KR101150001B1 - 고출력 레이저 다이오드 기반 어닐링 시스템용 자동초점 - Google Patents

고출력 레이저 다이오드 기반 어닐링 시스템용 자동초점 Download PDF

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KR101150001B1
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판을 열적으로 처리하는 장치는 느린 축을 따라 배열되는 다수의 다이오드 레이저를 포함하는 레이저 방사선 소스, 상기 소스로부터 상기 기판으로 상기 레이저 방사선을 지향시키는 광학기, 및 상기 느린 축에 수직인 빠른 축을 따라 배열되며 상기 광학기를 통해 상기 기판으로부터 반사된 상기 레이저 방사선의 부분들을 수신하는 광검출기들의 어레이를 포함한다.

Description

고출력 레이저 다이오드 기반 어닐링 시스템용 자동초점{AUTOFOCUS FOR HIGH POWER LASER DIODE BASED ANNEALING SYSTEM}
본 출원은 2004년 11월 12일자로 출원된 미국 가출원 No. 60/627,530호에 우선권을 주장한다.
본 발명은 전반적으로 반도체 기판의 열적 처리에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 기판의 레이저 열 처리에 관한 것이다.
열처리(thermal processing)는 실리콘 웨이퍼 또는 디스플레이용 글래스 패널과 같은 다른 기판에 형성되는 실리콘 및 다른 반도체 집적회로의 제조에서 요구된다. 요구되는 온도는 250℃ 미만 내지 1000℃ 이상, 1200℃ 또는 1400℃의 비교적 낮은 온도 범위이며 도펀트 주입 어닐링, 결정화, 산화, 질화, 실리사이드화, 및 화학적 기상 증착 등과 같은 다양한 프로세스들에 이용될 수 있다.
진보된 집적회로에 대해 요구되는 매우 얕은 회로 피쳐(feature)에 대해, 요구되는 열처리를 달성하는데 있어 전체 열적 예산을 감소시키는 것이 바람직하다. 열적 예산은 원하는 처리 온도를 달성하기 위해 필요한 높은 온도에서의 전체 시간으로 간주될 수 있다. 웨이퍼가 가장 높은 온도에서 머무르는데 필요한 시간은 매우 짧을 수 있다.
급속 열 처리(RTP)는 챔버의 나머지 부분을 제외한 웨이퍼만을 가열하기 위해 매우 신속하게 턴온 및 턴오프될 수 있는 방사 램프를 이용한다. 매우 짧은(약 20ns) 레이저 펄스를 이용한 펄스형 레이저 어닐링은 하부에 놓은 웨이퍼를 제외한 표면층만을 가열하여 매우 짧은 램프업 및 램프다운 속도를 허용하는데 있어 효과적이다.
때로 열 플럭스 레이저 어닐링 또는 동적 표면 어닐링(DSA)이라 불리는 보다 최근에 개발된 다양한 형태의 방안은 Jennings 등에 의해, 2002년 12월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 10/325,497를 기초로 한 PCT/2003/00196966호에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 참조된다. Markle는 미국 특허 6,531,681호에 상이한 형태를 개시하였으며 Talwar는 미국 특허 6,747,245호에 추가 버전을 개시했다.
Jennings 및 Markle는 방사선의 얇고 긴 라인으로서 웨이퍼를 가격하는 매우 강한 빔을 생성하기 위해 CW 다이오드 레이저를 이용한다. 다음 라인 빔의 긴 치수에 수직인 방향으로 웨이퍼의 표면에 대해 라인이 스캐닝된다.
기판을 열적으로 처리하기 위한 장치는 느린 축(slow axis)를 따라 배열되는 다수의 다이오드 레이저를 포함하는 레이저 방사선 소스, 소스로부터 기판으로 레이저 방사선을 지향시키는 광학기(optics), 및 느린 축에 수직인 빠른 축(fast axis)을 따라 배열되고 광학기를 통해 기판으로부터 반사되는 레이저 방사선의 부분들을 수신하는 광검출기들의 어레이를 포함한다. 다이오드 레이저는 느린 축을 따르는 다이오드 레이저들의 평행한 행(row)로 구현될 수 있다. 상기 장치는 (a) 기판과 (b) 광학기 사이의 간격을 변화시키는 제 1 변환 메커니즘, 및 광검출기들의 어레이의 출력을 수신하며 기판상에 레이저 방사선이 집중되도록 출력에 응답하여 변환 메커니즘을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 광학기는 느린 축을 따른 긴 치수 및 빠른 축을 따른 짧은 치수를 갖는 라인 빔으로 기판상에 레이저 방사선이 집중되도록 구성된다. 제 2 변환 메커니즘은 광학기와 기판을 적어도 빠른 방향으로 서로에 대해 이동시킨다.
도 1은 본 발명에 사용되는 열 플럭스 레이저 어닐링 장치의 수직도,
도 2 및 도 3은 도 1의 장치의 광학 부품들의 상이하게 투시한 수직도,
도 4는 도 1의 장치의 반도체 레이저 어레이의 일부의 단부 평면도,
도 5는 도 1의 장치의 균질한 광 파이프의 수직도,
도 6은 바람직한 실시예의 개략도,
도 7은 도 6의 실시예를 나타내는 수직 투시도,
도 8, 도 9 및 도 10은 각각 광학기-대-기판 간격이 초점이 맞게(in-focus), 매우 근접하게 그리고 매우 멀게 있는 것에 해당하는 도 7의 장치의 광선 추적도,
도 11, 도 12 및 도 13은 각각 초점이 맞게, 매우 근접하게 그리고 매우 멀게 있는 광학기-대-기판 간격에 대해 빠른 축을 따른 입사 및 반사 광빔의 그래프,
도 14는 2개의 상이한 광학기-대-기판 간격에 대한 공칭적인 최상의 포커스의 빠른 축 광의 그래프.
Jennings 등에 의한 앞서 참조된 출원에 개시된 장치의 일실시예가 도 1의 개략적 수직도로 도시된다. 2차원 스캐닝을 위한 겐트리(gantry) 구조물(10)은 고정된 한 쌍의 평행한 레일(12, 14)을 포함한다. 2개의 평행한 겐트리 빔(16, 18)이 고정된 레일(12, 14) 상에 설정 간격을 두고 이격되어 지지되어 서로 고정되며 고정된 레일(12, 14)을 따라 함께 롤러 또는 볼 베어링들 상에서 슬라이드되도록 도시되지 않은 모터 및 구동 메커니즘에 의해 제어된다. 겐트리 빔(16, 18) 상에서 빔 소스(20)가 슬라이드가능하게 지지되며 도시되지 않은 모터 및 구동 메커니즘에 의해 이들을 따라 슬라이드되도록 제어되는 빔(16, 18) 아래로 현수될 수 있다. 실리콘 웨이퍼(22) 또는 다른 기판은 겐트리 구조물(10) 아래에 고정되게 지지된다. 빔 소스(20)는 레이저 광원 및 라인 빔(26)이 대체적으로 고정된 레일(12, 14)과 평행하게, 편의상 느린 방향이라 불리는 방향으로, 연장됨에 따라 웨이퍼를 가격하는 아래방향으로 지향된 팬-형상(fan-shaped) 빔(24)을 생성하는 광학기를 포함한다. 도시되지는 않았지만, 겐트리 구조물은 빔 소스(20)와 웨이퍼(22) 간의 간격을 제어가능하게 변화시켜 웨이퍼 상에서의 라인 빔(26) 포커싱을 제어할 수 있도록, 대체로 팬-형상 빔(24)과 평행한 방향으로 레이저 광원 및 광학기를 이동시키기 위한 Z-축 스테이지를 더 포함한다. 라인 빔의 예시적인 치수는 220kW/cm2의 예시적인 전력 밀도를 가지며 1cm의 길이와 66 미크론의 폭을 포함한다. 선택적으로, 빔 소스 및 관련된 광학기는 고정되는 반면 웨이퍼는 2차원으로 웨이퍼를 스캔하는 스테이지 상에 지지된다.
통상적인 동작에서, 겐트리 빔(16, 18)은 고정된 레일(12, 14)을 따라 특정 위치에 설정되며 빔 소스(20)는 겐트리 빔(16, 18)을 따라 일정한 속도로 이동하여 편의상 빠른 방향이라 불리는 방향으로 라인 빔의 긴 치수와 직각을 이루게 라인 빔(26)을 스캔한다. 이로써 라인 빔(26)은 웨이퍼(22)의 한쪽 측면에서 웨이퍼(22)의 다른쪽 측면으로 스캔되어 웨이퍼(22)의 1cm 스와스(swath)를 조사(irradiate)한다. 라인 빔(26)은 충분히 폭이 좁으며, 빠른 방향으로의 스캐닝 속도는 웨이퍼의 특정 영역이 라인 빔(26)의 광학적 방사선에 단지 순간적으로 노출될 정도로 충분히 빠르지만, 라인 빔의 피크에서의 세기는 표면 영역을 매우 높은 온도로 가열하기에 충분하다. 그러나 웨이퍼(22)의 보다 깊은 부분들은 충분히 가열되지 않으며 표면 영역을 신속하게 냉각시키는 히트 싱크로서의 역할을 한다. 일단 빠른 스캔이 완료되면, 라인 빔(26)이 느린 축을 따라 연장되는 긴 치수를 따라 이동되도록, 겐트리 빔(16, 18)은 고정된 레일(12, 14)을 따라 새로운 위치로 이동된다. 빠른 스캐닝은 웨이퍼(22)의 이웃 스와스를 조사하도록 수행된다. 웨이퍼(22) 전체가 열적으로 처리될 때까지 빔 소스(20)의 구불구불한 경로에서 빠른 스캐닝과 느린 스캐닝이 교대로 반복된다.
광학 빔 소스(20)는 레이저들의 어레이를 포함한다. 일례가 도 2 및 도 3에 수직으로 도시되었으며, 약 810nm에서의 레이저 방사선이 2개의 레이저 바 스택(32)으로부터 광학 시스템(30)에 생성되며, 이중 하나는 도 4에 단부 평면도로 도시되었다. 각각의 레이저 바 스택(32)은 14개의 평행한 바(34)를 포함하며, 이들은 일반적으로 GaAs 반도체 구조물에서의 수직 p-n 정션에 해당하며, 약 1cm 측방으로 연장되며 약 0.9mm 만큼 이격되어 있다. 통상적으로, 워터 냉각 층들이 바(34) 사이에 배치된다. 각각 바(34)에는 49개 이미터(36)가 형성되며, 이들 각각은 수직 방향으로 상이한 발산 각도를 가지는 개별 빔들을 방출하는 개별 GaAs 레이저를 형성한다. 도시된 바(34)는 이들의 긴 치수가 다수의 이미터(36) 너머로 연장되고 느린 축을 따라 배열되며 1-미크론 미만의 p-n 공핍층에 해당하는 이들의 짧은 치수는 빠른 축을 따라 배열된 채로 위치된다. 빠른 축을 따른 작은 소스 크기는 빠른 축을 따른 효과적인 시준(collimation)을 가능케 한다. 발산 각도는 빠른 축을 따라 크며 느린 축을 따라서는 비교적 작다.
다시 도 2 및 도 3을 참조로, 실린더형 랜슬랫(lenslet)(40)의 2개의 어레이들이 레이저 바(34)를 따라 위치되어 빠른 축을 따른 좁은 빔에 레이저 광을 시준할 수 있다. 이는 레이저 스택(32) 상에 접착제로 결합될 수 있으며 방출 영역(36) 너머로 연장되도록 바(34)와 정렬될 수 있다.
광학 빔 소스(20)는 종래의 광학 부재들을 더 포함할 수 있다. 이러한 종래의 광학 부재들은 인터리버(interleaver) 및 편광 멀티플렉서를 포함할 수 있으며, 당업자들에 의한 이러한 부재의 선택으로 본 실시예가 제한되는 것은 아니다. 도 2 및 도 3의 예에서, 2개의 바 스택(32)으로부터의 2개의 빔 세트가 인터리버(42)에 입력되며, 이는 광을 선택적으로 반사 및 투과시키기 위해 2개의 내부 대각선 면, 예를 들어 반사성 평행 밴드들 상에 특정한 코팅을 가지며 다중 빔 분할기 타입 구조물을 갖는다. 이러한 인터리버들은 REO(Research Electro Optics)로부터 상업적으로 이용가능하다. 인터리버(42)에서, 패터닝된 금속성 반사기 밴드들은 2개의 바 스택(32)으로부터의 각각의 빔 세트에 대해 경사진 표면에 형성되어 스택(32) 한쪽 측면 상의 바(34)로부터의 빔들은 선택적으로 반사 또는 투과되어, 선택적으로 상응하는 투과/반사를 겪게되는 스택(32)의 다른쪽 측면 상의 바(34)로부터의 빔들과 인터리빙되며(interleaved), 이로 인해 분리된 이미터(36)로부터 이격된 방사선 프로파일을 채운다.
인터리빙된 제 1 세트의 빔은 인터리빙된 제 2 세트의 빔의 편광에 대하여 그것의 편광이 회전하도록 4분의 1 파장판(quarter wave plate)(48)을 통과한다. 인터리빙된 두개 세트의 빔은 이중 편광 빔 분할기 구조를 갖는 편광 멀티플렉서(PMUX)(52)에 입력된다. 이러한 PMUX는 REO(Research Electro Optics)로부터 상업적으로 이용가능하다. 제 1 및 제 2 대각선 인터페이스층(54, 56)은 인터리빙된 2개 세트의 빔이 정면으로부터 공통 축을 따라 반사되게 한다. 제 1 인터페이스(54)는 통상적으로 하드 반사기(HR; hard reflector)로 설계된 유전 간섭 필터(dielectric interference filter)로서 구현되는 반면 제 2 인터페이스(56)는 레이저 파장에서 편광 빔 분할기(PBS)로 설계된 유전 간섭 필터로 구현된다. 결과적으로, 제 1 인터페이스층(54)으로부터 반사되는 인터리빙된 제 1 세트의 빔은 제 2 인터페이스층(56)의 뒷면을 가격한다. 4분의 1 파장판(48)에 의해 유도된 편광 회전 때문에, 인터리빙된 제 1 세트의 빔은 제 2 인터페이스층(56)을 통과한다. PMUX(52)에 의해 출력되는 소스 빔(58) 세기는 인터리빙된 2개 세트의 빔중 한 세트의 빔 세기의 2배이다.
도면에는 떨어지게 도시되었지만, 통상적으로 엄격한 광학 시스템을 제공하 기 위해 인터리버(42), 4분의 1 파장판(48) 및 PMUX(52) 및 인터페이스들(54, 56) 및 입력면과 출력면에 부착될 수 있는 추가의 필터들은 UV 경화가능 에폭시와 같은 플라스틱 밀봉제에 의해 서로 결합된다. 중요한 인터페이스는 바(34)와 정렬되어야하는 레이저 스택(32)과 랜슬랫(40)의 플라스틱 결합이다. 소스 빔(58)은 느린 축을 따라 소스 빔(58)이 집중되도록 실린더형 렌즈(62, 64, 66) 세트를 통과한다.
1차원 광 파이프(70)는 느린 축을 따라 소스 빔을 균질화시킨다. 실린더형 렌즈(62, 64, 66)에 의해 집중된 소스 빔은 느린 축을 따라 유한 수렴각으로 광 파이프(70)로 진입하나 빠른 축을 따라 실질적으로 시준된다. 도 5의 수직도에 보다 명확히 도시되는 광 파이프(70)는 바 스택(32)에 있는 느린 축 상의 이격된 다수의 이미터(36)에 의해 도입된 느린 축을 따른 빔 구조를 축소시키기 위한 빔 균질기(homogenizer)로서 작용한다. 광 파이프(70)는 전반사(total internal reflection)가 이루어지도록 충분히 높은 굴절률을 갖는 광학적 글래스의 직사각형 슬래브(72)로 구현될 수 있다. 이는 느린 축을 따른 짧은 치수 및 빠른 축을 따른 긴 축을 갖는다. 슬래브(72)는 입력면(76) 상의 느린 축을 따라 수렴되는 소스 빔(58)의 축(74)을 따라 상당 간격 연장된다. 소스 빔(58)은 슬래브(72)의 상부 및 하부 표면으로부터 내부로 수차례 반사되어, 느린 축을 따른 텍스춰링(texturing)이 상당히 감소되고 출력면(78)에서 배출될 때 느린 축을 따른 빔이 균질화된다. 그러나 소스 빔(58)은 (실린더형 랜슬렛(40)에 의해) 빠른 축을 따라 미리 바람직하게 시준되며 슬래브(72)는 소스 빔(58)이 슬래브(72)의 측면상에서 전반사되는 것이 아니라 빠른 축을 따라 그의 시준을 유지할 정도로 넓다. 광 파이프(70)는 진입 및 배출 어퍼쳐(aperture) 및 빔 수렴 및 발산을 제어하기 위해 축방향을 따라 끝이 가늘어진다(tapered). 1차원 광 파이프는 선택적으로 2개의 평행한 반사면들이 슬래브(72)의 상부 및 하부면과 실질적으로 대응하고 소스 빔이 2개의 평행한 반사면들 사이를 통과하도록 구현될 수 있다.
광 파이프(70)에 의해 출력되는 소스 빔은 일반적으로 균일하다. 도 6의 개략도에 보다 상세히 도시되는 바와 같이, 추가의 비균등 렌즈(anamorphic lens) 세트 또는 광학기(80, 82)는 느린 축에서의 출력 빔을 확장시키며 웨이퍼(22) 상에 원하는 라인 빔(26)이 투사되도록 구형 렌즈를 포함한다. 비균등 광학기(80, 82)는 제한된 길이의 좁은 라인 빔을 생성하도록 2차원으로 빔 소스를 형상화시킨다. 빠른 축의 방향에서, 출력 광학기는 (시스템들은 유한 소스 켤레(finite source conjugate)로 설계되었지만) 광 파이프의 출력에서 소스에 대한 무한 켤례(infinite conjugate) 및 웨이퍼(22)의 이미지 평면에서 유한 켤례를 갖지만, 느린 축 방향에서, 출력 광학기는 광 파이프(70)의 출력의 소스에서 유한 켤레를 이미지 평면에서 유한 켤레를 갖는다. 또한 느린 축 방향에서, 레이저 바의 다수의 레이저 다이오드로부터의 비균일 방사선은 광 파이프(70)에 의해 균질화된다. 광 파이프(70)의 균질화 능력은 광이 광 파이프(70)를 순회하여 반사되는 횟수와 크게 관련된다. 이 회수는 광 파이프(70)의 길이, 만약 존재한다면 테이퍼 방향, 진입 및 배출 어퍼쳐의 크기 및 광 파이프(70) 속으로의 타출각(launch angle)에 의해 결정된다. 또한 비균등 광학기는 웨이퍼(22)의 표면 상에 원하는 치수의 라인 빔으로 소스 빔을 집중시킨다.
광학기와 웨이퍼(22) 간의 간격이 웨이퍼(22) 상에 바람직하게 집중된 라인 빔을 제공하도록 실시간 자동으로 조절될 수 있도록 자동포커싱 능력을 제공하는 것이 바람직하다. 자동포커싱은 카메라 분야에 공지되어 있다. 그러나 종래의 자동포커싱 기술은 도 2 및 도 3에 도시된 복잡한 광학기에 쉽게 적용될 수 없다. 특히, 느린 축을 따라 빔 균질화를 제공하는 단일-축 광 파이프(70)는 종래의 자동포커싱 기술 및 메커니즘과 조화되지 않는다.
본 발명의 일면에서, 웨이퍼로부터의 라인 빔(26)의 반사는 단지 빠른 축을 따른 변화에 대해서만 모니터링된다. 도 6 및 도 7의 투시도에 도시된 것처럼, 웨이퍼(22) 상에 라인 빔(26)을 투사하는 동일한 광학기(62, 64, 66, 68)가 웨이퍼(22)로부터 웨이퍼(22)를 마주하는 PMUX(52)의 한쪽 측면 상에 위치된 CCD 어레이(90)로 반사되는 레이저 광을 유도하기 위해 이용된다. 광 파이프(70)는 광학기(80)와 광학 렌즈(62, 64, 66)를 중계한다. CCD 어레이(90)는 하나의 축을 따라 혹은 2개 축을 따라 배열되는 다수의 광감성 전하 결합 소자를 포함한다. 그러나 선형 또는 직사각형 광검출기의 다른 형태가 사용될 수 있다. PMUX(52)에서 파장-선택 반사 표면(54, 56)은 충분히 비효율적이어서(즉, 100%보다 작은 반사 효율을 갖는다), 웨이퍼(22)로부터 반사된 작지만 한정된 양의(finite fraction) 레이저 광이 느린 축을 따라 반사된 광을 집중시키는 실린더형 렌즈(92)로 이들을 통해 통과할 수 있지만, CCD 어레이(90)를 가격함에 따라 빠른 축을 따라 실질적으로 시준되도록 남겨 놓는다. (빠른 축 및 느린 축은 CCD 어레이(90) 및 웨이퍼(22) 상에 투사될 수 있다) 실린더형 렌즈(92)는 광학적 처리량을 증가시키기 위해 느린 방향에서 어퍼쳐를 축소시키는데 이용되며 이는 광 파이프(70)가 느린 방향에서 정보를 억제하기 때문이다. CCD 어레이(90)는 라인 빔(26)이 웨이퍼(22) 상에 적절히 집중되는지 또는 빔 소스(20)와 웨이퍼 간의 간격이 너무 큰지 또는 너무 작은지를 검출하는 소스 제어기(94)에 광의 빠른-축 프로파일을 제공한다. 따라서, 소스 제어기(94)는 도 1의 겐트리 구조물에 빔 소스(20)가 장착된 Z-축 스테이지(96)가 보다 나은 포커스를 위해 웨이퍼로부터 멀리 또는 웨이퍼를 향해 빔 소스(20)를 이동시키게 한다. 웨이퍼(22)는 Z-축 스테이지 상에서 지지될 수 있어 빔 소스(20)로부터 멀리 또는 빔 소스(20)를 향해 이동하거나, 그렇지 않다면 Z-축을 따라 고정될 것이다.
빠른 축을 따른 광의 각진 분포는 반사 평면, 즉 웨이퍼(22)의 위치에 관한 정보를 포함한다. CCD 어레이(90)에서 이상적인(초점이 맞는) 빠른 축 광 분포 또는 프로파일 모델은 초점을 벗어난 위치에 대한 예상된 빠른 축 분포와 같이 결정된다. 복귀 또는 반사 광 분포는 최상의 모델로 설정되어 포커스 조건이 결정된다. 공칭의 최상의 포커스는 초기에 레이저 바(32)로부터 웨이퍼로 지향된 광에 대한 소스 어퍼쳐와 빠른 축(CCD 어레이(90)에서)을 따라 동일한 어퍼쳐 크기로 모든 광이 복귀되는 조건이다.
도 8은 광학기(62, 64, 66, 80)가 웨이퍼(22) 상의 라인 빔에 실질적으로 시준된 레이저 방사선(100)을 집중시키는 빠른 축을 따른 공칭의 최상의 포커스를 나타낸다. 또한 외측선은 중심축(106) 부근에 배열된 빔 주변부 상의 광선에 대한 입사 경로(102) 및 반사 경로(104)를 나타낸다. 그러나 웨이퍼(22)가 도 9에 도시된 것처럼 광학기와 너무 가까운 경우, 반사 경로(104b)는 중심축(106)과 더 가까워져 보다 좁은 시준된 복귀 빔을 생성한다. 한편, 웨이퍼(22)가 도 10에 도시된 것처럼 광학기와 너무 먼 경우, 복귀 경로(104c)는 중심축(106)과 더 멀어져 더 넓은 시준된 복귀 빔을 생성한다. 입사 광선들은 빠른-축 프로파일을 제공하기 위해 중심축(106) 각각의 측면으로부터 추적되는 것이 요구된다.
보다 완전한 시뮬레이션은 도 11의 공칭의 최상의 포커스 조건에 대해 PMUX 부근의 시준된 소스 빔(110) 및 시준된 복귀 빔(112)을 나타내며, 도 12에서 웨이퍼 조건은 소스에 매우 근접하며 도 13에서 웨이퍼의 조건은 소스로부터 너무 먼 경우이다. 도 14의 그래프에서 라인(114)은 공칭의 최상의 포커스에 대한 빠른-축 세기 프로파일을 나타내며 라인(116)은 소스로부터 500미크론으로 너무 먼 웨이퍼의 조건을 나타낸다.
라인 빔 스캐닝을 요구하지 않는 본 발명의 몇몇 보다 기본적인 양상들에서, 빠른 축과 느린 축은 수직인 제 1 축과 제 2 축으로 간단히 이해될 수 있을 것이다. 또한 빠른 축과 느린 축은 광학기가 주요 광학 축의 방향을 재설정함으로써 절대 공간에서 변할 수 있다.
레이저 빔 포커싱에서, 소정의 선택적 실시예에서는, 광학 소스(20)의 다른 부품들(예를 들어, 렌즈(62, 64, 66, 80) 및 균질기(70))이 기판(22)에 대해 이동한다면, 기판(22)에 대해 레이저(32)를 이동시킬 필요가 없거나 또는 광학 소스(20) 내에 레이저(32)를 포함할 필요조차 없다.
본 발명은 인터리버(42) 또는 편광 멀티플렉서(52) 중 하나 또는 이둘 모두 없이도 구현될 수 있다. 일례로, 반사 표면(54, 56)과 유사한 (또는 이들 중 하나와 유사한) 광학 부재가 본 발명을 실행하는데 이용될 수 있고, 상기 부재는 편광 멀티플렉서의 일부가 아닐 수 있다. 본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 상세히 개시되었지만, 본 발명의 기본 사상 및 범주를 이탈하지 않고 변형 및 변조가 이루어질 수 있다.

Claims (17)

  1. 기판을 열적으로 처리하기 위한 장치로서,
    제1 축을 따라 배열되는 다수의 다이오드 레이저들을 포함하는 레이저 방사선 소스;
    상기 소스로부터 상기 기판으로 상기 레이저 방사선을 지향시키는 광학기;
    상기 제1 축에 수직인 제2 축을 따라 배열되고 상기 광학기(optics)를 통해 상기 제2 축을 따라 분산되는 상기 기판상의 개별적인 위치들로부터 반사되는 상기 레이저 방사선의 부분들을 수신하는 광검출기들의 어레이;
    (a) 상기 기판과 (b) 상기 광학기 간의 간격을 변화시키기 위한 제 1 변환 메커니즘; 및
    상기 제2 축을 따르는 광 세기들의 프로파일에 대응하는 상기 광검출기들의 어레이의 출력을 수신하고 상기 기판상에 상기 레이저 방사선을 집중시키도록 상기 출력에 응답하여 상기 변환 메커니즘을 제어하는 제어기
    를 포함하는, 기판을 열적으로 처리하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 다이오드 레이저들은 상기 제1 축을 따르는 다이오드 레이저들의 평행한 행(row)들을 포함하는, 기판을 열적으로 처리하기 위한 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학기는 상기 제1 축을 따르는 제1 치수와 상기 제2 축을 따르는 제2 치수를 갖는 라인 빔으로 상기 기판상에 상기 레이저 방사선을 집중시키도록 구성되며, 상기 제1 치수는 상기 제2 치수보다 더 긴, 기판을 열적으로 처리하기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    적어도 상기 제2 축과 평행한 방향으로 상기 광학기 및 상기 기판을 서로에 대해 이동시키기 위한 제 2 변환 메커니즘을 더 포함하는, 기판을 열적으로 처리하기 위한 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 축을 따라 상기 라인 빔을 균질화시키기 위해 상기 소스와 상기 기판 사이에 배열된 단일-축 광 파이프를 더 포함하는, 기판을 열적으로 처리하기 위한 장치.
  7. 기판을 열적으로 처리하는 방법으로서,
    제1 축을 따라 배열된 각각의 영역들로부터 방출되는 다수의 레이저 다이오드들로부터 제1 축을 따르는 제1 치수 및 제2 축을 따르는 제2 치수를 갖는 라인 빔을 포함하는 레이저 방사선으로 광학기를 통해 상기 기판을 조사(irradiate)하는 단계 ? 상기 제1 치수는 상기 제2 치수보다 더 김 ? ;
    상기 제2 축을 따라 분포되는 상기 기판상의 개별적인 위치들로부터 반사되는 상기 레이저 방사선의 일부의 상기 제2 축을 따르는 개별적인 광 세기들의 프로파일을 결정하는 단계; 및
    상기 빔의 전파 방향을 따르는 상기 광학기와 상기 기판의 서로에 대한 이동에 의하여 상기 광학기와 상기 기판 간의 거리를 변화시키는 단계에 의하여 상기 프로파일을 수정하는 단계
    를 포함하는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학기와 상기 기판 간의 간격을 변화시키는 단계는 상기 기판상에서 상기 라인 빔의 포커싱이 개선되도록 수행되는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학기와 상기 기판 간의 간격을 변화시키는 단계에는 이상적인 프로파일과 상기 프로파일을 비교하는 단계가 선행되며, 상기 광학기와 상기 기판 간의 간격을 변화시키는 단계는 상기 비교에 응답하여 수행되는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이상적인 프로파일은 초점이 맞는(in-focus) 조건에 대응하는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계 및 결정하는 단계는 적어도 부분적으로 공통의 광학기 세트를 이용하는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공통의 광학기 세트 내에서 상기 제1 축을 따라 상기 레이저 방사선을 균질화시키는 단계를 더 포함하는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는 상기 기판에 대해 상기 공통 광학기를 통해 전방 방향(forward direction)으로 상기 레이저 방사선을 통과시키는 단계를 포함하고,
    상기 제2 축을 따라 프로파일을 결정하는 단계는 상기 공통 광학기들을 통해 광검출기들의 어레이에 대해 역방향으로 상기 기판으로부터 반사되는 상기 레이저 방사선의 일부를 통과시키고 상기 광검출기들의 출력을 감지하는 단계를 포함하는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학기와 상기 기판 간의 간격을 변화시키는 단계에는 상기 프로파일로부터 상기 광학기와 상기 기판 간의 간격이 미리 결정된 임계 값보다 큰지, 또는 상기 미리 결정된 임계 값보다 작은지, 또는 상기 미리 결정된 임계 값과 동일한지 여부를 판별하는 단계가 선행되는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로파일로부터 상기 광학기와 상기 기판 간의 간격이 미리 결정된 임계 값보다 큰지, 또는 상기 미리 결정된 임계 값보다 작은지, 또는 상기 미리 결정된 임계 값과 동일한지 여부를 판별하는 단계는 각각 너무 큰, 너무 작은, 이상적인 광학기-대-기판 간격을 나타내는 예정된 프로파일들과 상기 프로파일의 비교에 대응하는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  16. 제 7 항에 있어서,
    적어도 상기 제2 축을 따라 상기 광학기와 상기 기판을 서로에 대해 변환(translate)하는 단계를 더 포함하는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
  17. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 축을 따라 상기 기판을 통해 상기 라인 빔으로 스캐닝하는 단계를 더 포함하는, 기판을 열적으로 처리하는 방법.
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