KR101151660B1

KR101151660B1 - 기판에 증착된 필름과 상호작용하는 균질한 라인빔으로서의 레이저 광을 형상화하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101151660B1
Application number: KR1020087012671A
Authority: KR
Inventors: 로버트 피. 아킨스; 리차드 엘. 샌드스트롬
Original assignee: 사이머 인코포레이티드
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2012-06-08
Also published as: TWI324679B; TW200730807A; EP1952105A2; WO2007053338A2; EP1952105B1; WO2007053338A3; EP1952105A4; JP2009514227A; US7317179B2; KR20080065673A; US20070096008A1; JP5107929B2

Abstract

필름과 상호작용하기 위한 레이저 빔을 형상화 및 균질화 시키기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 상기 형상화 및 균질화 시스템은 렌즈 어레이, 및 상기 렌즈 어레이로부터 레이저 광을 수신하고 상기 렌즈 어레이의 각 렌즈에 대해 평면에 각각의 기다란 이미지를 생성하도록 배치되는 렌즈를 포함한다. 추가로, 상기 시스템은 상기 평면에 배치된 에지를 가진 빔 조리개, 및 상기 기다란 이미지 중 어느 하나와 빔 조리개 에지 사이의 정렬을 변화시키도록 상기 렌즈 어레이의 렌즈를 회전시키는 이동가능한 마운트를 포함한다.

광, 형상화, 균질화, 제 1 렌즈, 제 2 렌즈, 렌즈 어레이, 푸리에 평면, 제 1의 기다란 이미지, 제 2의 기다란 이미지, 제 1의 종축, 푸리에 렌즈, 빔 조리개, 이동가능한 마운트, 제 3 렌즈, 원통형 렌즈

Description

기판에 증착된 필름과 상호작용하는 균질한 라인 빔으로서의 레이저 광을 형상화하는 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS TO SHAPE LASER LIGHT AS A HOMOGENEOUS LINE BEAM FOR INTERACTION WITH A FILM DEPOSITED ON A SUBSTRATE}

본 발명은 라인 빔으로서의 레이저 광을 형상화하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 라인 빔으로서 형상화된 레이저 광을 사용하는 것은: 박막 트랜지스터(TFT)를 제조하기 위한 목적으로 필름을 결정화시키기 위한 비정질 실리콘 필름의 용융과, 광전지에 사용하는 블랙 실리콘을 생성하기 위한 실리콘의 비-용융 레이저 어닐링; 및 불순물(예를 들면, 붕소)을 활성화하고 및/또는 상기 불순물에 기인한 실리콘 격자에 대한 손상을 제거하기 위한 실리콘 웨이퍼 층의 비-용융 레이저 어닐링;을 포함하지만 그에 한정되는 것은 아니다.

기판에 증착되는, 예를 들면 유리와 같은 비정질 실리콘 필름의 레이저 결정화는 상대적으로 높은 전자 이동성을 가지는 필름 재료의 생산을 위한 유망한 기술을 나타낸다. 결정화되면, 이러한 재료는 박막 트랜지스터(TFT) 및 어느 특정한 응용분야, 상대적으로 큰 액정 디스플레이(LCD)에 사용하기에 적합한 TFT를 제조하는 데에 사용될 수 있다. 결정화된 실리콘 필름에 대한 기타 응용예는 유기발광 LED(OLED), 시스템 온 패널(SOP), 플렉서블 일렉트로닉스, 및 광전지를 포함한다. 보다 많은 의미에서, 고 체적 생산 시스템은 가까운 장래에 약 90nm의 두께와 약 700mm이상의 폭을 가지는 필름을 빠르게 결정화할 수 있는 것이 상업적으로 가용하게 될 것이다.

레이저 결정화는 광학적으로 라인 빔, 예를 들면 단축인 제 1 축으로 포커싱되고, 장축인 제 2축으로 확장되는 레이저 광으로 형상화되는 펄싱된 레이저 광을 이용하여 수행된다. 일반적으로, 상기 제 1 및 제 2 축은 상호 직교하고, 양 축은 상기 필름을 향해 이동하는 중앙 광선에 거의 직교한다. 레이저 결정화를 위한 예시적인 라인 빔은 약 20 마이크론 이하, 예를 들면 3-4 마이크론의 필름의 빔폭, 및 약 700mm의 빔 길이를 가진다. 이러한 배치로, 상기 필름은 예를 들면 900mm 이상의 실질적인 길이를 가지는 필름을 순차적으로 용융 및 결정화하도록 상기 빔폭에 대해 평행한 방향으로 조사되고 스텝핑될 수 있다.

일부 경우에, 예를 들면 연속한 횡방향 고형화 프로세스의 경우에, 실리콘 필름이 상기 단축 전체에 걸쳐 상대적으로 균일하고, 단축의 에지에서 날카롭게 떨어지는(즉, 상대적으로 가파른, 단축의 측벽을 가지는 빔) 강도를 가진 빔을 이용하여 노출되는 것을 보장하는 것이 바람직하다. 특히, 트레일링 단축 에지 상의 가파른 측벽을 얻는데에 실패하면, 인접한 펄스 사이의 불충분한 오버랩에 기인하여 단축 에지에 인접한 새로운 그레인의 액정의 질이 바람직하지 않게된다. 또한, 일부 구현에서, 표면의 변화를 감소시키고, 보다 일정한 횡방향 성장을 제공하기 위해 전연의 단축의 에지 상에 가파른 측벽을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 빔의 형상화를 달성하는 한가지 방법은 기다란 슬릿으로서 형성되고, 상기 장축의 방향으로 정렬되는 단축의 조리개, 예를 들면 시야 조리개에 레이저 빔을 초점을 맞추는 것이다. 광학기기는 그런 다음 필름에 단축 조리개의 이미지를 생성하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 배치로, 상대적으로 가파르고, 단축인 측벽을 가지는 빔이 얻어진다.

일부 경우에, 실리콘 필름의 각 부분이 용융동안 미리선택된 에너지 밀도 범위 내에서 제어되는 평균 레이저 에너지 밀도에 노출되는 것을 보장하는 것이 바람직하다. 특히 미리선택된 범위 내에서의 에너지 밀도 제어는 일반적으로 상기 형성된 라인 빔을 따라가는 위치에 대해 바람직하고, 다소 일정한 에너지 밀도는 상기 라인 빔이 상기 실리콘 필름에 대해 조사될 때 바람직하다. 고 에너지 밀도 레벨은 상기 필름으로 하여금 유동적으로 만들어 바람직하지 못한 "얇은 스팟", 평평하지 않은 표면 프로파일, 및 열화한 그레인 품질을 야기하도록 한다. 이러한 필름 재료의 불균일한 분포는 대개 "응집"이라고 하며, 상기 결정화된 필름이 특정한 애플리케이션에 부적합하게 할 수 있다. 한편, 저 에너지 밀도 레벨은 불완전한 용융을 야기하고, 열화한 그레인 품질을 가져온다. 에너지 밀도를 제어함으로써, 거의 균질한 특성을 가지는 필름이 달성될 수 있다.

레이저 빔 균질화는 빔 전체에서 상당히 균일한 강도를 가지는 빔을 생성하는 리소그래피와 같은 다양한 레이저 애플리케이션에 사용되는 일반적인 실시사항이다. 그러나, 700mm 이상의 장축의 길이를 가진 라인 빔을 의도하는 상술한 것과 같은 애플리케이션에 대해, 빔 균질화의 일반적인 방법은 적절한 균일도를 가진 빔을 생성하는 데에 불충분하다. 특히, 과거의 방법은 푸리에 렌즈의 원거리 시야에 서 다소 균일한 빔을 생성하도록 상기 푸리에 렌즈와 조합하는 모놀리식 렌슬렛(lenslet)(소위 파리 눈 어레이)를 주로 사용해왔다. 그러나, 상기 렌슬렛 어레이의 개별 렌즈는 대개 결함을 가지고 있고, 따라서, 원하는 방식으로 입력 레이저 광을 굴곡시키지 못한다. 상기 결함의 유형 및 위치가 어레이 전체에 랜덤하게 배치되는 경우에, 상기 결함의 영향은 그것들이 평균화되기 때문에 그다지 심각하지 않다. 한편, 어레이의 각 렌즈가 동일 위치에서 동일 유형의 결함을 포함할 때, 상기 결과는 평균화되지 않고, 그 대신에, 상기 결과는 700mm 긴 라인 빔으로서 사용하기에 적합하지 않은 비균질한 빔이 될 수 있다. 또한, 일반적으로 모놀리식 렌슬렛 어레이를 생성하기 위해 채용된 제조 기술에 기인하여, (단일 피스의 유리를 연마한) 이러한 비랜덤 결함은 대개 이러한 종래기술의 균질화 시스템이 특정한 애플리케이션에 적합하지 않도록하는 어레이에 나타난다.

상기의 것과 함께, 출원인은 기판에 증착된 필름과 상호작용하기 위한 균질한 라인 빔으로서 레이저 광을 형상화하는 시스템 및 방법을 개시한다.

빔이 빔 경로를 따라 진행하고 상호간에 직교하는 축인, 단축과 장축을 형성하는 필름과 상호작용하는 레이저 빔을 형상화하고 균질화하는 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 형상화 및 균질화 시스템은 렌즈 어레이와, 상기 렌즈 어레이로부터 레이저 광을 수신하고 렌즈 어레이의 각 렌즈에 대해 평면에서 각각의 기다란 이미지를 생성하도록 배치된 렌즈를 포함한다. 추가하여, 상기 시스템은 상기 평면에 배치된 에지와, 상기 기다란 이미지 중 어느 하나와 빔 조리개 에지 사이의 정렬을 변화시키는 렌즈 어레이의 렌즈를 회전시키는 이동가능한 마운트를 가지는 단축의 빔 조리개를 포함한다. 광학기기는 단축에서의 빔을 포커싱하기위해 상기 빔 조리개와 필름 사이의 빔 경로를 따라 배치되고, 상기 필름과 상호작용시키기 위해 장축으로 상기 빔을 확장시킨다.

특정한 실시예에서, 상기 렌즈 어레이는 원통형 렌즈의 선형 어레이이고, 각각의 기다란 이미지와 빔 조리개 에지 사이의 정렬을 변화시키는 상기 렌즈 어레이의 각 렌즈를 회전시키는 이동가능한 마운트를 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 한 쌍의 대향하는 단축의 빔 조리개가 상기 제 1 및 제 2 단축 빔 조리개 사이에 슬릿을 구축하기 위해 상기 단축 빔 조리개의 에지에 거의 평행하고 그로부터 이격되도록 지향되는 일 단축 빔 조리개의 에지에 채용된다.

또다른 측면에서, 상기 시스템은 상기 단축 조리개의 다운스트림의 광을 수신하고 상기 수신된 광에 대한 강도의 프로파일을 측정하도록 배치되는 하나 이상의 검출기를 더 포함한다. 상기 검출기는 그런 다음 상기 이동가능한 마운트로 포워딩되는 강도의 프로파일을 지시하는 신호를 생성한다. 이러한 측면에 대해, 상기 이동가능한 마운트는 상기 신호에 반응하여 상기 렌즈를 회전시키고, 상기 측정된 프로파일에서 강도의 변화를 감소시키도록 구성된다.

도 1은 비정질 실리콘 필름을 결정화하는 예시적인 생산 시스템의 주된 컴포넌트의 개략도이다.

도 2는 빔 균질화, 빔 형상화 및/또는 빔 포커싱을 위한 광학 모듈의 개략도 이다.

도 3A는 형상화 및 장축의 균질화 유닛의 실시예의 개략도이다.

도 3B는 형상화 및 장축의 균질화 유닛의 또다른 실시예의 개략도이다.

도 4는 어레이의 각 렌즈를 독립적으로 회전시키기 위한 복수의 이동가능한 마운트와 렌즈 어레이의 개략도이다.

도 5는 상기 렌즈 중 하나의 회전후의 도 4에서와 같은 개략도이다.

도 6은 단축 빔 조리개에서의 렌즈 어레이의 비회전된 렌즈로부터의 빔의 부분의 개략도이다.

도 7은 단축 빔 조리개에서의 렌즈 어레이의 회전된 렌즈로부터의 빔 부분의 개략도이다.

도 8은 제 1 방향으로 회전된 제 1 렌즈와 상기 제 1 방향에 대향하는 제 2 방향으로 회전된 제 2 렌즈로부터의 단축 빔 조리개에서의 빔 부분의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 비정질 실리콘 필름(12)을 결정화하기 위해, 전체적으로 설계된 시스템(10)인 생산 시스템의 주된 컴포넌트의 크기조정되지 않은 개략도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 시스템(10)은 펄싱된 레이저 빔을 생성하는 레이저 소스(20), 펄스 지속시간을 증가시키는 펄스 스트레처(22), 및 상기 빔 및/또는 액티브 빔 확장기를 적극적으로 조정하는 메커니즘을 가지는 빔 전달 유닛(24)을 포함한다.

전체적으로, 상기 레이저 소스(20)는 전력 오실레이터 및 전력 증폭기를 구 비한 2-챔버 레이저이고, 따라서, 대개 소위 POPA 레이저 소스라고 부른다. 상술한 결정화 프로세스의 일 구현에서, 6Khz(초당 6000 펄스) POPA 레이저는 약 150mJ의 펄스 에너지로 사용된다. 이러한 배치로, 730mm x 920mm 필름은 약 75초에 처리된다(60 퍼센트의 오버랩으로). 상기 전력 오실레이터와 전력 증폭기는 각각 2 개의 기다란 전극, 예를 들면 XeCl, XeF와 같은 적절한 레이저 가스, 상기 전극과 하나 이상의 수냉식 핀형 열 교환기(도시되지 않음) 사이에 가스를 순환시키는 탄젠셜 팬을 갖추고 있는 방전 챔버를 포함한다.

다른 유형의 레이저 소스가, 고체 상태 레이저, 하나의 챔버를 구비한 엑시머 레이저, 예를 들면 오실레이터 챔버와 2 개의 증폭 챔버(병렬 또는 직렬로된 증폭 챔버를 가진)와 같은 2 개이상의 챔버를 구비한 엑시머 레이저, 또는 하나 이상의 엑시머 증폭 챔버를 시딩하는 고체 상태 레이저를 포함하는, 상기 시스템(10)에 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다른 설계도 가능하다. 2 챔버, 가스 방전, 펄싱된 레이저 소스(20)에 대해 보다 자세한 사항은, 본문에 그 전체가 참조로서 통합된, 2003년 7월 30일 출원된 "CONTROL SYSTEM FOR A TWO CHAMBER GAS DISCHARGE LASER"라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/631,349, 2003년 1월 31일 출원된 "AUTOMATIC GAS CONTROL SYSTEM FOR A GAS DISCHARGE LASER"라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/356,168, 2003년 12월 18일 출원된 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING THE OUTPUT OF A GAS DISCHARGE MOPA LASER SYSTEM"라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/740,659, 2003년 9월 30일 출원된 "GAS DISCHARGE MOPA LASER SPECTRAL ANALYSIS MODULE"이라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/676,907, 2003년 9 월 30일 출원된 "OPTICAL MOUNTINGS FOR GAS DISCHARGE MOPA LASER SPECTRAL ANALYSIS MODULE"이라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/676,224, 2003년 9월 30일 출원된 "GAS DISCHARGE MOPA LASER SPECTRAL ANALYSIS MODULE"이라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/676,175, 2003년 7월 30일 출원된 "CONTROL SYSTEM FOR A TWO CHAMBER GAS DISCHARGE LASER"라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/631,349, 2003년 7월 24일 출원된 "VERY NARROW BAND, TWO CHAMBER, HIGH REP-RATE GAS DISCHARGE LASER"라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/627,215, 2003년 6월 25일 출원된 "METHOD AND APPARATUS FOR COOLING MAGNETIC CIRCUIT ELEMENTS"라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/607,407, 2004년 8월 20일 출원된 "TIMING CONTROL FOR TWO-CHAMBER GAS DISCHARGE LASER SYSTEM"라는 제하의 미국 출원 번호 제 10/922,692, "HIGH REP RATE MOPA LASER SYSTEM"라는 제하의 미국 특허 번호 제 6,625,191, 및 "BASIC MODULAR MOPA LASER SYSTEM"라는 제하의 미국 특허 번호 제 6,567,450에서 볼수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 상기 시스템(10)은 예를 들면 파면 및/또는 빔 포인팅과 같은 하나 이상의 빔 특성을 측정하고, 상기 능동적 조종 유닛 및/또는 액티브 빔 확장기에 의해 사용하기 위한 제어 신호를 생성하는 안정화 계측 모듈(26)을 더 포함한다. 시스템(10)은 또한 빔 균질화, 빔 형상화 및/또는 빔 포커싱을 위한 광학 모듈(28), 및 예를 들면 유리와 같은 기판(32)에 증착되는 실리콘 필름(12)을 유지하고 배치시키는 이동가능한 스테이지 시스템(30)을 더 포함한다. 버퍼 재료의 층(도시되지 않음)은 상기 유리와 실리콘 층 사이에 삽입된다.

전체적으로, 도 1에 도시되고 하기에 보다 상세히 기술되는 시스템(10)은 약 20 마이크론 이하(단축), 예를 들면 3-4 마이크론의 필름(12) 폭, 700mm 이상의 길이(장축) 및 약 +/- 30-50 마이크론의 초점심도(DOF)를 가지는 예를 들면 라인 빔과 같은, 포커싱된 얇은 빔(34)을 생성하도록 구성된다. 상기 포커싱된 얇은 빔의 각 펄스는 비정질 실리콘의 스트립을 용융하는데에 사용될 수 있고, 상기 펄스의 종단 후에, 상기 용융된 스트립이 결정화한다. 특히, 상기 용융된 스트립은 그레인이 상기 단축에 평행한 방향으로 성장하는 횡측 성장 프로세스에서 결정화한다. 그레인은 양 에지로부터 내부로 성장하고(상기 단축에 평행하게), 상기 실리콘 필름의 평면으로부터 뻗어나오는 스트립의 중심을 따라 리지(소위 그레인 경계 돌출부)를 생성하게 된다. 상기 스테이지는 그런다음 이동되어, 증가하거나 또는 연속하여, 상기 제 1 스트립의 부분에 평행하고 중첩하는 제 2 스트립을 노출시킨다. 노출하는 동안, 상기 제 2 스트립은 용융되고 결과적으로 결정화한다. 상기 리지를 재용융하는 데에 충분한 중첩이 사용된다. 상기 리지를 재용융함으로써, 상대적으로 평평한 필름 표면(예를 들면, ~15nm의 피크-투-피크 값)이 관리된다. 얇은 빔, 지향성 결정화(TDX)라고 하는 이러한 프로세스는 일반적으로, 전체 필름이 결정화될 때까지 반복된다.

도 1은 또한 상기 시스템(10)이 빔(34)의 강도를 측정하기 위한, 라인 빔 카메라와 같은, 검출기(35)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 검출기(35)는 상기 검출기(35)가 상기 빔(34)의 장축을 따라 조사될 수 있도록 허용하면서 그 사이에 이동하도록 상기 스테이지 시스템 상에 장착된다. 이러한 배치로, 상기 검출 기(35)는 상기 빔의 장축을 따라 상기 빔(34)의 강도 프로파일을 결정하도록 사용될 수 있다.

도 2는 단축의 균질화 유닛(36), 형상화 및 장축의 균질화 유닛(38), 및 단축의 포커싱/ 장축의 확장 광학 유닛(40)을 포함하고, 이들 모두는 공통의 빔 경로(42)를 따라 배치되는 광학 모듈(28)의 예를 도시한다. 사용시, 상기 단축의 균질화 유닛(36)은 예를 들면 렌즈 어레이, 분산된 지연 디바이스, 회전 디퓨저 등과 같은, 상기 단축에서 빔을 균질화하기 위한 하나 이상의 광학기기를 포함한다.

도 3A는 형상화 및 장축의 균질화 유닛(38)의 예시적인 실시예를 보다 상세하게 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 형상화 및 장축의 균질화 유닛(38)은 렌즈(46a, 46b)를 가진 렌즈 어레이를 포함한다. 2 개의 렌즈가 렌즈 어레이를 위해 도시되었지만, 렌즈 어레이는 2 개 이상의 렌즈와 하나 이하의 소수의 렌즈를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 유닛(38)에 대해, 상기 렌즈 어레이는 어레이에서의 각 렌즈(46a, 46b)에 대해 푸리에 평면(50)에서의 각각의 기다란 이미지를 생성하도록 푸리에 렌즈(48)와 상호작용한다. 도 3은 상기 형상화 및 장축의 균질화 유닛(38)이 상기 평면(50)에 배치되는 에지(도 6을 참조)를 가지는 단축의 빔 조리개(52)를 포함한다는 것을 더 도시한다.

도 3B는 형상화 및 장축의 균질화 유닛(38')의 또다른 예시적인 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 형상화 및 장축의 균질화 유닛(38')은 광(예를 들면 레이저 광)을 수신하고, 상기 광을 3개의 원통형 렌즈(46a'-46c')을 구비한 상대적으로 강한 렌즈 어레이로 지향시키는 3 개의 원통형 렌즈(53a-53c)를 구비한 상대적으로 약한 렌즈 어레이를 포함한다. 3개의 렌즈가 각각의 어레이에 대해 도시된다고 하더라도, 각 어레이는 3 개 이상, 그리고 하나 이하의 렌즈를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일반적으로, 상기 연약한 렌즈 어레이는 미세하게 상기 광을 집중시켜 상기 강한 렌즈 어레이의 에지가 조사되지 않도록 하는 기능을 한다. 한편, 상기 강한 렌즈 어레이는 푸리에 렌즈(48')와 상호작용하여, 어레이에서의 각각의 렌즈(46a'-46c')에 대해 푸리에 평면(50')에 각각의 기다란 이미지를 생성한다. 도 3B는 상기 형상화 및 장축의 균질화 유닛(38')이 상기 평면(50')에 배치되는 에지(도 6을 참조)를 구비하는 단축의 빔 조리개(52')를 포함하는 것을 더 도시한다.

도 4는 각 렌즈(46a'-46c')를 독립적으로 회전시키기 위한 간략화된 이동가능한 마운트(56)의 개략도를 도시한다(주의: 유사한 이동가능한 마운트가 도 3A에 도시된 실시예에 대해, 각 렌즈(46a, 46b)를 독립적으로 회전시키기 위해 사용된다). 도시된 간략화된 마운트(56)에 대해, 각 렌즈(46a'-c')는 각각의 로드(60a-c)의 선형 이동에 의해 그 각각이 전후로 선택적으로 움직여질 수 있는, 각각의 크레이들(58a-c) 상에 장착된다. 상기 로드(60a-60c)는 케이블(64)로 전송되는 하나 이상의 신호 입력에 응답하여 액튜에이터(62)에 의해 제어될 수 있다. 도 5는 액튜에이터(62)에 의해 로드(60a)의 이송으로 야기된 렌즈(46a')의 회전을 예시한다. 이러한 회전의 효과는 도 6 및 도 7을 참조하여 이해될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 렌즈 어레이의 각 렌즈(46a'-46c')는 기다란 이미지(66)를 생성한다. 도 6은 상기 형상화 및 장축의 균질화 유닛(38)이 각각의 에지(54, 70)를 가진 한쌍의 대향하는 단축의 빔 조리개(52, 68)를 포함하고, 상기 단축의 빔 조리개(52, 68) 사이에 슬릿(72)을 구축하도록 상기 단축의 빔 조리개(68)의 에지(70)로부터 상기 단축의 빔 조리개(52)의 에지(54)가 거의 평행한 방향을 가지고 이격되도록 구성되는 것을 더 도시한다.

평면(50)에서의 그의 대응하는 이미지와 빔 조리개 에지(54, 70) 사이의 정렬을 변화시키도록 하는 상기 렌즈 어레이의 렌즈(46a')의 회전의 효과는 도 4-7을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다. 특히, 도 6은 도 4에서의 렌즈(46a')에 해당하는 이미지를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 렌즈(46a')는 회전되지 않으며, 그 결과, 상기 단축에 평행하게 원통 축(74)과 정렬된다. 도 6에 도시된 그 결과인 기다란 이미지(66)는 도시된 바와 같이, 장축, 및 상기 빔 조리개(52, 68)의 에지(54, 70)와 거의 평행하다. 그러나, 상술한 바와 같이, 렌즈(46a')에서의 결함은 상기 이미지(66)의 강도가 상기 장축을 따라 변하도록 한다. 예를 들면, 강도는 중점(80)보다 에지(76, 78)에서 더 높다. 회전하지 않은 렌즈(46a')에 의해 생성된 이미지(66)에 대해, 도 6은 상기 빔 조리개(52, 68)가 상기 빔을 상기 장축을 따라 균일하게 미세조정하는 것을 도시한다. 따라서, 이미지(66)에 대해, 상기 빔의 장축을 따라 나타나는 불균일성은 상기 빔 조리개(52, 68)를 지나서, 그의 다운스트림에 나타난다.

도 7은 도 5에서의 렌즈(46a')에 해당하는 이미지를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈(46a')는 회전되고, 그결과 상기 단축에 평행하지 않은 원통형 축(74)을 가진다. 도 7에 도시된 그 결과인 기다란 이미지(66')는 장축에 대해 평 행하지 않으며, 그 결과로서, 도시된 바와 같이, 빔 조리개(52, 68)의 에지(54, 70)에 평행하지 않다. 다시, 렌즈(46a')에서의 결함은 상기 이미지(66')의 강도가 상기 장축을 따라 변하도록 하고, 예를 들면 상기 강도는 중점(80)에서 보다 에지(76, 78)에서 더 높다. 회전된 렌즈(46a')에 의해 생성된 이미지(66')에 대해, 도 7은 빔 조리개(52, 68)가 중점(80)에서 보다 에지(76, 78)(상대적으로 높은 강도를 가짐)에서 빔을 더 조정하는 것을 도시한다.

본 시스템(10)의 일 구현에서, 렌즈 어레이의 각 렌즈(46a'-46c')는 광학적 특성을 가지도록 의도적으로 제조되어, 푸리에 평면에서의 기다란 이미지가 상기 기다란 이미지의 끝단보다는 상기 기다란 이미지의 중점에서 더 낮은 강도를 가지도록 한다. 이러한 배치로, 각 렌즈는 상기 빔이 상기 장축을 따라 거의 균일하게 될 때까지 상기 에지의 강도를 감소시키도록 회전될 수 있다.

사용시, 검출기(35)는 빔 조리개(52, 68)의 빔의 다운스트림에 대해 상기 빔(34)의 장축의 강도의 프로파일을 결정하도록 상기 장축을 따라 조사되어, 그를 지시하는 신호(들)를 생성할 수 있다. 이러한 신호들은 프로세서, 예를 들면 프로그래밍가능한 컴퓨터(도시되지 않음)로 전송되거나, 또는 직접 액튜에이터(62)로 전송될 수 있다. 상기 이동가능한 마운트(들)(62)는 그런다음 상기 프로세서/검출기로부터의 신호(들)에 응답하여 상기 하나 이상의 렌즈(46a-46c)를 회전시키고 상기 측정된 프로파일에서의 강도의 변화를 감소시키도록 구성될 수 있다.

시스템(10)에 대해, 상기 빔 경로(42)를 따라 이동하는 빔의 부분(들)은 조리개(52, 68)에 도달하고, 상기 빔의 부분은 조리개(52, 68) 중 어느 하나에도 접 촉하지 않으면서 상기 슬릿(72)을 통과한다. 따라서, 상기 조리개(52, 68)는 효과적으로 상기 필름(12)에 입사하는 빔의 개구를 제한할 수 있다. 상기 빔의 꼬리부분의 초과 에너지는 조리개(52, 68) 상으로 가해지고, 필름(12) 상으로는 가해지지 않는다. 또한, 이롭게도, 조리개(52, 68)의 빔 업스트림에 나타난 작은 빔 포인팅 편차는 조리개(52, 68)에서 감소된다. 기능적으로, 상기 단축 빔 조리개(52, 68)는 흡수 조리개, 반사 조리개, 또는 굴절 조리개가 될 수 있다. 본문에 사용된 바와 같이, 상기 흡수 조리개라는 용어는 조리개가 반사하고 굴절시키는 입사광의 총합보다 더 많은 입사광을 흡수하는 조리개를 의미하고; 반사 조리개라는 용어는 조리개가 흡수하고 굴절시키는 입사광의 총합보다 더 많은 입사광을 반사하는 조리개를 의미하고; 굴절 조리개라는 용어는 조리개가 흡수하고 반사하는 입사광의 총합보다 더 많은 입사광을 굴절시키는 조리개를 의미한다. 일부 배치에서, 단일 단축 조리개(52)는 도 6 및 7에 도시된 조리개 쌍의 위치에서 사용되어, 전연을 영향을 받지 않은 상태로 놓아두면서 가파른 테일링 에지 경사도(즉, TDX 프로세스 동안 재용융되지 않는 물질에 해당하는 에지)를 가지는 빔 프로파일을 생성하도록 한다.

도 2는 또한 광학 모듈(28)이 빔 조리개(52, 68)로부터의 빔 경로(42)를 따라 광을 수신하는 단축 포커싱/단축 확장 광학 유닛(40)을 포함한다. 일반적으로, 상기 평면(50)에서의 빔 조리개(52, 68)의 에지는 필름(12)에서 원하는 강도의 프로파일을 생성하도록 단축에 이미지가 비춰진다(단축 포커싱/장축 확장 광학 유닛(40)에 의해). 일 구현에서, 필름(12)에서의 원하는 강도의 프로파일은 약 3-4㎛의 빔 폭(FWHM), 상기 프로파일의 평평한 톱을 따라서 약 5% 더 나은 강도의 균 일도, 및 총 강도의 10% 내지 90% 사이인, 약 3㎛이하인 가파른 에지 경사도를 포함한다.

일 구현에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 렌즈 어레이에서의 렌즈(46)(도 3A, 3B를 참조)는 함께 쌍을 이루고, 그 쌍의 각 렌즈는 도 8에 도시된 것과 같이 대칭형의, 역방향으로 회전된 기다란 이미지(66", 82)를 생성하기 위해 동일한 회전 각도로 역방향으로 회전된다. 이러한 배치로, 상기 빔 조리개 슬릿은 단축에 균일하게 채워진다. 특정한 구현에서, 선형 어레이에서의 2 개의 외부의 렌즈는 쌍을 이루고, 상기 외부 렌즈 다음의 2개의 렌즈도 쌍을 이룬다.

당업자는 상술한 본 발명의 실시예의 측면들은 바람직한 실시예를 나타내고자 할 뿐, 특정한 바람직한 실시예에 대해 단독의 실시예로 그리고 어떠한 방식으로건 본 발명(들)의 기술을 제한하지 않는 것을 의도한다는 것을 이해할 것이다. 다수의 변형 및 변경이 당업자에 의해 이해되고 받아들여지는 상기 기술된 발명(들)의 실시예의 개시된 측면들에 대해 이루어질 수 있다. 첨부된 청구범위는 본 발명(들)의 실시예의 개시된 측면들을 포함할 뿐 아니라, 이러한 당업자에 명확한 등가물, 기타 변형 및 변경을 포함하는 범위와 의미를 의도한다. 35 U.S.C. §112를 만족시키는 데에 필요한 본 특허 출원에서 상세히 기술되고 예시된 라인 빔으로서 형상화된 레이저와 기판에 증착된 필름 사이의 상호작용을 구현하기 위한 시스템 및 방법의 실시예(들)의 특정한 측면들이 상술한 실시예(들)의 측면에 의해 해결될 문제, 또는 그의 목적을 위한 기타 다른 이유를 위한 상술한 목적을 완전히 달성할 수 있지만, 당업자는, 본 발명의 상술한 실시예(들)의 본문의 기술된 측면 들이 본 발명에 의해 폭넓게 사용되는 제재의 단순히 예시적이고, 일예로 든, 대표적인 실시예임을 이해해야한다. 실시예의 현재 기술되고, 청구된 측면들의 범위는 본 명세서의 교안에 따라 당업자에 현재 명확하거나 또는 명확하게 될 다른 실시예들을 완전히 포함한다. 본 발명 라인 빔으로서 형상화된 레이저와 기판에 증착된 필름 사이의 상호작용을 구현하기 위한 시스템 및 방법의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 단순하게 그리고 완벽하게 한정되고 첨부된 청구범위의 인용을 벗어나는 것은 없다. 단수형으로 이러한 청구범위들의 구성요소를 참조하는 것은 명확하게 기술되지 않는다면, 이러한 청구범위의 구성요소는 "하나 이상"이 아니라 "하나 및 하나만"을 의미하도록 번역되어서도 안되고, 그것을 의도하는 것도 아니다. 당업자에 공지된 또는 차후 알려지게 될 실시예(들)의 상술한 측면들의 임의의 구성 요소에 상당하는 모든 구조적 및 기능적 등가물은 참조에 의해 본문에 통합되고, 본 청구범위에 의해 커버되도록 의도된다. 본 출원서의 명세서 및/또는 청구범위에서 사용된 용어와 표현된 주어진 의미는 이러한 용어에 대해 사전 또는 기타 공통으로 사용되는 의미에 관계없이 그 의미를 가진다. 본 청구범위에 의해 커버되는 것에 대해, 본 출원서에서 개시된 실시예들의 측면에 의해 해결하고자 하는 각 문제 및 모든 문제를 처리하기 위한 실시예의 임의의 측면으로서 상기 명세서에서 개시된 디바이스 및 방법을 의도하지 않으며, 그에 필수적인 것도 아니다. 본 개시물에서의 구성요소, 컴포넌트, 및 방법의 단계 중 어떤 것도 상기 구성 요소, 컴포넌트, 또는 방법의 단계가 상기 청구범위에서 명확하게 인용되는지 여부에 관계없이 공개되는 것을 의도하는 것은 아니다. 첨부된 청구범위에서의 청구범위의 구 성요소는, 상기 구성요소가 "~을 의미한다"는 구를 사용하는 것으로, 방법 청구항의 경우에는 상기 구성요소가 "동작" 대신에 "단계"로서 기술되는 것으로 명확하게 기술되지 않는다면, 35 U.S.C. §112, 6항 규정에 따라 해석되지 않는다.

Claims

광의 형상화 및 균질화 시스템에 있어서,

광을 수신하고, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈를 구비한 렌즈 어레이;

푸리에 평면을 형성하고 상기 제 1 및 제 2 렌즈로부터 광을 수신하도록 배치된 푸리에 렌즈로서, 상기 제 1 렌즈로부터의 광으로는 상기 푸리에 평면에 제 1의 기다란 이미지를 생성하고, 상기 제 2 렌즈로부터의 광으로는 상기 푸리에 평면에 제 2의 기다란 이미지를 생성하며, 상기 제 1의 기다란 이미지는 제 1의 종축을 형성하는 푸리에 렌즈;

상기 푸리에 평면에 배치된 에지를 형성하는 빔 조리개; 및

상기 제 1 종축과 상기 빔 조리개 에지 사이의 정렬을 변화시키도록 상기 빔 조리개 에지에 직각인 축에 대해 상기 제 1 렌즈를 회전시키는 이동가능한 마운트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 렌즈 어레이는 제 3 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 렌즈는 원통형 렌즈인 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2의 기다란 이미지는 제 2의 종축을 형성하고, 상기 시스템은 상기 제 2의 종축과 상기 빔 조리개 에지 사이의 정렬을 변화시키기 위해 상기 빔 조리개 에지에 수직인 축에 대해 상기 제 2 렌즈를 회전시키는 제 2의 이동가능한 마운트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 빔 조리개는 제 1 빔 조리개이고, 상기 시스템은 상기 제 1 빔 조리개의 상기 에지에 평행하고 제 1 빔 조리개와 제 2 빔 조리개 사이에 슬릿을 구축하도록 상기 제 1 빔 조리개의 상기 에지로부터 공간을 두고 이격된 에지를 가지는 제 2 빔 조리개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 렌즈 어레이는 제 1 렌즈 어레이이고, 상기 시스템은 제 2 렌즈 어레이로부터 광을 수신하도록 배치된 상기 제 1 렌즈 어레이를 가진 제 2 렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 시스템은 상기 빔 조리개의 광의 다운 스트림을 수신하고, 상기 수신된 광에 대한 강도의 프로파일을 측정하고, 상기 수신된 광에 대한 상기 강도의 프로파일을 지시하는 신호를 생성하도록 배치된 검출기를 더 포함하고, 상기 이동가능한 마운트가 상기 제 1 렌즈를 회전시키고 상기 측정된 프로파일에서의 강도의 변화를 감소시키도록 상기 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 푸리에 평면에서의 상기 제 1의 기다란 이미지는 중점과 2 개의 끝단을 가지고, 상기 제 1 렌즈는 상기 끝단보다 상기 중점에서 더 낮은 강도를 가지는 제 1의 기다란 이미지를 생성하도록 형상화되는 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 이동가능한 마운트는 상기 제 1 회전 방향으로 상기 제 1 렌즈를 회전시키고, 상기 제 1 회전 방향에 대향하는 제 2 회전 방향으로 상기 제 2 렌즈를 회전시키는 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 광은 레이저 광인 것을 특징으로 하는 광의 형상화 및 균질화 시스템.
필름과 상호작용하기 위한 광선 빔의 형상화 및 균질화 장치로서, 상기 빔은 빔 경로를 따라 진행하고, 서로 간에 직교하는 축들인 단축과 장축을 형성하는 장치에 있어서,

복수의 렌즈를 구비한 렌즈 어레이;

상기 렌즈 어레이로부터 광을 수신하고 상기 렌즈 어레이에서의 각 렌즈에 대해 평면에 각각의 기다란 이미지를 생성하도록 배치된 렌즈;

상기 평면에 배치된 에지를 형성하는 단축 빔 조리개;

상기 기다란 이미지 중 어느 하나와 상기 빔 조리개의 에지 사이의 정렬을 변화시키도록 상기 렌즈 어레이의 렌즈를 회전시키는 이동가능한 마운트; 및

상기 필름과의 상호작용을 위해 상기 단축에서 상기 빔을 포커싱하기 위해 상기 빔 조리개와 상기 필름 사이의 빔 경로를 따라 배치되는 광학기기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 광학기기는 상기 빔을 상기 필름과의 상호작용을 위해 장축에서 확장시키는 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 렌즈 어레이는 원통형 렌즈의 선형 어레이인 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 장치는 각각의 기다란 이미지와 빔 조리개 에지 사이의 정렬을 변화시키도록 상기 렌즈 어레이의 각 렌즈를 회전시키는 이동가능한 마운트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 단축 빔 조리개는 제 1 단축 빔 조리개이고, 상기 장치는 상기 제 1 단축 빔 조리개의 상기 에지에 평행하고, 상기 제 1 단축 빔 조리개와 제 2 단축 빔 조리개 사이에 슬릿을 구축하기 위해 상기 제 1 단축 빔 조리개의 상기 에지로부터 이격된 에지를 구비한 상기 제 2 단축 빔 조리개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 렌즈 어레이는 제 1 렌즈 어레이이고, 상기 장치는 제 2 렌즈 어레이로부터 광을 수신하도록 배치된 상기 제 1 렌즈 어레이를 가진 제 2 렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 장치는 상기 광학기기의 광의 다운스트림을 수신하고, 상기 수신된 광에 대한 강도의 프로파일을 측정하고, 상기 수신된 광에 대한 상기 강도의 프로파일을 지시하는 신호를 생성하도록 배치된 검출기를 더 포함하고, 상기 이동가능한 마운트는 상기 렌즈들을 회전시키고 상기 측정된 프로파일에서의 강도의 변화를 감소시키도록 상기 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 장치.
필름과 상호작용하기 위한 광선 빔의 형상화 및 균질화 방법으로서, 상기 빔은 빔 경로를 따라 진행하고, 서로 간에 직교하는 축들인 단축과 장축을 형성하는 방법에 있어서,

복수의 렌즈를 구비한 렌즈 어레이를 설치하는 단계;

상기 렌즈 어레이로부터 광을 수신하고 상기 렌즈 어레이에서의 각 렌즈에 대해 평면에 각각의 기다란 이미지를 생성하도록 렌즈를 배치하는 단계;

상기 평면에 단축 빔 조리개의 에지를 배치하는 단계;

상기 필름과 상호작용하도록 상기 단축에서 상기 빔을 포커싱하는 상기 필름과 상기 빔 조리개 사이의 빔 경로를 따라 광학기기를 위치시키는 단계; 및

상기 기다란 이미지 중 하나와 상기 빔 조리개 에지 사이의 정렬을 변화시키도록 상기 렌즈 어레이 중 어느 하나의 렌즈를 회전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 렌즈 어레이는 원통형 렌즈의 선형 어레이인 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 광학기기의 광의 다운스트림에 대한 강도의 프로파일을 측정하고, 상기 광학기기의 광의 다운스트림에 대한 상기 강도의 프로파일을 지시하는 신호를 생성하는 단계; 및

상기 측정된 강도의 프로파일에서의 강도의 변화를 감소시키기 위해 상기 신호에 응답하여 상기 렌즈를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 평면은 상기 렌즈 어레이로부터의 레이저 광을 수신하도록 배치된 상기 렌즈의 푸리에 평면인 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 광학 기기는 상기 필름과 상호작용하도록 상기 장축에서 상기 빔을 확장시키는 것을 특징으로 하는 광선 빔의 형상화 및 균질화 방법.
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