 상에 적용된 코팅이 사용된 레이저의 파장에 따라 적합한 것으로 변경될 때, 다양한 레이저들이 본 발명에 적용될 수 있다.
조사면 상의 그 형상이 선형인 레이저 광이 본 실시 형태에서 생성된다는 것을 인지하여야 한다. 그러나, 본 발명은 선형 형상에 한정되지 않는다. 부가적으로, 이 형상은 레이저로부터 방출된 레이저 광의 종류에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 레이저 광이 광학계에 의해 형성되는 경우에도, 원래 형상의 영향을 받기 쉽다. 예로서, XeCl 엑시머 레이저(펄스폭이 30ns이고, 파장이 308nm)로부터 방출된 레이저 광은 10mm×30mm의 직사각형 형상을 가진다(각각 빔 프로파일의 반치폭). 고체 레이저로부터 방출된 레이저 광의 형상에 관하여, 로드 형상이 원통형일 때, 레이저 광의 형상은 원형이된다. 부가적으로, 슬랩형(a slab type)의 경우에, 레이저 광의 형상은 직사각형이다. 임의의 형상에서, 레이저 광이 피조사체를 어닐링하기에 충분한 에너지 밀도를 가지면, 어떠한 문제도 없으며, 본 발명이 적용될 수 있다.
상기 구성들로 이루어진 본 발명을 하기의 실시예들을 통해 보다 상세히 설명한다.
[제 1 실시예]
본 실시예에서, 슬릿을 사용함으로써, 선형 레이저 광의 단부들에 급격한 에너지 밀도를 획득하는 방법을 도 3a 및 도 3b를 사용하여 설명한다. 도 3a는 레이저 광의 종방향이 그에 수직인 방향으로부터 보여지는 경우의 광학계를 도시하고, 도 3b는 레이저의 폭방향이 그에 수직인 방향으로부터 보여지는 경우의 광학계를 도시한다.
본 명세서의 렌즈들의 배열에 관련한 설명에서, 전방은 레이저 광의 진행 방향인 것으로 가정한다. 부가적으로, 렌즈들에 관하여, 레이저 광 입사측면은 제 1 표면이고, 방출 표면은 제 2 표면이다. 제 1 표면의 곡율 반경은 R1으로, 제 2 표면의 곡률 반경은 R2로 표시된다. 사용된 곡율 반경의 부호는 곡율 중심이 렌즈로부터 볼 때, 레이저 광 입사측상에 위치되는 경우가 음이다. 부가적으로, 부호는 곡율 중심이 방출측상에 위치되는 경우에 양이다. 평면의 경우에, ∞이 가정된다. 또한, 사용된 모든 렌즈들은 합성 석영 유리(굴절율 1.485634)로 이루어진다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
레이저(1101)로부터 방출된 레이저 광은 빔 확장기에 의해 종방향 및 폭방향 양자 모두로 약 두배 확장된다. 빔 확장기는 구형 렌즈(반경 50mm, 두께 7mm, R1=-220mm, R2=∞; 1102a)와, 구형 렌즈(1102a)로부터 400mm의 거리에 위치된 구형 렌즈(반경 50mm, 두께 7mm, R1=∞, R2 = -400mm; 1102b)로 구성된다.
빔 확장기로부터 방출된 레이저 광은 전방을 향해 빔 확장기의 구형 렌즈(1102b)로부터 50mm의 거리에 위치된, 원통형 렌즈 어레이(1103a)로 입사된다. 그후, 레이저 광은 전방을 향해, 원통형 렌즈 어레이(1103a)로부터 88mm의 거리에 위치된 원통형 렌즈 어레이(1103b)를 통해 전달되며, 그후, 전방을 향해 원통형 렌즈 어레이(1103b)로부터 120mm의 거리에 위치된 원통형 렌즈(1104)에 입사된다. 원통형 렌즈 어레이(1103a)는 어레이내에 위치된 40 원통형 렌즈들(각각 60mm의 길이, 2mm의 폭, 5mm의 두께를 가지며 R1 = 28mm 및 R2 = ∞)을 포함한다. 원통형 렌즈 어레이(1103b)는 어레이내에 40 원통형 렌즈들(각각 60mm의 길이, 2mm의 폭, 5mm의 두께를 가지며 R1 = -13.33mm 및 R2 = ∞)을 포함한다. 원통형 렌즈(1104)는 150mm의 길이와, 60mm의 폭과, 20mm의 두께를 가지며, R1 = 2140mm 이고, R2 = ∞인 원통형 렌즈이다. 원통형 렌즈 어레이들(1103a 및 1103b)과 원통형 렌즈(1104) 각각은 곡율이 종방향에 평행하도록 배치된다. 광 빔은 원통형 렌즈 어레이들(1103a 및 1103b)에 의해 분할된다. 분할된 광 빔들은 에너지 밀도 분포를 균질화하도록 원통형 렌즈(1104)에 의해 서로 중첩된다. 따라서, 레이저 광의 에너지 밀도 분포가 이들 세 렌즈들에 의해 종방향으로 균질화된다.
원통형 렌즈(1104)로부터 방출된 레이저 광은 전방을 향해 원통형 렌즈(1104)로부터 395mm의 거리에 위치되어 있는 원통형 렌즈 어레이(1105a)로 입사된다. 그후, 레이저 광은 전방으로 원통형 렌즈 어레이(1105a)로부터 65mm의 거리에 위치된 원통형 렌즈 어레이(1105b)를 통해 전달되고, 그후, 전방을 향해 원통형 렌즈 어레이(1105b)로부터 1600mm의 거리에 위치된 원통형 렌즈(1106)에 입사된다. 원통형 렌즈 어레이(1105a)는 어레이내에 위치된 16 원통형 렌즈들(각각 150mm 의 길이, 2mm의 폭, 5mm의 두께를 가지고, R1=100, R2=∞)을 포함한다. 원통형 렌즈 어레이(1105b)는 어레이내에 위치된 16 원통형 렌즈들(각각 150mm의 길이, 2mm의 폭, 5mm의 두께를 가지고, R1 = ∞, R2= 80mm)을 포함한다. 원통형 렌즈(1106)는 900mm의 길이와, 60mm의 폭과, 20mm의 두께를 가지고, R1=∞, R2=-486mm인 원통형 렌즈이다. 원통형 렌즈 어레이들(1105a 및 1105b)과, 원통형 렌즈(1106) 각각은 곡율이 폭 방향에 평행하도록 배치된다. 이들 3 렌즈들에 의해, 레이저 광의 에너지 밀도 분포가 폭방향으로 균질해지고, 동시에, 그 폭이 단축된다. 따라서, 2mm의 폭을 가지는 선형 레이저 광이 전방을 향해 원통형 렌즈(1106)로부터 800mm의 거리에 생성된다.
상기 2mm의 폭을 가지는 선형 레이저 광의 부가적인 단축을 위해서, 이중 원통형 렌즈(1107)가 원통형 렌즈(1106)로부터 전방을 향해 2050mm의 거리에 위치된다. 이중 원통형 렌즈(1107)는 두 개의 원통형 렌즈들(1107a 및 1107b)로 구성된다. 원통형 렌즈(1107a)는 400mm의 길이와, 70mm의 폭과, 10mm의 두께를 가지고, R1 =125, R2=77mm인 원통형 렌즈이다. 원통형 렌즈(1107b)는 400mm의 길이와, 70mm의 폭과, 10mm의 두께를 가지고, R1 =97, R2=-200mm인 원통형 렌즈이다. 부가적으로, 원통형 렌즈들(1107a 및 1107b)은 5.5mm의 간격으로 위치된다. 원통형 렌즈들(1107a 및 1107b) 각각은 폭방향으로 곡율이 평행하도록 배치된다.
길이가 300mm, 폭이 0.4mm인 선형 레이저 광이 전방을 향해 이중 원통형 렌즈(1107)로부터 237.7mm의 거리에서 조사면(1109) 상에 생성된다. 이때, 생성된 선형 레이저 광은 종방향으로 그 단부들이 점진적으로 감쇠되는 에너지 밀도 분포를 가진다. 이런 에너지 감쇠영역들을 제거하기 위해서, 슬릿(1108)이 조사면의 바로 근방에 위치된다. 슬릿(1108)의 폭 및 위치는 에너지 감쇠영역들에 대응하는 광 빔들이 슬릿(1108)에 의해 차단되고, 그에 의해, 조사면(1109)에 도달하지 못하게되도록 설정된다. 따라서, 그 단부에서 급격한 에너지 밀도 분포를 가지는 선형 레이저 광이 얻어질 수 있다. 본 실시예에서, 슬릿은 기판으로부터 2mm의 거리에 위치된다.
또한, 세 개의 렌즈들 대신, 즉, 원통형 렌즈 어레이들(1103a, 1103b) 및 원통형 렌즈(1104) 또는 원통형 렌즈 어레이들(1105a, 1105b) 및 원통형 렌즈(1106) 대신, 도 19에 도시된 균질기가 사용될 수 있다. 또한, 이런 균질기가 사용될 때, 조사면 상 또는 그 근방의 레이저 광은 단부에서 감쇠영역들을 가진다. 따라서, 슬릿이 제공되고, 그에 의해, 급격한 에너지 밀도 분포를 가지는 선형 레이저 광을 생성하기 위해 감쇠영역들이 제거된다.
이런 레이저 조사장치가 사용될 때, 균일한 어닐링이 조사면에 대해 수행될 수 있다. 예로서, 조사면으로서 반도체 막을 사용하여 어닐링이 수행될 때, 이는 결정화되고, 결정도가 향상되어 균일한 결정도를 가지는 반도체 막을 얻거나, 불순물 원소가 활성화될 수 있다.
[제 2 실시예]
본 실시예에서, 미러를 사용하여 선형 레이저 광의 단부들에 급격한 에너지 밀도 분포를 획득하는 방법이 설명된다.
선형 레이저 광은 제 1 실시예에 기술된 광학계에 의해 생성된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 미러는 슬릿의 측면 표면들상에 제공되고, 에너지 감쇠영역들의 실질적인 중앙 부분들 근방에 위치된다. 에너지 감쇠영역들의 광 빔들은 잔여 에너지 감쇠영역들을 조사하도록 미러에 의해 반사된다. 따라서, 감쇠영역들이 감소되고, 그래서, 그 단부들에서 급격한 에너지 밀도 분포를 가지는 선형 레이저 광이 조사면 상에 생성된다.
이런 레이저 조사장치가 사용될 때, 조사면을 위해 균일한 어닐링이 수행된다. 예로서, 피조사체로서 반도체 막을 사용하여 어닐링이 수행될 때, 이는 결정화되고, 결정도가 향상되어 균일한 결정도를 가지는 결정 반도체 막을 얻거나, 불순물 원소가 활성화될 수 있다.
[제 3 실시예]
본 실시예에서는, 박판형 레이저 광의 단부들에 급격한 에너지 밀도 분포를 획득하는 방법이 도 4, 5a 내지 5f를 사용하여 설명된다.
레이저(1101)로부터 방출된 레이저 광은 플라이 아이 렌즈(1302)내로 입사된다. 입사 레이저 광의 형상비를 1:1로 설정하기 위해서, 원통형 렌즈가 발진 장치와 플라이 아이 렌즈 사이에 빔 확장기로서 삽입될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 플라이 아이 렌즈(1302)는 도 5a에 도시되 바와 같이, 각각 1mm의 정사각형의 5mm 두께를 가지는 R1 = 10mm, R2 = ∞인 구형 렌즈들을 배열함으로써 얻어진다. 이 런 어레이의 배열은 입사 레이저 광의 형상에 따라 에너지 분포를 균질화하도록 최적화된다(배열의 예 : 도 5b). 부가적으로, 어레이를 어닐링 대상 반도체 막과 유사한 기하학적 형상이 되게 하기 위해서, 예로서, 도 5c(직사각형), 도 5d(평행 사변형), 도 5e(마름모) 또는 도 5f(정 육각형)에 도시된 바와 같은 형상이 사용되는 것을 생각할 수 있다. 구형 렌즈(1303)는 전방을 향해 플라이 아이 렌즈(1302)로부터 20mm의 거리에 위치된다. 구형 렌즈(1303)는 R1=300mm이고, R2=∞이며, 150mm의 정사각형과 20mm의 두께를 가진다.
플라이 아이 렌즈(1302)에 의해 분할된 광 빔들은 구형 렌즈(1303)에 의해 서로 중첩된다. 따라서, 그 에너지 분포가 균질한 30mm × 30mm의 박판형 레이저 광이 전방을 향해 플라이 아이 렌즈(1302)로부터 600mm의 거리에서 조사면(1305)상에 생성된다. 이때, 생성된 박판형 레이저 광에 관하여, 단부들의 에너지들이 감쇠된다. 따라서, 이를 제거하기 위해서, 슬릿(1304)은 조사면의 바로 근방에 위치된다. 도 4는 광 빔 입사측으로부터 볼 때의 슬릿(1304)을 도시한다. 슬릿(1304)의 위치 및 폭은 에너지 감쇠영역들에 대응하는 광 빔들이 차단되고, 그에 의해 조사면(1305)에 도달하지 않도록 설정된다. 따라서, 그 단부들에서 급격한 에너지 밀도 분포를 가지는 박판(정사각형)형 레이저 광이 조사면(1305) 상에 생성된다. 본 실시예에서, 슬릿은 기판으로부터 2mm 거리에 위치된다. 슬릿이 미러로 대체될 때에도, 선형 레이저 광 또는 박판형 레이저 광이 유사하게 생성될 수 있다는 것을 인지하여야 한다.
이런 레이저 조사장치가 사용될 때, 균일한 어닐링이 조사면에 수행될 수 있다. 예로서, 피조사체로서 반도체 막을 사용하여 어닐링이 수행될 때, 이는 결정화될 수 있고, 결정도가 향상되어 균일한 결정도를 가지는 결정 반도체 막을 획득할 수 있거나, 불순물 원소가 활성화될 수 있다.
[제 4 실시예]
본 실시예에서, 레이저 어닐링이 대면적 기판에 대하여 수행되는 경우가 도 6a 및 도 6b를 참조로 설명된다.
먼저, 높은 균질성의 에너지 밀도를 가지는 레이저 광이 제 1 내지 제 3 실시예 중 어느 하나에 따라 생성된다. 그후, 레이저 광은 상대 변위되면서, 대면적 기판에 조사된다(도 6a). 이때, 종방향의 레이저 광의 길이는 대면적 기판의 일 측면 보다 짧고, 그래서, 전체 어닐링이 단지 일방향으로의 주사에 의해 수행될 수 없다. 따라서, 레이저 광이 둘 이상의 방향으로 이동되면서 주사가 복수회 수행될 필요가 있으며, 그에 의해, 도 6b에 도시된 바와 같이 레이저 광을 사용한 주사들이 서로 인접한 영역들을 형성한다. 그러나, 본 발명에 의해 생성된 레이저 광은 단부들에서 급격한 에너지 밀도 분포를를 가지며, 그래서, 감쇠영역들이 생성되지 않는다. 따라서, 레이저 광을 사용한 주사들이 서로 인접한 영역들에 대하여 균일한 어닐링이 실현될 수 있다. 결과적으로, 대면적 기판이 낭비 없이 활용될 수 있고, 그에 의해 처리량을 현저히 향상시킨다.
[제 5 실시예]
액티브 매트릭스 기판을 제조하는 방법이 본 실시예에서 도 10a 내지 13을 사용하여 설명된다. CMOS 회로, 구동 회로, TFT 화소를 가지는 화소부 및 저장 커패시터가 그 위에 함께 형성되어 있는 기판을 편의상 액티브 매트릭스 기판이라 지칭한다.
먼저, 바륨 보로실리케이트(barium borosilicate) 유리 또는 알루미늄 보로실리케이트 유리같은 유리로 제조된 기판(400)이 본 실시예에서 사용된다. 절연막이 기판 표면 상에 형성되어 있는 석영 기판, 실리콘 기판, 금속 기판 및 스테인레스 기판 같은 기판들이 기판(400)으로서 사용될 수도 있다. 또한, 본 실시예에 사용된 처리 온도들을 견딜수 있는 내열 특성들을 가지는 플라스틱 기판도 사용될 수 있다. 본 발명이 매우 양호한 에너지 분포의 균일성을 가지는 레이저 광을 사용함으로써 어닐링할 수 있기 때문에, 대면적 기판이 사용될 수 있다.
다음에, 실리콘 산화물막, 실리콘 질화물막, 또는 실리콘 산질화물막 같은 절연막으로 제조된 기초막(401)이 그후 공지된 방법에 의해 기판(400) 상에 형성된다. 2층 구조(401a 및 401b)가 본 실시예에서 기초막(401)으로서 사용될 수 있지만, 상술한 절연막의 단층도 사용될 수 있으며, 둘 이상의 층들이 적층되어 있는 막도 사용될 수 있다.
다음에, 반도체 층들(402 내지 406)이 기초막상에 형성된다. 가장 먼저, 반도체막이 공지된 방법(스퍼터링법, LPCVD법, 플라즈마 CVD법 등 같은)에 의해 25 내지 80nm 두께(바람직하게는 30 내지 60nm)로 형성된다. 그후, 반도체막은 레이저 결정화법에 의해 결정화된다. 레이저 결정화법은 레이저로부터의 레이저 광 스폿이 제 1 내지 제 4 실시예 중 하나를 적용함으로써, 반도체막에 적용된다. 물론, 레이 저 결정화법 뿐만 아니라, 소정의 다른 결정화 방법[RTA, 노 어닐링(furnace anealing)을 사용하는 열적 결정화법, 결정화를 촉진하는 금속 원소들을 사용하는 열적 결정화법]도 조합하여 사용될 수 있다. 패터닝이 반도체 층들(402 내지 406)을 형성하기 위해 얻어진 결정 반도체막상에 소정 형태로 형성된다. 반도체 막은 비정질 반도체 막, 미소 결정 반도체 막 또는 결정 반도체 막일 수 있다. 대안적으로, 반도체 막은 비정질 실리콘 게르마늄 막 같은 비정질 구조를 가지는 콤파운드 반도체 막일 수 있다.
본 실시예에서, 플라즈마 CVD법이 비정질 실리콘 막을 55nm 두께로 형성하기위해 사용된다. 이 비정질 실리콘막상에 탈수(dehydrogenation)가 수행(500℃에서 1시간 동안)된 이후에, 10W 출력을 가지는 연속 발진 YVO4 로부터의 레이저 광 샷이 비선형 광학 소자에 의해 제 2의 보다 높은 하모닉파로 변환되고, 그후, 제 1 내지 제 3 실시예에 도시된 광학계 중 하나로부터 레이저 광이 형성 및 조사된다. 이때, 약 0.01 내지 100MW/cm2(바람직하게는, 0.1 내지 10MW/cm2)의 에너지 밀도가 필수적이다. 엑시머 레이저가 사용될 때, 펄스 발진 주파수는 300Hz인 것으로 가정하고, 레이저 에너지 밀도는 100 내지 1000mJ/cm2(통상적으로 200 내지 700mJ/cm2)이 되는 것이 적합하다. 스테이지는 레이저 광에 대해 약 0.5 내지 2000cm/s의 속도로 상대 이동되고, 레이저 광이 조사되며, 그후, 결정 실리콘 막이 형성된다. 반도체 층들(402 내지 406)은 포토리소그래피법을 사용함으로써 그 위에 패터닝 프로세스를 수행함으로써 형성된다.
매우 작은 양의 불순물 원소(붕소 또는 인) 도핑이 반도체 막들(402 내지 406)의 형성 이후에 TFT 임계값 제어를 위해 수행될 수 있다.
다음에, 게이트 절연막(407)이 형성되어 반도체 막들(402 내지 406)을 덮는다. 게이트 절연막(407)은 40 내지 150nm 두께를 가진 실리콘 함유 절연막에 의해 플라즈마 CVD 또는 스퍼터링을 사용하여 형성된다. 본 실시예에서, 110nm의 막 두께를 가지는 실리콘 산질화물막(조성비 : Si = 32%, O=59%, N=7%; H=2%)이 플라즈마 CVD에 의해 형성된다. 게이트 절연막은 물론 실리콘 산질화물 막에 한정되지 않으며, 실리콘을 함유하는 다른 절연막들이 단층 또는 적층 구조로 사용될 수 있다.
또한, 실리콘 산화물 막이 사용되는 경우에, 이는 0.5 내지 0.8W/cm2의 고주파수(13.56MHz) 전력 밀도로 방전함으로써, 300 내지 400℃의 기판 온도 설정으로, 40Pa의 반응 압력에서, TEOS(테트라에틸 오르소실리케이트)와 O2의 혼합물로 플라즈마 CVD에 의해 형성될 수 있다. 이어서, 이렇게 제조된 실리콘 산화물 막을 400 내지 500℃에서 열적 어닐링함으로써 게이트 절연막으로서의 양호한 특성들이 얻어질 수 있다.
그후, 20 내지 100nm의 막 두께를 가지는 제 1 도전막(408)과, 100 내지 400 nm의 막 두께를 가지는 제 2 도전막(409)이 형성되고, 게이트 절연막(407)상에 적층된다. 30nm의 막 두께를 가지는 TaN 막으로 형성된 제 1 도전막(408)과, 370nm의 두께를 가지는 W 막으로 형성된 제 2 도전막(409)이 본 실시예에서 형성 및 적층된다. TaN 막은 스퍼터링에 의해 형성되고, Ta 타겟의 스퍼터링은 질소 분위기에서 수행된다. 또한, W 막은 W 타겟을 사용한 스퍼터링에 의해 형성된다. 부가적으로, W 막은 또한 텅스턴 헥사 플로라이드(WF6)를 사용하여 열적 CVD에 의해 형성될 수도 있다. 무엇이 사용되든지, 게이트 전극으로서 이를 사용하기 위해 막이 낮은 저항을 갖도록 할 수 있는 것이 필수적이며, 제조된 W 막의 고유 저항은 20μΩcm 미만인 것이 적합하다.
비록, 본 실시예에서 제 1 도전막(408)이 TaN이고, 제 2 도전막(409)이 W이지만, 도전막들상의 배치에는 어떠한 제한들도 없다. 제 1 도전막(408)과 제 2 도전막(409)은 Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr 및 Nd나 이들 원소들 중 하나를 그 주 구성 요소로서 가지는 합금 재료로부터 형성되거나 이들 원소들의 화학적 콤파운드들로부터 형성될 수 있다. 또한, AgPdCu 합금처럼, 인 같은 불순물 원소가 그 내부로 도핑되는 반도체막, 특히, 다결정 결정 실리콘 막도 사용될 수 있다.
다음에, 포토리소그래피법을 사용하여 레지스트로부터 마스크들(410 내지 415)이 형성되고, 전극들 및 배선들을 형성하기 위해 제 1 에칭 처리가 수행된다. 제 1 에칭 처리는 제 1 및 제 2 에칭 조건들(도 10b)에 따라 수행된다. ICP(유도 결합 플라즈마) 에칭법이 본 실시예에서 제 1 에칭 조건으로서 사용된다. 에칭 가스로서 CF4, Cl2 및 O2의 혼합물이 사용되며, 가스 유량들은 각각 25:25:10(sccm)으로 설정되며, 1Pa의 압력으로, 코일형 전극에 500W의 RF(13.56MHz) 전력이 적용되어 플라즈마가 형성되어 에칭이 수행된다. 또한, 150W의 RF(13.56MHz) 전력이 기판측(샘플 스테이지)에도 적용되고, 그에 의해, 음의 자기-바이어스 전압을 효과적으 로 적용한다. W 막은 제 1 에칭 조건들하에서 에칭되고, 제 1 도전막의 에지부가 테이퍼형으로 제조된다.
레지스트 마스크들(410 내지 415)을 제거하지 않고, 에칭 조건이 제 2 에칭 조건으로 변경되었다. CF4와 Cl2의 가스 혼합물이 에칭 가스들로서 사용되고, 가스 유량비들은 30/30(sccm)으로 각각 설정되었으며, 1Pa의 압력에서 코일형 전극에 500W의 RF(13.56MHz) 전력을 적용시킴으로써 플라즈마가 형성되고, 약 30초 동안 에칭이 수행되었다. 20W의 RF(13.56MHz) 전력이 또한 기판측(샘플 스테이지)에도 적용되고, 그에 의해, 실질적으로 음의 자기-바이어스 전압이 적용된다. CF4와 Cl2의 가스 혼합물을 사용하는 제 2 에칭 조건들에 의해 동일한 순서로 W 막 및 TaN 막 양자 모두가 에칭되었다. 게이트 절연막상에 잔류물을 남기지 않고 에칭하기 위해서, 에칭 시간은 10% 내지 20% 정도 증가될 수 있다.
레지스트 마스크들의 형상들을 상술한 제 1 에칭 조건에 적합하게 형성함으로써, 제 1 도전막 및 제 2 도전막의 에지 부분들은 기판측에 적용된 바이어스 전압의 효과에 따라 테이퍼 형상으로 이루어진다. 테이퍼부들의 각도는 15 내지 45°이다. 따라서, 제 1 에칭 처리에 의해, 제 1 도전막들과 제 2 도전막들로부터 제 1 형 도전막들(417 내지 422)(제 1 도전막들(417a 내지 422a)과 제 2 도전막들(417b 내지 422b))이 형성된다. 참조 번호 416은 게이트 절연막을 나타내고, 제 1 형 도전막들(417 내지 422)에 의해 덮여지지 않은 영역들은 에칭을 통해 약 20 내지 50nm만큼 보다 얇아지게 된다.
다음에, 레지스트 마스크들을 제거하지 않고, 제 2 에칭 처리가 수행된다(도 10c), 여기서, CF4, Cl2 및 O2를 에칭 가스로서 사용함으로써 W 막을 선택적으로 에칭한다. 이때, 제 2 도전층들(428b 내지 433b)이 제 2 에칭 처리에 의해 형성된다. 한편, 제 1 도전층들(417a 내지 422a)은 거의 에칭되지 않으며, 제 2 형 도전층들(428 내지 433)이 형성된다.
그후, 제 1 도핑 처리가 레지스트 마스크들을 제거하지 않고 수행되며, 반도체층에 n-형을 부여하는 불순물 원소가 낮은 농도로 추가된다. 도핑 처리는 이온 도핑 또는 이온 주입에 의해 수행될 수 있다. 이온 도핑은 투입량이 1×1013 내지 5×1014/cm2으로, 가속 전압(acceleration voltage)이 40 내지 80 keV 사이로 설정된 처리 조건들로 수행된다. 본 실시예에서, 도핑은 1.5×1013/cm2으로 설정된 투입량과, 60 keV로 설정된 가속 전압으로 수행된다. n-형을 부여하는 불순물 원소로서는 15족에 속하는 원소, 통상적으로, 인(P) 또는 비소(As)가 사용된다. 여기서는 인(P)이 사용되었다. 이 경우에, 도전층들(428 내지 433)은 n-형 도전성을 부여하는 불순물 원소에 대하여 마스크들로서 작용하고, 불순물 영역들(423 내지 427)이 자기-정렬 방식으로 형성된다. n-형을 부여하는 불순물 원소는 1×1018 내지 1×1020/cm3의 범위의 농도로 불순물 영역들(423 내지 427)에 추가된다.
다음에, 레지스트 마스크들을 제거한 이후에, 새로운 레지스트 마스크들(434a 내지 434c)이 형성되고, 제 2 도핑 처리가, 제 1 도핑 처리 보다 높 은 가속 전압에서 수행된다. 이온 도핑은 1×1013 내지 1×1015/cm2으로 투입량이 설정되고, 가속 전압이 60 내지 120 keV 사이로 설정되는 처리 조건들로 수행된다. 이 도핑 처리는 제 2 도전층들(428b 내지 432b)을 마스크들로서 사용함으로서 수행되고, 제 1 도전층의 테이퍼부 아래의 반도체층에 불순물 원소가 추가된다. 이어서, 가속 전압이 제 2 도핑 처리보다 낮아지고, 제 3 도핑 처리가 수행되며, 도 11a의 상태가 얻어진다. 이온 도핑은 1×1015 내지 5×1017/cm2으로 설정된 투입량과, 50 내지 100 keV 사이로 설정된 가속 전압의 처리 조건으로 수행된다. 제 1 도전층에 이어지는 저농도 불순물 영역들(436, 442, 448)에 불순물 원소가 추가되고, 이는 제 2 도핑 처리 및 제 3 도핑 처리에 의해, 1×1018 내지 5×1019/cm2의 밀도 범위 이내로 n-형 불순물 원소를 부여하고, 고농도 불순물 영역들(435, 441, 444 및 447)에는 1×1019 내지 5×1021/cm2의 밀도 범위 이내의 n-형을 부여하는 불순물 원소가 추가된다.
물론, 적절한 가속 전압이되게 함으로써, 제 2 도핑 처리 및 제 3 도핑 처리가 한번의 도핑 처리가 될 수 있으며, 이 또한, 저농도 불순물 영역과 고농도 불순물 영역을 형성할 수 있다.
다음에, 레지스트 마스크들을 제거한 이후, 레지스트로 이루어진 새로운 마스크들(450a 내지 450c)이 형성되고, 제 4 도핑 처리가 수행된다. 제 4 도핑 처리에 따라서, P-채널형 TFT의 액티브층들이 되는 반도체막들에, 상기 단일 도전형에 반대 도전형을 부여하는 불순물 원소가 추가되는 불순물 영역들(453, 454, 459 및 460)이 형성된다. 제 2 도전층들(428a 내지 432a)이 불순물 원소에 대한 마스크들로서 사용되고, p-형 도전성을 부여하는 불순물 원소가 자기-정렬 방식으로 불순물 영역들을 형성하도록 추가된다. 본 실시예에서, 불순물 영역들(453, 454, 459 및 460)이 디보란(B2H6)을 사용하는 이온 도핑에 의해 형성된다(도 11b). 제 4 도핑 처리가 수행될 때, n-채널 TFT를 형성하는 반도체 층은 레지스트 마스크들(450a 내지 450c)로 덮혀진다. 제 1 도핑 처리 및 제 3 도핑 처리에 의해, 인들이 상이한 농도로 각 불순물 영역들(439, 447 및 448)에 추가된다. 그러나, P-형 도전성을 부여하는 불순물 원소의 농도가 각 영역들에서 1×1019 내지 5×1021atoms/cm3이 되도록 도핑을 수행함으로써, p-채널 TFT의 소스 영역 및 드레인 영역으로서 기능하는 영역들의 형성시 어떠한 문제들도 유발되지 않는다.
불순물 영역들은 이 시점까지의 단계들에 의해 각 반도체 층들내에 형성된다.
다음에, 레지스트 마스크들(450a 내지 450c)을 제거한 이후에, 제 1 층간 절연막(461)이 형성된다. 제 1 층간 절연막(461)은 실리콘을 함유하는 100 내지 200nm 두께의 절연막일 수 있으며, 이는 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법에 의해 형성된다. 본 실시예에서, 150nm 두께의 실리콘 산질화물 막이 플라즈마 CVD에 의해 형성된다. 제 1 층간 절연막(461)은 물론 실리콘 산질화물 막에 한정되지 않으며, 다른 실리콘 함유 절연막들도 단층 또는 적층 구조로서 사용될 수 있다.
다음에, 도 11c에 도시된 바와 같이, 반도체층들의 결정도와 각 반도체 층들에 추가된 불순물 원소들의 활성도를 회복시키기 위해 열처리가 수행된다. 이때, 레이저 광의 에너지 밀도는 약 0.01 내지 100MW/cm2(바람직하게는 0.01 내지 10MW/cm2)일 필요가 있으며, 기판을 레이저 광에 대해 상대적으로 0.5 내지 2000MW/cm2의 속도로 이동시킨다. 게다가, 레이저 어닐링 방법은 열적 어닐링법 또는 급속 열적 어닐링법(RTA법)등이 적용될 수 있다.
또한, 열처리 프로세스는 또한 제 1 층간 절연막의 형성 이전에도 수행될 수 있다. 그러나, 사용되는 배선 재료가 열에 대해 약할 때, 본 실시예에서와 같이, 배선 등을 보호하기 위해, 층간 절연막(예로서, 실리콘 질화물 막 처럼 그 주 구성 요소로서 실리콘을 가지는 절연막)을 형성한 이후에, 열처리가 수행되는 것이 적합하다.
그후, 수화를 위한 열처리도 수행될 수 있다(300 내지 550℃에서 1 내지 12 시간 동안의 열처리). 이 프로세스는 제 1 층간 절연막(461)내에 포함된 수소와 반도체층들의 미결합 화학손(dangling bond)을 단절시킨다. 반도체 층들은 제 1 층간 절연막의 존재에 무관하게 수화될 수 있다. 플라즈마 수화(플라즈마에 의해 여기된 수소를 사용) 또는 3 내지 100%의 수소를 함유하는 분위기에서, 300 내지 450℃로 1 내지 12 시간 동안의 열처리 프로세스도 다른 수화 수단으로서 수행될 수 있다.
다음에, 무기 절연막 재료 또는 유기 절연막 재료로 형성된 제 2 층간 절연막(462)이 제 1 층간 절연막(461)상에 형성된다. 본 실시예에서, 1.6㎛의 두께를 가지는 아크릴 수지막이 형성되며, 사용된 재료는 10 내지 1000 cp, 바람직하게는 40 내지 200cp 사이의 점성을 가질 수 있다. 그 표면 상에 불평탄부가 형성되어 있는 재료가 사용된다.
본 실시예에서, 미러 반사를 방지하기 위해서, 화소 전극의 표면은 불평탄 표면을 형성하는 제 2 층간 절연막을 형성함으로써, 불평탄해진다. 또한, 화소 전극 표면은 불평탄하게 형성될 수 있고, 광 산란 특성들을 가지며, 따라서, 볼록부도 화소 전극 아래의 영역에 형성될 수 있다. 볼록부의 형성은 TFT들을 형성하기 위한 것과 동일한 포토마스크에 의해 형성될 수 있으며, 따라서, 이는 공정 단계들의 수를 증가시키지 않고 형성될 수 있다. 볼록부는 배선들 및 TFT들을 제외한 화소부 영역의 기판상에 적절히 형성될 수도 있음을 유념하라. 이 방식으로, 볼록부를 덮는 절연막의 표면에 형성된 불평탄부(unevenness)를 따라 화소 전극의 표면에 불평탄부가 형성된다.
또한, 평탄면을 가지는 막이 제 2 층간 절연막(462)으로서 사용될 수도 있다. 이 경우에, 미러면 반사를 방지하기 위해서, 공지된 샌드블래스팅 프로세스 또는 에칭 프로세스 같은 추가 프로세스에 의해 표면이 불평탄해지는 것이 적합하며, 그에 의해, 반사광 산란에 의해 백도(whiteness)가 증가되는 것이 적합하다.
그후, 각 불순물 영역들을 전기적으로 접속하는 배선들(463 내지 467)이 구동 회로(506)에 형성된다. 이들 배선들은 500nm의 두께를 가지는 합금막(Al과 Ti의 합금막)과 50nm의 두께를 가지는 Ti의 적층막이 배선을 형성하기 위해 패터닝된다는 것을 인지하여야 한다. 물론, 2층 구조에 제한되지 않으며, 단층 구조 또는 셋 이상의 층들의 적층 구조도 허용될 수 있다. 또한, 배선들의 재료들은 Al 및 Ti에 한정되지 않는다. 예로서, 배선은 TaN막상에 Al과 Cu가 형성되고, Ti 막을 형성하는 적층막이 패터닝에 의해 형성되며, 배선을 형성할 수 있다(도 12).
또한, 화소부(507)에, 화소 전극(470), 게이트 배선(469) 및 접속 전극(468)이 형성된다. 소스 배선(433a 및 433b의 적층체)과 화소 TFT와 함게 접속 전극(468)에 의해 전기 접속이 형성된다. 또한, 게이트 배선(469)은 화소 TFT의 게이트 전극과 전기 접속을 형성한다. 화소 전극(470)은 화소 TFT의 드레인 영역(471)과 전기 접속을 형성하며, 또한, 저장 커패시터를 형성하는 하나의 전극으로서 기능하는 반도체 층(459)과 전기적으로 접속된다. Al 또는 Ag를 그 주 성분으로서 가지는 막 같은 우수한 반사도를 가지는 재료나 이런 막들의 적층막을 화소 전극(470)으로서 사용하는 것이 적합하다.
이렇게, n-채널 TFT(501)와 p-채널 TFT(502)로 구성된 CMOS 회로 및 n-채널 TFT(503)를 가지는 구동 회로(506)와, 화소 TFT(504)를 가지는 화소부(507) 및 저장 커패시터(505)가 동일 기판 상에 형성될 수 있다. 따라서, 액티브 매트릭스 기판이 완성된다.
구동 회로(506)의 n-채널 TFT(501)는 채널 형성 영역(437), 게이트 전극의 일부를 구성하는 제 1 도전층(428a)과 중첩하는 저농도 불순물 영역(436)(GOLD 영역) 및 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능하는 고농도 불순물 영역(452)을 갖는다. 전기 접속에 의해 전극(466)과, n-채널 TFT(501)를 가지는 CMOS 회로를 형성하는 p-채널 TFT(502)는 채널 형성 영역(440), 게이트 전극의 일부를 구성하는 제 1 도전층(429a)와 중첩하는 저농도 불순물 영역(454; GOLD 영역) 및 소스 영역 또 는 드레인 영역으로서 기능하는 고농도 불순물 영역(453)을 가진다. 또한, n-채널 TFT(503)는 채널 형성 영역(443)과, 게이트 전극의 일부를 구성하는 제 1 도전층(430a)과 중첩하는 저농도 불순물 영역(442; GOLD 영역) 및 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능하는 고농도 불순물 영역(456)을 가진다.
화소부의 화소 TFT(504)는 채널 형성 영역(446)과, 게이트 전극의 외측에 형성된 저농도 불순물 영역(445)(LDD 영역) 및 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능하는 고농도 불순물 영역(458)을 가진다. n-형을 부여하는 순물 원소와, p-형을 부여하는 불순물 원소가 저장 커패시터의 일 전극으로서 기능하는 반도체 층에 추가된다. 저장 커패시터(505)는 유전체로서 기능하는 절연막(416)을 사용하여 반도체 층 및 전극(432a 및 432b의 적층체)에 의해 형성된다.
화소 전극들의 에지 부분들은 화소 전극들 사이의 간극들이 블랙 메트릭스를 사용하지 않고 본 실시예의 화소 구조로 광을 차폐하도록 소스 배선들과 중첩하도록 배치된다.
본 실시예에서 제조된 액티브 매트릭스 기판의 화소부의 상면도가 도 13에 도시된다. 도 10a 내지 도 13에서 대응 부품들에 대해서는 동일 참조 번호들이 사용된다. 도 12의 점선 A-A'는 도 13의 점선 A-A'를 따라 취한 단면도에 대응한다. 도 12의 점선 B-B'는 도 13의 점선 B-B'를 따라 취한 단면도에 대응한다.
[제 6 실시예]
본 실시예에서는 제 5 실시예에서 제조된 액티브 매트릭스 기판으로부터 반사형 액정 디스플레이 장치를 제조하는 프로세스를 후술한다. 설명을 위해 도 14가 사용된다.
먼저, 도 12의 상태의 액티브 매트릭스 기판이 제 5 실시예에 따라 얻어지고, 얼라인먼트 막(alignment film; 567)이 그후 도 12의 액티브 매트릭스 기판상에서 적어도 화소 전극(470)상에 형성되며, 러빙 처리가 수행된다. 본 실시예에서, 얼라인먼트막(567)의 형성 이전에 아크릴 수지막 등 같은 유기 수지막의 패터닝에 의해, 기판들 사이의 간격을 유지하기 위해 적절한 위치에 기둥형 스페이서들(572)이 형성된다. 또한, 기둥형 스페이서들 대신, 구형 스페이서들이 기판의 전체 표면 위에 산포될 수 있다.
다음에, 상대 기판(569)이 준비된다. 그후, 컬러링층(570, 571) 및 평탄화막(573)이 상대 기판(569) 상에 형성된다. 적색 컬러링층(570)과 청색 컬러링층(571)이 중첩되어 차광부를 형성한다. 또한, 차광부는 적색 컬러링층의 일부를 녹색 컬러링층과 중첩시킴으로써 형성될 수도 있다.
본 실시예에서는 제 5 실시예에 도시된 기판을 사용한다. 따라서, 제 5 실시예의 화소부의 상면도를 도시하는 도 13에서, 적어도 게이트 배선(469)과 화소 전극(470) 사이의 간극과, 게이트 배선(469)과 접속 전극(468) 사이의 간극 및 접속 전극(468)과 화소 전극(470) 사이의 간극이 차폐될 필요가 있다. 컬러링 층들 각각은 컬러링층들의 적층체로 이루어진 차광부들이 반드시 차광되어야만하는 위치들에 형성되도록 배열되고, 그후, 상대 기판에 접합된다.
따라서, 블랙 마스크 등 같은 차폐층을 형성하지 않고, 컬러링층들의 적층체로 구성된 차광부들을 사용함으로써 화소들 사이의 각 간극들의 차광을 수행하여 공정 단계들의 수를 감소시키는 것이 가능하다.
그후, 투명 도전막으로 이루어진 상대 전극(576)이 적어도 화소부내의 평탄화막(573)상에 형성되고, 얼라인먼트막(574)이 상대 기판의 전체 표면 위에 형성되고, 러빙 처리가 수행 된다.
그후, 화소부와 구동 회로가 그 위에 형성된 형성된 액티브 매트릭스 기판과, 상대 기판이 밀봉 재료(568)에 의해 함께 접합된다. 밀봉 재료(568)내에는 충전제가 혼힙되고, 두 기판들이 충전재와 기둥형 스페이서들에 따라 균일한 간격이 유지되는 상태로 접합된다. 그후, 액정 재료(575)가 양 기판들 사이에 주입되고, 봉합제(미도시)에 의해 기판들이 완전히 밀봉된다. 공지된 액정 재료가 액정 재료(575)로 사용될 수 있다. 이렇게, 도 14에 도시된 반사형 액정 디스플레이 장치가 완성된다. 필요시, 액티브 매트릭스 기판 또는 상대 기판이 소정 형상으로 절단될 수 있다. 또한, 편광판(미도시)이 단지 상대 기판상에만 부착된다. 그후, FPC가 공지된 기술에 의해 접합된다.
상술한 방법에 의해 제조된 액정 디스플레이 장치는 에너지 분포의 균일성이 매우 양호한 레이저 광이 조사되기 때문에, 완전히 어닐링된 반도체 막을 사용한 TFT를 구비한다. 상술한 액정 디스플레이 장치의 충분한 동작 특성 및 신뢰성을 가지는 것이 되는 것이 가능하다. 이런 액정 디스플레이 장치는 다양한 종류의 전자 기기의 표시부로서 사용될 수 있다.
본 실시예는 제 1 내지 제 5 실시예와 자유롭게 조합될 수 있다는 것을 인지하여야 한다.
[제 7 실시예]
본 실시예에서는 액티브 매트릭스 기판을 형성하기위해 사용되는 TFT 제조방법을 사용함으로써 발광 장치를 제조하는 예이다. 본 명세서에서, 발광 장치는 상술한 기판과 덮개 부재 사이에서 기판 상에 형성된 발광 소자를 가지는 디스플레이 패널과, 상술한 디스플레이 패널을 가진 TFT를 구비한 상술한 디스플레이 모듈에 대한 포괄적 용어이다. 부수적으로, 발광 소자는 전기장(발광체)의 적용에 의해 전자 발광이 얻어지는 콤파운드를 포함하는 층과, 아노드 및 캐소드를 구비한다. 한편, 콤파운드의 전자발광은 단일 전자 결합(singlet) 여기 상태로부터 그라운드 상태로 복귀시의 광 방출(형광)과, 3전자 결합(triplet) 여기 상태로부터 그라운드 상태로의 복귀시의 광 방출(인광)을 포함하며, 소정의 또는 양자 모두의 광 방출을 포함한다.
본 명세서에서, 발광 소자내의 아노드와 캐소드 사이에 제공되는 모든 층들이 발광체로서 정의된다. 발광층, 정공 주입층, 전자 주입층, 정공 운반층, 전자 운반층 등이 명확히 발광체에 포함된다. 발광 소자는 기본적으로 아노드층, 발광층 및 캐소드층이 이 순차 적층되어 있는 구조를 가진다. 아노드층, 정공 주입층, 발광층, 캐소드층, 아노드층, 정공 주입층, 발광층, 전자 운반층 및 캐소드층 등이 이 구조에 부가하여 적층되어 있은 구조를 때때로 가질 수 있다.
도 15는 본 실시예의 발광 장치의 단면도이다. 도 15에서, 기판(700)상에 제공된 스위칭 TFT(603)는 도 15의 n-채널 TFT(503)를 사용하여 형성된다. 결과적으로, 구조의 설명과 관련하여, n-채널 TFT(503)에 대한 설명을 참조하는 것으로 충분하다.
부수적으로, 비록 본 실시예가 두 채널 영역들로 형성된 이중 게이트 구조로 이루어져 있지만, 하나의 채널 영역으로 형성된 단일 게이트 구조나 세 개로 형성된 삼중 게이트 구조를 사용하는 것이 가능하다.
기판(700)상에 제공된 구동 회로는 도 12의 CMOS 회로를 사용함으로써 형성된다. 결과적으로, 구조의 설명과 관련하여, n-채널 TFT(501)와, p-채널 TFT(502)의 설명을 참조하는 것으로 충분하다. 부수적으로, 비록 본 실시예가 단일 게이트 구조로 이루어져 있지만, 이중 게이트 구조 또는 삼중 게이트 구조를 사용하는 것이 가능하다.
한편, 배선들(701 및 703)은 CMOS 회로의 소스 배선들로서 기능하고, 배선(702)은 드레인 배선으로서 기능한다. 한편, 배선(704)은 소스 배선(708)과 스위칭 TFT의 소스 영역 사이를 전기적으로 연결하는 배선으로서 기능하며, 배선(705)은 드레인 배선과 스위칭 TFT의 드레인 영역 사이를 전기적으로 접속하기 위한 배선으로서 기능한다.
부수적으로, 전류 제어 TFT(604)가 도 12의 p-채널 TFT(502)를 사용하여 형성된다. 결과적으로, 구조의 설명은 p-채널 TFT(502)의 설명을 참조하는 것으로 충분하다. 부수적으로, 비록 본 실시예가 단일 게이트 구조로 이루어져 있지만, 이중 게이트 구조 또는 삼중 게이트 구조를 사용하는 것이 가능하다.
한편, 배선(706)은 전류 제어 TFT(604)(전류 공급선에 대응)의 소스 배선이고, 배선(707)은 위에 깔려진 전류 제어 TFT의 화소 전극(711)에 의해 화소 전극(711)에 전기적으로 접속되는 전극이다.
한편, 참조 번호 711은 투명 도전막에 의해 형성된 화소 전극(발광 소자의 아노드)이다. 투명 도전 막으로서는 인듐 산화물과 주석 산화물의 합성물, 인듐 산화물과 아연 산화물의 합성물, 아연 산화물, 주석 산화물 또는 인듐 산화물이 사용되거나, 달리, 갈륨이 추가된 상술한 투명 도전막이 사용될 수 있다. 화소 전극(711)은 배선들의 형성 이전에 평면형 층간 절연막(710)상에 형성된다. 본 실시예에서, 수지로 제조된 평탄화 막(710)을 사용하여 TFT로 인한 단차를 평탄화하는 것이 매우 중요하다. 추후 형성될 발광층은 극도로 두께가 작기 때문에, 단차의 존재로 인해 열악한 광방출을 유발할 수 있다. 따라서, 발광층이 가능한 평탄하게 형성될 수 있도록 화소 전극을 형성하기 이전에 평탄화를 제공하는 것이 바람직하다.
배선들(710 내지 707)이 형성된 이후에, 뱅크(712)가 도 15에 도시된 바와 같이 형성된다. 뱅크(712)는 100 내지 400nm의 두께를 가지는 실리콘 함유 유기 수지막 또는 절연막을 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
부수적으로, 뱅크(712)가 절연막이기 때문에, 증착 동안 소자 정전 파괴에 대해 주의가 기울여져야만 한다. 본 실시예에서, 뱅크(712)를 위한 재료로서, 절연막에 탄소 미립자 또는 금속 미립자가 추가되고, 그에 의해, 고유저항을 감소시키고, 정전기의 발생을 억제한다. 이런 경우에, 탄소나 금속 미립자의 추가량은 1×106 내지 1×1012Ωm(바람직하게는 1×108 내지 1×1010Ωm)의 고유저항을 제공하 도록 조절될 수 있다.
발광체(713)는 화소 전극(711)상에 형성된다. 부수적으로, 비록 도 15가 단 하나의 화소만을 도시하고 있지만, 본 실시예는 R(적색), G(녹색) 및 B(청색)의 각 색상들에 대응하여 발광층들을 개별적으로 형성한다. 한편 본 실시예에서는 증착 프로세스에 의해 저분자량 유기 전자 발광 재료로 형성된다. 보다 명확하게, 이는 정공 주입층으로서 20nm의 두께로 제공된 구리 프탈로시아닌(CuPc)과, 발광층으로서 70nm의 두께로 그 위에 제공된 트리-8-퀴놀리놀라토 알루미늄 콤플렉스(Alq3) 막을 구비하는 적층체 구조이다. 발광층의 색상은 퀴나크리돈(quinacridone), 페릴렌(perylene) 또는 DCM1과 같은 형광 염료를 Alq3에 추가함으로써 제어될 수 있다.
그러나, 상술한 실시예는 발광층을 위해 사용되는 유기 전자발광 재료의 일예이며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 발광층, 전하 운반층 및 전자 주입층을 자유롭게 조합함으로써, 발광체(광 방출 및 그를 위한 정공 이동을 위한 층)를 형성하는 것도 만족스럽다. 예로서, 비록 본 실시예가 저분자량 유기 전자 발광 재료가 발광층을 위해 사용되는 예를 예시하고 있지만, 중간 분자량 유기 전자 발광 재료나 고분자량 유기 전자 발광 재료를 사용하는 것이 가능하다. 본 명세서에서, 중간 분자량 유기 재료는 승화 특성 또는 용해 특성을 갖지 않는 유기 전자 발광 재료의 집합체(바람직하게는, 20 이하의 분자상을 가지는 집합체), 또는 10㎛ 이하의 분자 체인 길이(바람직하게는, 50nm 이하)를 가지는 유기 전자발광 재료(중간 분자량 유기 전자발광 재료라 지칭함)로 정의된다. 고분자량 유기 전자 발광 재료의 사용의 예로서는, 스핀 코팅법에 의해 정공 주입층으로서 20nm의 두께로 이루어진 폴리티오펜(PEDOT) 막과, 발광층으로서 약 100nm의 두께로 그 위에 제공되어 있는 파라페닐렌 비닐(PPV)을 가지는 적층체 구조가 적합하다. 발광파 길이는 PPV의 π 공액 고분자(conjugated high molecular)를 사용함으로써 적색으로부터 청색까지 선택될 수 있다. 한편, 전자 운반층 또는 전하 주입층을 위해 실리콘 카바이드 같은 무기 재료를 사용하는 것이 가능하다. 이들 유기 전자 발광 재료들 또는 무기 재료들은 공지된 재료일 수 있다.
다음에, 도전막의 캐소드(714)가 발광체(713)상에 제공된다. 본 실시예에서, 도전막으로서, 알루미늄과 리튬의 합금막이 사용된다. 물론, 공지된 MgAg 막(마그네슘과 은의 합금막)이 사용될 수 있다. 캐소드 재료로서는 주기표 1 또는 2족에 속하는 원소의 도전막이나, 이런 원소들이 추가된 도전막이 사용될 수 있다.
발광 소자(715)는 캐소드(714)까지 형성된 시점에서 완성된다. 부수적으로, 여기에서, 발광 소자(715)는 화소 전극(아노드; 711)과, 발광층(713)과 캐소드(714)로 형성된 다이오드를 지칭한다.
발광 소자(715)를 완전히 덮는 방식으로 패시베이션 막(716)을 제공하는 것이 효과적이다. 패시베이션 막(716)은 탄소막, 실리콘 질화물 막 또는 실리콘 질화물 산화물 막을 포함하는 절연막에 의해 형성되며, 사용되는 것은 단층 또는 조합된 적층체의 절연막이다.
이런 경우에, 패시베이션 막으로서 커버리지가 양호한 막을 사용하는 것이 적합하다. 탄소막, 특히, DLC(다이아몬드형 탄소)막을 사용하는 것이 효과적이다. 실온으로부터 100℃ 이하의 온도 범위에서 증착될 수 있는 DLC 막이 내열성이 낮은 발광층(713) 위에 쉽게 증착될 수 있다. 한편, 산소에 대한 높은 차폐 효과를 가지는 DLC막은 발광층(713)이 산화되는 것을 억제할 수 있다. 결과적으로, 이어지는 밀봉 프로세스 동안 발광층(713)의 산화 문제가 방지된다.
또한, 밀봉 부재(717)가 덮개 부재(718)를 접합하기 위해 패시베이션 막(716)상에 제공된다. 사용되는 밀봉 부재(717)는 자외선 경화성 수지일 수 있다. 그 내부에 반산화제 효과나 흡습 효과를 가지는 물질을 제공하는 것이 효과적이다. 한편, 본 실시예에서, 덮개 부재(718)를 위해서, 탄소막들(바람직하게는 다이아몬드형 탄소막들)이 그 양 표면들상에 형성되어 있는 유리 기판, 석영 기판 또는 플라스틱 기판(플라스틱 막 포함)이 사용된다.
따라서, 도 15에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 발광 장치가 완성된다. 부수적으로, 다중 챔버 구조(또는 직렬 구조)의 증착 장치를 사용하여 뱅크(712) 형성 이후에 패시베이션 막(716)을 형성하기 위한 프로세스가 대기에 노출되지 않고 연속적으로 수행되는 것이 효과적이다. 부가적으로, 부가적인 발전형으로서, 대기에 노출시키지 않고, 덮개 부재(718)를 접합하는 것까지의 프로세스들을 연속적으로 수행하는 것이 가능하다.
이 방식에서, n-채널 TFT들(601), p-채널 TFT들(602), 스위칭 TFT(n-채널 TFT; 603) 및 전류 제어 TFT(p-채널 TFT; 604)가 기판(700) 상에 형성된다.
또한, 도 15를 사용하여 설명된 바와 같이, 절연막을 통해 게이트 전극과 중 첩된 불순물 영역을 제공함으로써, 핫-캐리어 효과로부터 초래되는 열화에 대한 저항성이 있는 n-채널 TFT를 형성하는 것이 가능하다. 결과적으로, 신뢰성있는 발광 장치가 실현될 수 있다.
한편, 본 실시예는 화소부 및 구동 회로의 구조만을 도시한다. 그러나, 본 실시예의 제조 공정에 따라서, 이들 이외에, 신호 분할 회로, D/A 컨버터, 오퍼레이션 앰플리파이어, γ-보상 회로 등 같은 논리 회로들을 동일한 절연 부재상에 형성하는 것이 가능하다. 또한, 메모리 또는 마이크로프로세서가 형성될 수 있다.
상술한 방법에 의해 형성된 발광 장치는 완전히 어닐링된 반도체 막을 사용하여 형성된 TFT를 구비하며, 그 이유는 매우 양호한 균일한 에너지 분포를 가지는 레이저 광을 조사하기 때문이다. 따라서, 상술한 발광 장치는 충분한 동작 특성과, 양호한 신뢰성을 획득하는 것이 가능하다. 이런 발광 장치는 다양한 전자 기기의 표시부들으로서 사용될 수 있다.
본 실시예는 제 1 내지 제 5 실시예와 자유롭게 조합될 수 있다.
[제 8 실시예]
본 발명은 다양한 반도체 장치들(액티브 매트릭스형 액정 디스플레이 장치, 액티브 매트릭스형 발광 장치, 액티브 매트릭스형 EC 디스플레이 장치)에 사용될 수 있다. 보다 명확하게, 본 발명은 그 표시부들에 전자 광학 장치가 통합되어 있는 모든 전자 장비들에 구현될 수 있다.
이런 전자 장비는 비디오 카메라, 디지털 카메라, 투사기, 헤드 장착 디스플레이(고글형 디스플레이), 차량 항법 시스템, 카 스테레오, 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 셀룰러 전화, 전자북(electronic book) 등)가 있다. 도 16, 도 17 및 도 18은 이들 예들 중 하나를 도시한다.
도 16a는 주 본체(3001), 화상 입력부(3002), 표시부(3003), 키보드(3004) 등을 포함하는 퍼스널 컴퓨터를 도시하고 있다. 본 발명은 표시부(3003)에 적용될 수 있다.
도 16b는 주 본체(3101), 표시부(3102), 음성 입력부(3103), 조작 스위치들(3104), 배터리(3105), 화상 수신부(3106) 등을 포함하는 비디오 카메라를 도시한다. 본 발명은 표시부(3102)에 적용될 수 있다.
도 16c는 주 본체(3201), 카메라부(3202), 화상 수신부(3203), 조작 스위치들(3204), 표시부(3205) 등을 포함하는 모바일 컴퓨터를 도시한다. 본 발명은 표시부(3205)에 적용될 수 있다.
도 16d는 주 본체(3301), 표시부(3302), 아암부(3303) 등을 포함하는 고글형 디스플레이를 도시한다. 본 발명은 표시부(3302)에 적용될 수 있다.
도 16e는 프로그램이 기록되어 있는 기록 매체(이하, 기록 매체라 지칭함)를 사용하는 재생기를 도시하고 있으며, 상기 재생기는 주 본체(3401), 표시부(3402), 스피커부(3403), 기록 매체(3404), 조작 스위치들(3405) 등을 포함한다. 이 재생기는 DVD(디지털 다용도 디스크), CD 등을 기록 매체로서 사용하며, 사용자가 음악, 영화, 게임 및 인터넷을 즐길수 있게 한다. 본 발명은 표시부(3402)에 적용될 수 있다.
도 16f는 주 본체(3501), 표시부(3502), 접안부(3503), 조작 스위치들(3504), 화상 수신부(미도시) 등을 포함하는 디지털 카메라를 도시한다. 본 발명은 표시부(3502)에 적용될 수 있다.
도 17a는 투사 장치(3601), 스크린(3602) 등을 포함하는 전방형 투사기를 도시하고 있다. 본 발명은 투사 장치(3601)의 일부를 형성하는 액정 디스플레이 장치(3808)와 기타 구동 회로들에 적용될 수 있다.
도 17b는 본체(3701), 투사 장치(3702), 미러(3703), 스크린(3704) 등을 포함하는 후방형 투사기를 도시한다. 본 발명은 투사 장치(3702)의 일부를 구성하는 액정 디스플레이 장치(3808)와 구동 회로들에 적용될 수 있다.
도 17c는 도 17a 및 도 17b에 각각 도시되어 있는 각 투사 장치(3601 및 3702)의 구조의 예를 도시하는 도면이다. 각 투사 장치(3601 또는 3702)는 광원 광학계(3801), 미러들(3802, 3804 내지 3806), 2색성 미러(3803), 프리즘(3807), 액정 디스플레이 장치(3808), 위상차판(3809) 및 투사 광학계(3810)으로 구성된다. 투사 광학계(3810)은 투사 렌즈를 포함하는 광학계으로 이루어진다. 제 8 실시예는 삼판형(three plate type)의 예이지만, 본 발명은 본 실시예에 제한되지 않으며, 단판형으로 이루어질 수 있다. 또한, 본 실시예를 실시하는자는 광학 렌즈, 편광 기능을 가진 막, 위상차 조절용막 또는 IR 막 같은 광학계를 도 17c에 화살표로 도시된 광로내에 적절히 배치할 수 있다.
또한, 도 17d는 도 17c의 광원 광학계(3801)의 구조의 일 예를 도시하는 도면이다. 제 8 실시예에 따라서, 광원 광학계(3801)은 반사기(3811), 광원(3812), 렌즈 어레이(3813 및 3814), 평광 변환 소자(3815) 및 집광 렌즈(3816)로 구성된 다. 또한, 도 17d에 도시된 광원 광학계는 단지 예일 뿐이며, 본 실시예는 특별히 도시된 구조에 한정되는 것은 아니다. 예로서, 본 실시예의 실시자는 광학 렌즈, 편광 기능을 가진 막, 위상차 조절용막 또는 IR 막 같은 광학계를 광원 광학계내에 적절히 제공할 수 있다.
그러나, 도 17a 내지 도 17d에 도시된 투사기는 투과형 전자-광학 장치를 사용하는 경우로 이루어져 있지만, 본 발명이 반사형 전자 광학 장치 및 발광 장치에 적용되는 예는 도시되어 있지 않다.
도 18a는 주 본체(3901), 음향 출력부(3902), 오디오 입력부(3903), 표시부(3904), 조작 스위치들(3905), 안테나(3906) 등을 포함하는 셀룰러 전화를 도시한다. 본 발명은 표시부(3904)에 적용될 수 있다.
도 18b는 주 본체(4001), 표시부(4002 및 4003), 기록 매체(4004), 조작 스위치(4005), 안테나(4006) 등을 포함하는 휴대용 서적(전자북)을 도시한다. 본 발명은 표시부들(4002, 4003)에 적용될 수 있다.
도 18c는 주 본체(4101), 지지 베이스(4102), 표시부(4103) 등을 포함하는 디스플레이를 도시한다. 본 발명은 표시부(4103)에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 디스플레이는 특히, 대형 스크린 형성의 경우에 적합하며, 10인치 이상(특히, 30인치 이상)의 대각선 사이즈를 가지는 디스플레이에 적합하다.
상술한 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 적용 범위는 극도로 넓고, 본 발명은 소정의 카테고리의 전자 장치에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 전자 장치는 제 1 내지 제 6 및 제 7 실시예들 중 임의의 것과 조합된 구성을 사용할 수 있다.
본 발명의 구성이 사용될 때, 하기의 기본적 현저한 장점이 얻어진다.
(a) 매우 우월한 에너지 밀도 분포를 가지는 레이저 광이 조사면 상에 또는 그 근방의 표면에 생성될 수 있다.
(b) 균일한 어닐링이 피조사체를 위해 수행될 수 있다. 이는 특히 대면적 기판의 경우에 유용하다.
(c) 처리량이 향상된다.
(d) 상술한 장점들을 만족할 때, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 장치에 의해 대표되는 반도체 장치의 동작 특성 및 신뢰성의 향상이 실현될 수 있다. 또한, 반도체 장치의 제조 비용의 감소도 실현될 수 있다.

Claims (46)

  1. 레이저 조사 장치에 있어서,
    레이저;
    상기 레이저로부터 방출된 레이저 광의 제 1 에너지 밀도 분포를 조사면에서 제 2 에너지 밀도 분포로 변환하기 위한 수단; 및
    상기 제 2 에너지 밀도 분포를 가지며 상기 레이저 광의 이동 방향에 평행한 상기 레이저 광의 부분들의 감쇠 영역들에서의 에너지 밀도를 균질화하기 위한 미러를 포함하고,
    상기 미러는 상기 조사면과 상기 수단 사이에 제공되는, 레이저 조사 장치.
  2. 레이저 조사 장치에 있어서,
    레이저;
    조사면을 레이저 광으로 조사하기 위해서, 상기 레이저로부터 방출된 상기 레이저 광의 단면 형상을 제 1 형상으로 변경하기 위한 수단; 및
    상기 제 1 형상으로 변경되고 레이저 광의 이동 방향에 평행한 상기 레이저 광의 부분들의 감쇠 영역들에서의 에너지 밀도를 균질화하기 위한 미러를 포함하고,
    상기 미러는 상기 조사면과 상기 수단 사이에 제공되는, 레이저 조사 장치.
  3. 레이저 조사 장치에 있어서,
    레이저;
    상기 레이저로부터 방출된 레이저 광의 제 1 에너지 밀도 분포를 조사면에서 제 2 에너지 밀도 분포로 변환하기 위한 수단; 및
    상기 제 2 에너지 밀도 분포를 가지며 상기 레이저 광의 이동 방향에 평행한 상기 레이저 광의 부분들의 감쇠 영역들에서의 에너지 밀도를 균질화하기 위한 미러를 포함하고,
    상기 미러는 상기 조사면으로부터 1cm 이내에 제공되는, 레이저 조사 장치.
  4. 레이저 조사 장치에 있어서,
    레이저;
    조사면을 레이저 광으로 조사하기 위해서, 상기 레이저로부터 방출된 상기 레이저 광의 단면 형상을 제 1 형상으로 변경하기 위한 수단; 및
    상기 제 1 형상으로 변경되고 레이저 광의 이동 방향에 평행한 상기 레이저 광의 부분들의 감쇠 영역들에서의 에너지 밀도를 균질화하기 위한 미러를 포함하고,
    상기 미러는 상기 조사면으로부터 1cm 이내에 제공되는, 레이저 조사 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수단은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 배치된 균질기(homogenizer)를 포함하는, 레이저 조사 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수단은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 평행하게 배열되어 배열 방향들로 상기 레이저 광을 분할하는 복수의 원통형 렌즈 그룹들을 포함하는, 레이저 조사 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수단은 복수의 원통형 렌즈 그룹들과 렌즈를 포함하고, 상기 원통형 렌즈 그룹들은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 평행하게 배열되어 배열 방향들로 상기 레이저 광을 분할하고, 상기 렌즈는 상기 원통형 렌즈 그룹들의 전송측에 위치되어 상기 분할된 레이저 광들을 합성하는, 레이저 조사 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수단은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 위치되어 상기 레이저 광을 분할하는 플라이 아이 렌즈(fly eye lens)를 포함하는, 레이저 조사 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수단은 플라이 아이 렌즈와 구형 렌즈를 포함하고, 상기 플라이 아이 렌즈는 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 배치되어 상기 레이저 광을 분할하고, 상기 구형 렌즈는 상기 플라이 아이 렌즈의 전송측에 위치되어 상기 분할된 레이저 광들을 합성하는, 레이저 조사 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저는 연속 발진 고체 레이저, 연속 발진 가스 레이저, 펄스 발진 고체 레이저 및 펄스 발진 가스 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 레이저 조사 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저는 YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저 및 Ti:사파이어 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 레이저 조사 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저는 엑시머 레이저, Ar 레이저 및 Kr 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 레이저 조사 장치.
  15. 레이저 조사 방법에 있어서,
    수단에 의해, 레이저로부터 방출된 레이저 광의 제 1 에너지 밀도 분포를 조사면에서 제 2 에너지 밀도 분포로 변환하는 단계;
    미러에 의해, 상기 제 2 에너지 밀도 분포를 가지며 상기 레이저 광의 이동 방향에 평행한 상기 레이저 광의 부분들의 감쇠 영역들에서의 에너지 밀도를 균질화하는 단계; 및
    상기 조사면을 상대적으로 이동하면서, 상기 조사면을 상기 균질화된 에너지 밀도를 가지는 상기 레이저 광으로 조사하는 단계를 포함하는, 레이저 조사 방법.
  16. 레이저 조사 방법에 있어서,
    조사면을 레이저 광으로 조사하기 위해서, 수단에 의해, 레이저로부터 방출된 상기 레이저 광의 단면 형상을 제 1 형상으로 변경하는 단계;
    미러에 의해, 상기 제 1 형상을 가지며 상기 레이저 광의 이동 방향에 평행한 상기 레이저 광의 부분들의 감쇠 영역들에서의 에너지 밀도를 균질화하는 단계; 및
    상기 조사면을 상대적으로 이동하면서, 상기 조사면을 상기 균질화된 에너지 밀도를 가지는 상기 레이저 광으로 조사하는 단계를 포함하는, 레이저 조사 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 수단은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 배치된 균질기를 포함하는, 레이저 조사 방법.
  18. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 수단은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 평행하게 배열되어 배열 방향들로 상기 레이저 광을 분할하는 복수의 원통형 렌즈 어레이들을 포함하는, 레이저 조사 방법.
  19. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 수단은 복수의 원통형 렌즈 그룹들과 렌즈를 포함하고, 상기 원통형 렌즈 그룹들은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 평행하게 배열되어 배열 방향들로 상기 레이저 광을 분할하고, 상기 렌즈는 상기 원통형 렌즈 그룹들의 전송측에 위치되어 상기 분할된 레이저 광들을 합성하는, 레이저 조사 방법.
  20. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 수단은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 위치되어 상기 레이저 광을 분할하는 플라이 아이 렌즈를 포함하는, 레이저 조사 방법.
  21. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 수단은 플라이 아이 렌즈와 구형 렌즈를 포함하고, 상기 플라이 아이 렌즈는 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 배치되어 상기 레이저 광을 분할하고, 상기 구형 렌즈는 상기 플라이 아이 렌즈의 전송측에 위치되어 상기 분할된 레이저 광들을 합성하는, 레이저 조사 방법.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 레이저는 연속 발진 고체 레이저, 연속 발진 가스 레이저, 펄스 발진 고체 레이저 및 펄스 발진 가스 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 레이저 조사 방법.
  25. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 레이저는 YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저 및 Ti:사파이어 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 레이저 조사 방법.
  26. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 레이저는 엑시머 레이저, Ar 레이저 및 Kr 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 레이저 조사 방법.
  27. 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    수단에 의해, 레이저로부터 방출된 레이저 광의 제 1 에너지 밀도 분포를 조사면에서 제 2 에너지 밀도 분포로 변환하는 단계;
    미러에 의해, 상기 제 2 에너지 밀도 분포를 가지며 상기 레이저 광의 이동 방향에 평행한 상기 레이저 광의 부분들의 감쇠 영역들에서의 에너지 밀도를 균질화하는 단계; 및
    상기 조사면을 상대적으로 이동하면서, 상기 조사면을 상기 균질화된 에너지 밀도를 가지는 상기 레이저 광으로 조사하는 단계를 포함하는, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  28. 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    조사면을 레이저 광으로 조사하기 위해서, 수단에 의해, 레이저로부터 방출된 상기 레이저 광의 단면 형상을 제 1 형상으로 변경하는 단계;
    미러에 의해, 상기 제 1 형상으로 변경되고 상기 레이저 광의 이동 방향에 평행한 상기 레이저 광의 부분들의 감쇠 영역들에서의 에너지 밀도를 균질화하는 단계; 및
    상기 조사면을 상대적으로 이동하면서, 상기 조사면을 상기 균질화된 에너지 밀도를 가지는 상기 레이저 광으로 조사하는 단계를 포함하는, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 수단은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 배치된 균질기를 포함하는, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  30. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 수단은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 평행하게 배열되어 배열 방향들로 상기 레이저 광을 분할하는 복수의 원통형 렌즈 어레이들을 포함하는, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  31. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 수단은 복수의 원통형 렌즈 그룹들과 렌즈를 포함하고, 상기 원통형 렌즈 그룹들은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 평행하게 배열되어 배열 방향들로 상기 레이저 광을 분할하고, 상기 렌즈는 상기 원통형 렌즈 그룹들의 전송측에 위치되어 상기 분할된 레이저 광들을 합성하는, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  32. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 수단은 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 위치되어 상기 레이저 광을 분할하는 플라이 아이 렌즈를 포함하는, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  33. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 수단은 플라이 아이 렌즈와 구형 렌즈를 포함하고, 상기 플라이 아이 렌즈는 상기 레이저 광의 광축에 직교하도록 배치되어 상기 레이저 광을 분할하고, 상기 구형 렌즈는 상기 플라이 아이 렌즈의 전송측에 위치되어 상기 분할된 레이저 광들을 합성하는, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 레이저는 연속 발진 고체 레이저, 연속 발진 가스 레이저, 펄스 발진 고체 레이저 및 펄스 발진 가스 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  37. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 레이저는 YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저 및 Ti:사파이어 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  38. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 레이저는 엑시머 레이저, Ar 레이저 및 Kr 레이저로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나인, 반도체 장치를 제조하는 방법.
  39. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 반도체 장치는 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라, 모바일 컴퓨터, 고글형 디스플레이, 기록 매체를 사용하는 재생기, 디지털 카메라, 투사기, 휴대 전화 및 휴대용 전자북으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 반도체 장치를 제조하는 방법.
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