KR101188417B1 - 반도체 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 피대상물면 상에 소정 사이즈이며 고밀도의 레이저 파워밀도의 직사각형 레이저 스폿을 제공한다.
본 발명의 반도체 제조장치는, 레이저 광을 발광하는 레이저 광원의 레이저 파워를 제어하는 제어부와, 레이저 광을 투과하는 코어부(10) 및 상기 코어부(10)를 덮는 클래드부(11)로 이루어지는 광 도파로부(1)와, 렌즈(3)를 구비한다. 상기 광 도파로부(1)의 출사단면(15)은, 1변 길이를 1μm～20μm, 상기 1변과 직교하는 타변 길이를 1mm～60mm로 한 단면이 직사각형 형상인 코어부(10)를 가진다. 레이저 광원의 레이저 파워는, 상기 코어부(10)로부터 출사하는 레이저 스폿의 파워밀도를 0.1mW/μm2 이상이 되는 값으로 설정한다.

Description

반도체 제조장치{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은, 레이저 광의 조사에 의해 피(被)대상물의 물질적 성질을 변화시킴으로써, 액정이나 유기EL등의 플랫 디스플레이의 제조를 행하는 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 특히 절연기판 위에 형성한 아몰퍼스실리콘(amorphous silicon, 비결정질)이나 폴리실리콘(다결정질)에 레이저 광을 조사해서 실리콘막의 물질적 성질을 변화시키는 플랫 디스플레이의 제조 시스템에 적합한 반도체 제조장치에 관한 것이다.
최근의 디스플레이 장치는, 표시 소자로서 액정소자를 사용한다. 이 액정소자(화소소자)나 상기 액정소자의 드라이버 회로는, 박막 트랜지스터(TFT[Thin Film Transistor], 이하, TFT라고 칭함)에 의해 구성되어 있다. 이 TFT는, 제조 과정에 있어서 유리 기판 위에 형성한 아몰퍼스실리콘을 폴리실리콘으로 개질하는 공정이 필요하다. 한편, 본 명세서에 있어서는 「피(被)대상물의 물질적 성질을 변화시키는 것」을 「개질(改質)」이라고 부르고, 이 개질은, 아몰퍼스실리콘을 폴리실리콘으로 변화시키는 것에 한정되는 것이 아니며, 임의의 물질의 물질적 특성을 변화시키는 것을 말한다.
이 개질공정은, 레이저 조사에 의한 실리콘막의 개질을 행하는 것이며, 도 10에 나타내는 바와 같이, 석영 유리나 무알칼리 유리의 절연기판(72) 상에 절연기판(72)으로부터의 불순물의 혼입을 저지하는 언더코트막(undercoat film, SiO2)(73)을 형성하는 공정과, 상기 언더코트막(73) 위에 아몰퍼스실리콘 막면(74)을 형성하는 공정과, 고출력 레이저를 광원으로 하여, 아몰퍼스실리콘 막면(74)에 선형상(線狀) 레이저빔(75)을 조사하는 공정과, 선형상 레이저빔(75)의 횡방향(lateral direction,74A)으로 주사(走査)함으로써 폴리실리콘(74B)으로 개질하는 공정과, TFT를 구성하는 위치만 폴리실리콘을 잘라내는 공정과, 그 위에 게이트 산화막(SiO2)을 형성하여 최상부에 게이트 전극을 부착하는 공정과, 산화막(SiO2)에 소정의 불순물 이온을 주입하여 소스/드레인을 형성하는 공정과, 소스/드레인에 알루미늄 전극을 세우고 전체를 보호막으로 덮어 TFT를 만드는 공정으로 이루어진다. 한편, 상기 절연기판(72)과 언더코트막(73)의 사이에 SiN 또는 SiON을 끼워넣어도 좋다.
상기 레이저 조사에 의한 실리콘막의 개질공정은, 엑시머레이저를 사용하는 엑시머레이저 어닐이 일반적이며, 실리콘막에 광 흡수율이 높은 파장 307nm 또한 펄스 폭이 수십ns의 XeCl 엑시머레이저를 조사하고, 160mJ/cm2 의 비교적 낮은 에너지를 주입하여 실리콘막을 단숨에 융점까지 가열함으로써 폴리실리콘막을 형성하고 있다. 상기 엑시머레이저는, 수백W의 대(大)출력을 가지며, 장방형(長方形) 머더글래스(mother glass)의 1변 이상의 길이를 가지는 대형 선형상 레이저 스폿(large linear laser spot)을 형성시킬 수 있고, 머더글래스 위에 형성한 실리콘막 전면을 일괄하여 효율적으로 개질할 수 있다고 하는 특징을 가진다. 이 엑시머레이저에 의한 실리콘의 개질은, TFT의 성능에 강하게 영향을 주는 폴리실리콘의 결정 입자직경이 100nm 내지 500nm로 작기 때문에, TFT성능의 지표인 전계효과 이동도(electric field effect mobility)를 150cm2/V?s 정도로 고정시킬 수 있다.
최근, 플랫 디스플레이 상의 화소자(畵素子)나 드라이버 회로 이외에, 컨트롤 회로나 인터페이스 회로, 또한 연산 회로 등 고기능 회로를 탑재하는 시스템?온?글래스(system on glass)가 제안되어, 일부 실현되고 있다. 이 시스템?온?글래스의 TFT는, 고성능인 것이 요구되며, 양질(대형 결정립, large crystal grains)의 폴리실리콘 개질이 필수적이다. 이 양질의 폴리실리콘 개질에 관한 기술이 기재된 문헌으로서는 하기 특허문헌 1을 들 수 있고, 이 특허문헌 1에는, 광원으로 반도체 여기(勵起)용의 고체레이저를 이용하여 연속 발광(CW)하면서 실리콘막 위에 조사한 레이저빔을 주사시킴으로써, 주사 방향으로 가늘고 긴 대형 결정립을 갖는 양질의 아몰퍼스실리콘막을 형성하는 것이나, 고성능 TFT가 필요한 부분에 미리 아몰퍼스실리콘을 선형상(리본 형상) 또는 섬(島)형상(아일랜드 형상, island shape)으로 패터닝해둠으로써, 300cm2/V?s 이상의 전계효과 이동도가 얻어지며, 고성능 TFT를 형성하는 것이 기재되어 있다.
상기 엑시머레이저 어닐 및 고체레이저 어닐에 있어서, 실리콘 막면 위에 조사하여 형성한 레이저 스폿의 파워밀도는, 비교적 크고 또한, 공간적인 레이저 강도분포는 균일한 것이 요구된다. 그 이유로서는, 실리콘막의 결정을 포함하는 개질과정에 있어서, 실리콘막에 인접한 적층막에 열이 전사되기 전의 단시간내(수십ns～수십μs)에 개질하는 것만의 에너지를 주입하는 것이 필요하기 때문이고, 레이저 강도분포의 공간강도 불균일(spatial strength unevenness)이 개질얼룩(modification spots)에 직접적 영향을 주어, 이것을 회피하기 위해서이다.
엑시머레이저 광의 강도분포를 정형(整形)하는 방법으로서, 하기 특허문헌 2에 기재된 기술이 제안되어 있다. 이 특허문헌 2에 기재된 빔 호모지나이저(beam homogenizer: 레이저 광의 프로파일(profile)을 조사면에 있어서 균일화하기 위한 광학 모듈)는, 엑시머레이저 출사 후단(後段)에 원통렌즈(cylindrical lens), 플라이아이렌즈(fly-eye lens) 등으로 구성되어 있는 렌즈그룹을 배치하고, 최종적으로 실리콘 막면 상에서 소망하는 스폿 형상과 레이저 강도분포가 얻어진다.
또한, 복수의 저(低)출력 고체레이저로부터 출사(出射)한 레이저 광을 광파이버에 의해 1곳으로 집속하고, 이렇게 집속된 레이저 광을 광 도파로부(optical waveguide unit)를 통해 실리콘막에 조사하는 기술이 기재된 문헌으로서는 하기 특허문헌 3을 들 수 있고, 이 특허문헌 3에는, 복수의 레이저 발광소자로부터 조사된 레이저 광을 광파이버체(optical fiber body)를 이용하여 집속하고, 이렇게 집속된 레이저 광을 광 도파로부를 이용하여 복수의 분기로(branch passages)로 분기하여 조사하는 것이 기재되어 있다.
[특허문헌 1] : 일본 특허공개공보 2003-86505호
[특허문헌 2] : 일본 특허공개공보 평9-129573호
[특허문헌 3] : 일본 특허공개공보 2007-88050호
상기 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술은, 원통렌즈나 플라이아이렌즈, 빔익스팬더(beam expander)나 슬릿 등의 다수의 광학부품에 의해 빔 호모지나이저를 구성하고 있으며, 각 광학부품의 배치도 포함하여 매우 복잡하다고 하는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 3에 개시되어 있는 기술은, 광 도파로부의 출사면에서 복수로 출사 확산한 레이저 광을 실리콘막에 조사하는 것이며, 실리콘막에 형성하는 레이저 스폿 형상, 레이저 강도분포, 레이저 파워밀도의 제어에 대해서는 개시되어 있지 않고, 피대상물에 대한 레이저 스폿의 형상/레이저 파워밀도 제어를 적절하게 제어하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있었다. 또한 특허문헌 3에는, 실리콘막에 형성한 레이저 스폿 형상을 감시?유지하는 수단에 대해서도 개시되어 있지 않다.
본 발명은, 피대상물면 위에 소정 사이즈, 비교적 고밀도의 레이저 파워밀도, 탑플랫한 레이저 강도분포(top-flat laser strength distribution)를 가지는 직사각형 레이저 스폿을 비교적 간소화된 구성 및 배치로 실현하고, 상기 레이저 스폿에 의해 피대상물면을 개질하는 반도체 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 레이저 광을 발광하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원의 레이저 파워를 제어하는 제어부와, 상기 레이저 광을 투과하는 코어부(core section) 및 상기 코어부를 덮는 클래드부(clad section)로 이루어지는 광 도파로부와, 상기 광 도파로부의 출사 단면(output end surface)으로부터 출사한 레이저 광을 소정 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 렌즈를 구비하고, 상기 광 도파로부가 코어부와 클래드부 간의 굴절율(refractive index)의 차이에 의해 레이저 광을 입사 단면으로부터 출사 단면으로 인도하여, 상기 렌즈가 형성한 레이저 스폿을 피대상물에 조사함으로써 피대상물 표면을 개질하는 반도체 제조장치로서,
상기 광 도파로부가, 1변 길이를 1μm～20μm, 상기 1변과 직교하는 타변 길이를 1mm～60mm로 한 단면이 직사각형 형상인 코어부를 출사 단면에 가지고,
상기 제어부가, 레이저 광원의 레이저 파워를, 상기 코어부의 출사 단면으로부터 출사하는 레이저 스폿의 파워밀도가 0.1mW/μm2 이상이 되는 값으로 설정하는 것을 제1의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 레이저 광을 발광하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원의 레이저 파워를 제어하는 제어부와, 상기 레이저 광을 투과하는 코어부 및 상기 코어부를 덮는 클래드부로 이루어지는 광 도파로부와, 상기 광 도파로부의 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광을 소정 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 렌즈를 구비하고, 상기 광 도파로부가 코어부와 클래드부간의 굴절율의 차이에 의해 레이저 광을 입사 단면으로부터 출사 단면으로 인도하여, 상기 렌즈가 형성한 레이저 스폿을 피대상물에 조사함으로써 피대상물 표면을 개질하는 반도체 제조장치로서,
상기 광 도파로부가, 측면방향 폭(lateral width)을 1μm～20μm, 길이방향 폭(longitudinal width)을 1mm～60mm로 한 단면이 장타원 형상(elongated elliptical cross-sectional shape)인 코어부를 출사 단면에 가지고,
상기 제어부가, 레이저 광원의 레이저 파워를, 상기 코어부의 출사 단면으로부터 출사하는 레이저 스폿의 파워밀도가 0.1mW/μm2 이상이 되는 값으로 설정하는 것을 제2의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제1 또는 제2의 특징을 가지는 반도체 장치에 있어서, 상기 코어부의 출사 단면으로부터 출사하는 레이저 스폿의 강도분포 최대값을 P, 상기 강도분포의 최소값을 V라고 했을 때, (P-V)/P×100%에서 산출되는 PV율(PV ratio)을, 20% 이하로 하는 것을 제3의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제1 또는 제2의 특징을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 광 도파로부의 출사 단면과 렌즈와의 사이에, 상기 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광의 폭을 좁히는 가변개구(variable aperture)를 설치한 것을 제4의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제4의 특징을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 코어부의 출사 단면으로부터 출사하는 레이저 스폿의 강도분포 최대값을 P, 상기 강도분포의 최소값을 V라고 했을 때, (P-V)/P×100%에서 산출되는 PV율을, 20% 이하로 하는 것을 제5의 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 레이저 광을 발광하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원의 레이저 파워를 제어하는 제어부와, 상기 레이저 광을 투과하는 복수의 코어부 및 상기 코어부를 덮는 클래드부로 이루어지는 광 도파로부와, 상기 광 도파로부의 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광을 소정 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 렌즈와, 상기 레이저 스폿의 포커스 제어를 행하는 포커스 제어부(focus controlling unit)를 구비하고, 상기 코어부와 클래드부간의 굴절율의 차이에 의해 레이저 광을 입사 단면으로부터 출사 단면으로 인도하여, 상기 렌즈가 형성한 레이저 스폿을 포커스 제어하면서 피대상물에 조사함으로써 피대상물 표면을 개질하는 반도체 제조장치로서,
상기 광 도파로부가, 1변 길이를 1μm～20μm, 상기 1변과 직교하는 타변 길이를 1mm～60mm로 한 단면이 직사각형 형상인 메인(主)코어부와, 상기 메인코어부의 주위에 배치된 포커스 제어용 레이저 광을 출사하는 출사 단면의 복수의 서브(副)코어부를 출사 단면에 가지고,
상기 제어부가, 레이저 광원의 레이저 파워를, 상기 메인코어부에서 출사하는 레이저 스폿의 파워밀도가 0.1mW/μm2 이상이 되는 값으로 설정하고,
상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광을 기초로 포커스 제어를 행하는 것을 제6의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 레이저 광을 발광하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원의 레이저 파워를 제어하는 제어부와, 상기 레이저 광을 투과하는 복수의 코어부 및 상기 코어부를 덮는 클래드부로 이루어지는 광 도파로부와, 상기 광 도파로부의 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광을 소정 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 렌즈와, 상기 레이저 스폿의 포커스 제어를 행하는 포커스 제어부를 구비하고, 상기 코어부와 클래드부간의 굴절율의 차이에 의해 레이저 광을 입사 단면으로부터 출사 단면으로 인도하여, 상기 렌즈가 형성한 레이저 스폿을 포커스 제어하면서 피대상물에 조사함으로써 피대상물 표면을 개질하는 반도체 제조장치로서,
상기 광 도파로부가, 측면방향 폭을 1μm～20μm, 길이방향 폭을 1mm～60mm로 한 단면이 장타원 형상인 메인코어부와, 상기 메인코어부의 주위에 배치된 포커스 제어용 레이저 광을 출사하는 출사 단면의 복수의 서브코어부를 출사 단면에 가지고,
상기 제어부가, 레이저 광원의 레이저 파워를, 상기 메인코어부에서 출사하는 레이저 스폿의 파워밀도가 0.1mW/μm2 이상이 되는 값으로 설정하고,
상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광을 기초로 포커스 제어를 행하는 것을 제7의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제6 또는 제7의 특징을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 코어부의 출사 단면으로부터 출사하는 레이저 스폿의 강도분포 최대값을 P, 상기 강도분포의 최소값을 V라고 했을 때, (P-V)/P×100%에서 산출되는 PV율을, 20% 이하로 하는 것을 제8의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제6 또는 제7의 특징을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 광 도파로부의 출사 단면과 렌즈와의 사이에, 상기 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광의 폭을 좁히는 가변개구를 설치한 것을 제9의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제8의 특징을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 광 도파로부의 출사 단면과 렌즈와의 사이에, 상기 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광의 폭을 좁히는 가변개구를 설치한 것을 제10의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제6 또는 7의 특징을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광에 의해 투영되는 서브코어부의 반사 레이저 스폿이 소정 사이즈가 되도록 포커스 제어를 행하는 것을 제11의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제8의 특징을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광에 의해 투영되는 서브코어부의 반사 레이저 스폿이 소정 사이즈가 되도록 포커스 제어를 행하는 것을 제12의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제9의 특징을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광에 의해 투영되는 서브코어부의 반사 레이저 스폿이 소정 사이즈가 되도록 포커스 제어를 행하는 것을 제13의 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 제10의 특징을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광에 의해 투영되는 서브코어부의 반사 레이저 스폿이 소정 사이즈가 되도록 포커스 제어를 행하는 것을 제14의 특징으로 한다.
본 발명에 의한 반도체 제조장치는, 레이저 광원으로부터 출사한 레이저 광을 코어부 및 상기 코어부를 덮는 클래드부로 이루어지는 광 도파로부를 이용하여 전파하고, 상기 코어부의 사이즈를 소정의 치수로 하며 또한 레이저 광원의 레이저 파워를 제어함으로써, 피대상물면 위에 소정 사이즈이며 고밀도의 레이저 파워밀도를 가지는 단면이 직사각형 형상 또는 장타원 형상의 레이저 스폿을 피대상물의 표면에 간소한 구조로 조사할 수 있다. 또한 본 발명에 의한 반도체 제조장치는, 상기 광 도파로부에 레이저 스폿의 포커스 제어용의 레이저 광을 투과하는 서브코어부를 설치함으로써, 간소한 구조로 포커스 제어를 행할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 반도체 제조장치의 구성도이다.
도 2는, 본 실시형태에 의한 광 도파로부의 출사 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 광 도파로부의 출사 단면으로부터 출력하는 레이저 강도분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 반도체 제조장치의 구성도이다.
도 5는, 다른 실시형태에 의한 복합 광 도파로부의 출사 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 포커스 에러 신호(focus error signal)와 피대상물면 경사(inclination)의 관계도이다.
도 7은, 본 실시형태에 의한 반도체 제조장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 디스플레이와 레이저 주사(走査) 위치의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 시스템?온?글래스 디스플레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 일반적인 기판상 구성과 레이저 조사에 의한 실리콘막의 개질을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 의한 반도체 제조장치를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
한편, 본원 명세서에 첨부한 도면에 이용하는 도면의 좌표 X, Y, Z는 모두 공통으로 하며, 레이저 스폿은, 복수의 레이저 발광 소자로부터의 레이저 광을 렌즈 그룹을 이용하여 소망하는 스폿 형상으로 형성되는 것으로, 예를 들면 X방향으로 연장되는 장방 타원형상으로 형성되고, 이 레이저 스폿의 공간적인 레이저 강도분포의 균일도를 PV율이라고 칭하며, 도 3에 나타내는 바와 같이, 레이저 강도분포의 최대값을 P, 레이저 강도분포의 최소값을 V라고 했을 때, PV율=(P-V)/P×100%로 정의한다.
<제1 실시형태>
본 발명의 일실시형태에 의한 반도체 제조장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 레이저 광을 조사하는 복수의 레이저 광원(미도시)과, 상기 복수의 레이저 광원으로부터 조사된 복수의 레이저 광이 입사하고 출사되는 광 도파로부(1)와, 상기 광 도파로부(1)로부터 출사한 레이저 광의 폭을 좁히기 위해서 화살표 8 및 9의 방향으로 이동하는 가변개구(6 및 7)와, 이 가변개구(6 및 7)를 통과한 레이저 광이 입사하여 평행 레이저 광으로 편광되는 콜리메이트 렌즈(collimate lens, 2)와, 상기 콜리메이트 렌즈(2)로부터 출사한 평행 레이저 광의 초점맞춤을 행하기 위해서 평행 레이저 광을 좁히는 대물 렌즈(3)로 구성되어 있다.
상기 광 도파로부(1)는, 소정의 굴절율의 코어부(10)와, 상기 코어부(10)의 주위를 덮으며 또 상기 코어부(10)와 다른 굴절율의 클래드부(11)에 의해 구성된다. 이 때문에 상기 광 도파로부(1)는, 상기 코어부(10)에 입사한 레이저 광을, 굴절율이 다른 클래드부(11)와의 경계면에서 전(全)반사하고, 코어부(10)의 내부에 레이저 광을 가두며, 소정의 전파 방향으로 인도하는 것이다. 이 광 도파로부(1)에는, 레이저 광을 코어부(10) 내에서 복수회의 반사를 되풀이함으로써, 광축방향(14)과 직교하는 면의 레이저 광 공간강도 분포를 평활화하는 기능도 있다.
이 광 도파로부(1)의 상세구조는, 도 1의 광축방향(14)으로부터 광 도파로부(1)의 출사 단면(15)을 바라본 도 2에 나타내는 바와 같이, 사선영역으로 나타낸 사각프레임 통형상(square-framed cylindrical shape)의 클래드부(17)와, 상기 클래드부(17)와 굴절율이 다르고, 레이저 광을 클래드부(17)와의 경계면에서 반사시키면서 통과시키는 코어부(16)로 구성된다. 이 코어부(16)는, 길이(L)/폭(D)의 가늘고 긴 단면이 직사각형 판(板)형상이며, 코어부 길이방향(L)을 X방향으로 했을 때, 이 X방향은 도 1의 X방향과 일치하고 있다.
다음에 본 실시형태에 의한 반도체 제조장치에 의한 레이저 광로를 도 1을 참조하여 설명한다. 본 장치는, 레이저 광원으로부터 출사한 레이저 광(13)을 광 도파로부(1)의 코어부(10)에 입사시키고, 광 도파로부(1)가 입사한 레이저 광(13)을 클래드부(11)와의 경계에서 전반사하면서 흡수 손실을 발생시키지 않고 코어부(10)의 내부를 투과시킴으로써, 광축방향(14)과 직교하는 면내의 공간적 레이저 강도분포를 평활화하여 출사 단면(15)으로부터 레이저 광을 출사한다. 또한 본 장치는, 상기 출사한 레이저 광을 가변개구(6 및 7)를 이용하여 소정의 폭으로 좁히고, 이 레이저 광을 콜리메이트 렌즈(collimate lens, 2)를 이용하여 평행 광으로 편광하며, 이 평행 광을 대물 렌즈(3)를 이용하여 소정의 배율비에 의해 피대상물(4) 표면에 소정 사이즈의 레이저 스폿(5)의 초점맞춤을 행하도록 결상(結像)한다.
상기 광 도파로부(1)의 코어부(10)에 입사시키는 레이저 광(13)은, 렌즈(미도시)에 의해 좁혀진 후에 코어부(10)에 입사시켜도 좋으며, 레이저 광원으로부터 떨어진 부분에 설치한 레이저 광을 광파이버를 이용하여 전송시켜 코어부(10)에 입사시켜도 좋다. 게다가 레이저 광원은 복수개 있어도 좋고, 필요에 따른 수의 레이저 광원을 설치하면 된다. 또한, 복수의 광파이버를 병렬적으로 나란히 놓고, 이 복수의 광파이버의 출사부를 광 도파로부(1)의 코어부(10)에 직결시켜, 복수 광파이버의 출사부에서 출사한 레이저 광을 광 도파로부(1)의 코어부(10)에 직접 입사시켜도 좋다.
또 상기 광 도파로부(1)의 광축방향(14)의 길이는, 광 도파로부(1)의 출사 단면(15)에서 PV율이 20% 이하가 되도록 정해져 있다. 광 도파로부(1)의 출사 단면(15)을 빠져나온 레이저 광은, 가변개구(6 및 7)에 의해 X방향의 출사 폭이 제어된다.
도 3은, 광 도파로부(1)의 출사 단면(15)으로부터 출력하는 레이저 강도분포를 설명하기 위한 도면이다. 이 도면을 참조하면 명확한 바와 같이, 횡축을 X로 한 레이저 강도분포(18)의 양단 A와 B는, 도 2의 A와 B의 위치에 상당하고, 레이저 스폿의 양단은 급준하게 상승하여, 다소 요철(凸凹)이 존재하는 탑플랫한 형상이 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 반도체 제조장치에 의해 피대상물면(4)에 형성되는 레이저 스폿(5)의 사이즈는, 광 도파로부(1)의 출사 단면(15)의 사이즈(길이L×폭D)를 대물 렌즈의 배율에 의해 서로 유사하게 축소한 사이즈이다. 피대상물면(4)에 형성되는 레이저 스폿(5)의 공간적 강도분포는, 광 도파로부(1)의 출사 단면(15)으로부터 출력되는 레이저 강도분포(18)와 일치한다. 따라서 본 실시형태에 의한 반도체 제조장치는, 레이저 광을 단면이 직사각형(장방형) 형상의 광 도파로부(1)를 통과함으로써, 조사면(irradiation surface)이 장방형 형상의 레이저 스폿을 성형하고, 이 성형된 레이저 스폿을 이용하여 피대상물의 개질을 행할 수 있다.
본 실시형태에 의한 반도체 제조장치는, 피대상물, 예를 들면 두께 50nm정도의 아몰퍼스실리콘을 폴리실리콘으로 성장시키기 위해서, 레이저 스폿(5)을 상대적으로 Y방향으로 주사시키면 되고, 실용적인 주사 속도 100mm/s 이상에 있어서는, 레이저 스폿(5)의 주사 방향의 폭은 20μm 이하가 바람직하며, 레이저 파워밀도는 0.1mW/μm2 이상이 바람직하다. 이 조건에 있어서의 반도체 제조장치의 피대상물의 개질을 행하는 레이저 파장은, 예를 들면 아몰퍼스실리콘에 의한 흡수가 얻어지는 370nm～480nm가 바람직하며, 균일한 폴리실리콘을 얻기 위해서는, 레이저 스폿(5)의 길이방향(X방향)의 레이저 강도분포의 PV율은 20% 이하가 바람직하다. 그 이유는, PV율이 20% 이상이 되면 결정 사이즈의 불균일이나 국소적인 응집(local coagulation), 승화(sublimation)가 용이하게 발생하기 때문이다.
또한, 본 장치에 있어서 대물 렌즈(3)의 배율이 1배인 때, 광 도파로부(1)의 측면 코어폭(D)은 20μm 이하이면 좋고, 길이 코어폭(L)은 1mm 이상이 좋다. 또한, 광 도파로부(1)의 출사 단면(15)에 있어서의 레이저 파워밀도는, 0.1mW/μm2 이상이면 좋다. 게다가는, 광 도파로부(1)의 출사 단면(15)의 레이저 강도분포에 있어서의 PV율은 20% 이하이면 좋다. 이 대물 렌즈의 배율을 올리면, 상기 피대상물면 상의 레이저 스폿 조건을 용이하게 충족시킬 수 있다.
상기 실시형태에 있어서는, 콜리메이트 렌즈(2) 및 대물 렌즈(3)가 광 도파로부(1)의 출사 단면(15)을 서로 비슷하게 축소하여 피대상물에 집광(集光)투영하는 예를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 광 도파로부의 출사 단면의 종횡비를 소정 배율로 설정한 렌즈를 이용하여, 피대상물(4) 면위에 임의의 종횡비를 가지는 레이저 스폿(5)을 형성해도 좋다. 예를 들면, 본 발명에 의한 광 도파로부는, 1변 길이를 1μm～20μm, 상기 1변과 직교하는 타변 길이를 1mm～60mm로 해도 좋다.
<제2 실시형태>
다음에 본 발명의 다른 실시형태에 의한 복합 광 도파로부를 이용한 반도체 제조장치의 구성을 도 4를 참조하여 설명한다. 본 실시형태에 의한 반도체 제조장치는, 상기 실시형태와 마찬가지의 레이저 광원(미도시)과, 본 실시형태의 특징인 복합 광 도파로부(19)와, 콜리메이트 렌즈(23)와, 복합 광 도파로부(19)로부터 출사된 레이저 광을 투과하고, 피대상물(37)로부터 반사된 레이저 광을 직각방향으로 반사하는 빔스플리터(beam splitter, 24)와, 대물 렌즈(25)와, 집광 렌즈(28)와, 상기 빔스플리터에 의해 반사된 레이저 광을 수광하여 전기신호로 변환하는 포커스 검출기(focus detector, 29)와, 상기 포커스 검출기(29)로부터 출력된 전기신호를 기초로 포커스 에러신호(33A～33F)를 출력하는 연산 소자(30～32)로 구성된다.
상기 복합 광 도파로부(19)는, 도 4의 복합 광 도파로부(19)의 출사 단면(22)을 광축(36A)에서 바라본 도 5에 나타내는 바와 같이, 단면이 장방형 형상의 공통 클래드부(38)(사선(斜線)부)와, 상기 클래드부(38)의 내부에 상기 클래드부(38)와의 굴절율의 차이에 의해 레이저 광을 반사하는 복수의 코어부를 배치하고 있다. 이 코어부는, 중앙의 장방형의 코어부(39)(메인코어부에 상당)와, 상기 장방형 코어부(39)의 주위에 대칭적으로 3개의 작은 소(小)코어부(41A～41F)(서브코어부에 상당)을 배치하고 있다. 이들 클래드부 및 7개의 코어부는, 깊이 방향이 광축(36A)방향을 따라 깎여, 레이저 광 입사면에 있어서도 상술한 바와 같은 사이즈 및 형상으로 되어 있다. 이러한 구조에 의해 본 실시형태에 의한 복합 광 도파로부(19)는, 코어부에 입사한 레이저 광을 클래드부와의 경계에서 전반사하고, 흡수 손실을 발생시키지 않고 투과시켜, 각 코어부를 투과한 레이저 광을 상호간섭하지 않고 각 코어내부를 통과시킨다. 또 각 코어부의 출사 단면은 광축(36A)과 직각으로 되어 있으며, 각 코어의 출사 단면은 동일면에 양호한 정밀도로 정렬되어 있다.
특히 본 실시형태에 의한 장치는, 코어부(39)를 통과하는 레이저 광을, 피대상물(37)을 개질하기 위한 레이저 광으로 하며, 소코어부(41A～41F)를 통과하는 레이저 광을, 레이저 스폿(27)의 사이즈를 검출하기 위한 레이저 광으로서 이용한다.
다음에 본 실시형태에 의한 반도체 제조장치에 의한 레이저 광로를 설명한다. 본 장치는, 복수의 레이저 광원으로부터 출사한 레이저 광(34～36)을, 광 도파로부(19)의 복수의 코어부(39)와 소코어부(41A～41F)에 입사시키고, 이 레이저 광(34～36)이 입사한 광 도파로부(1)가, 레이저 광(34～36)을 상기 코어부(39)와 복수의 소코어부(41A～41F)의 내부를 흡수 손실을 발생시키지 않고 투과시킨다. 이렇게 통과한 레이저 광은, 광축방향(36A)과 직교하는 면내의 공간적 레이저 강도분포를 평활화하여 출사 단면(22)으로부터 출사된다. 이 출사된 레이저 광이, 콜리메이트 렌즈(23) 및 빔스플리터(24)를 빠져나와, 대물 렌즈(25)에 들어가고, 이 대물 렌즈(25)에 의해 강하게 집광된 레이저 광이, 출사 단면(22)에 대응하도록 피대상물(37)의 피대상면(26) 위에 소정 사이즈의 레이저 스폿(27)의 초점맞춤을 행하도록 결상된다.
그 다음에 본 반도체 제조장치는, 상기 피대상물(37)의 피대상면(26) 위에 결상된 레이저 스폿(27)의 반사광을 빔스플리터(24)에 의해 직각으로 반사시켜, 이 반사광을 렌즈(28)를 통해서 포커스 검출기(29)에 의해 수광하고, 상기 포커스 검출기(29)가 각각의 상기 레이저 스폿에 대응한 포커스 에러신호(33A～33F)를 생성하고, 이 포커스 에러신호(33A～33F)가 제로가 되도록 피드백 제어를 행함으로써, 피대상물(37)의 피대상면(26) 위에서 레이저 광이 가장 좁혀진 상태(합초점 상태, focusing state)로 제어한다.
본 실시형태에 의한 반도체 제조장치는, 복합 광 도파로부(19)가, 레이저 스폿(27)이 피대상물(37)의 피대상면(26) 위에서 합초점 시와 비교하여 초점이 흐려진 때(time of out-of-focus)에 레이저 스폿 사이즈가 커지는 특성을 이용하여, 레이저 스폿 사이즈의 변화를 포커스 에러신호의 레벨로 검출한다. 다시 말해, 전술한 6개의 소코어부(41A～41F)를 통과하는 레이저 광의 반사광을 기초로 한 포커스 에러신호 중 하나 또는 복수를 이용함으로써, 대물 렌즈(25)를 광축방향(Z방향)으로 이동 제어하는 오토포커스 제어(autofocus control)가 가능하게 되고, 이 오토포커스 제어를 행함으로써, 외란(外亂)에 의한 피대상물의 변동(Z방향)에 대하여, 안정적인 스폿 사이즈를 유지할 수 있다. 오토포커스 제어에 이용하는 코어는, 개질하기 위한 레이저가 통과하는 도파로의 코어부(39)의 길이방향의 중심부에 위치하는 소코어부(41B 또는 41E)가 바람직하다.
도 6은, 포커스 에러신호의 전압과 피대상물면 경사의 관계도이다. 도 6을 참조하면 명확한 바와 같이, 피대상물면(26)이 광축(36A)과 직교하는 면에 없으며, 특히 피대상물면(26)이 레이저 스폿(27)의 길이방향(X방향)으로 경사져 있을 경우의 소코어부(41A～41C)로부터 출사한 레이저 광이 생성하는 포커스 에러신호(43A～43C)는, 도 6 중단의 코어부(41B)에 의한 포커스 에러신호(전압)(43B)가 제로인 것에 대해, 도 6 상단의 코어부(41A)에 의한 포커스 에러신호(전압)(43A)가 마이너스가 되고, 도 6 하단의 코어부(41C)에 의한 포커스 에러 신호(전압)(43C)가 플러스가 되며, 이와 같이 각 레이저 스폿의 합초점 위치(44A, 44B, 44C)는 Z축에 대하여 상대적으로 시프트된 상태로 검출된다.
도 3에서 설명하는 바와 같이, 피대상물을 개질하는 레이저 스폿은, X방향으로 가늘고 긴 형상(공통 클래드부(38) 형상에 상당)을 하고 있고, 레이저 스폿 양단의 포커스 어긋남(focus deviations)을 검출함으로써, 레이저 스폿 측면방향(Y방향) 폭의 변화를 검출할 수 있다. 한편, 본 예에 있어서는, 소코어부(41A～41C)로부터 출사한 레이저 광에 의해 생성된 포커스 에러신호(43A～43C)를 이용하는 예를 나타냈지만, 소코어부(41D～41F)를 이용하여도 동일한 포커스 에러신호를 얻을 수 있다. 또한, Y방향의 양쪽 쌍의 소코어부([41A, 41B, 41C]와 [41D, 41E, 41F])의 포커스 에러신호를 검출함으로써, 피대상물의 Y방향의 경사도 검출할 수도 있다.
일반적으로, 피대상물의 개질은, 피대상물면 위에 형성한 레이저 스폿을 Y방향으로 주사하여 행하고, 안정적이고 균일한 개질을 행하기 위해서는, 피대상물면 위에 형성한 레이저 스폿을 직사각형으로 하고, 주사 방향의 레이저 스폿 폭이 일정한 것이 바람직하다. 본 실시형태에 의한 반도체 제조장치는, 피대상물의 초기 기울기 조정공정에 있어서, 상술한 레이저 스폿 양단의 포커스 신호를 검출하면서 조정함으로써, 확실하게 기울기 보정을 행할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 나타낸 합초점 라인(45)(점선)을 평행 라인(46) 상에 합치되도록 기울기 조정함으로써 초기 조정시에 기울기 보정을 행할 수 있다.
또한 본 실시형태장치는, 개질동작 중에 레이저 스폿 양단의 포커스 에러 신호(예를 들면 신호(43A, 43C))를 감시함으로써, 개질동작 중의 초점어긋남을 리얼타임으로 검출하여 보정할 수도 있다.
게다가 본 실시형태장치는, 개질동작 중의 포커스 제어의 안정화를 꾀하는 것도 가능하다. 이것을 구체적으로 설명한다. 개질 전과 개질 후에 있어서 피대상물의 반사율이 변화하는 것이 일반적이며, 이 반사율 변동이 포커스 제어의 안정성을 악화시킨다. 이것을 회피하기 위해서, 오토포커스 신호로서 개질 전의 반사광을 선정할지 또는 개질 후의 반사율을 선정할지를 미리 결정해두고, 개질 레이저 스폿(27)의 주사 방향을 따라, 주사에 의해 선행하여 조사되는 개질 레이저 스폿(27)의 선행 포커스 스폿(예컨대, 소코어부(41A, 41B, 41C)에 의해 조사되는 레이저 스폿)이나, 주사에 의해 뒤늦게 조사되는 후행 포커스 스폿(succeeding focus spots)(예컨대, 소코어부(41D, 41E, 41F)에 의해 조사되는 레이저 스폿)을 선택하여 포커스 에러 신호로서 사용함으로써, 항상 안정한 리턴 광량(戾光量, return light amount)이 얻어지고, 안정한 포커스 신호가 얻어진다. 결과로서 오토포커스 제어의 안정화를 꾀할 수 있다. 한편, 개질 레이저 스폿에 의해 동일한 포커스 에러신호를 생성하여, 오토포커스 제어에도 이용할 수도 있지만, 개질 중의 개질 레이저 스폿으로부터 생성한 포커스 에러신호는 흐트러지기(disordered) 쉽기 때문에, 상술한 바와 같이 다른 레이저 스폿에 의해 생성한 포커스 에러신호를 이용하여 오토포커스 제어를 행하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 실시형태에 있어서는, 피대상물의 개질을 목적으로 한 레이저 광이 통과하는 광 도파로부의 코어부의 주위에 6개의 레이저 광을 통과하는 소코어부를 배치하는 예를 설명했지만, 소코어부의 수는 이것에 한정되지 않으며 수량은 몇 개여도 좋고, 필요에 따라 수량과 배치 위치를 정하면 된다. 또 본 장치는, 6개의 소코어부 모두에 레이저를 통과시키지 않으며, 필요한 위치의 코어부만 레이저 광을 통과시켜도 좋다. 게다가 본 장치는, 6개의 소코어부 모두에 동일 파장의 레이저 광을 통과시키는 것에 한정하지 않고, 각각 다른 레이저 파장의 레이저 광을 통과시켜도 좋다. 또 6개의 소코어부의 형상은 직사각형에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 원형이나 장타원형이어도 좋다. 이 경우의 광 도파로부의 메인코어부는, 측면방향 폭을 1μm～20μm, 길이방향 폭을 1mm～60mm로 한 단면이 장타원 형상으로 하는 것이 바람직하다.
게다가 상술한 실시형태에 있어서는, 코어부 사이즈와 코어 위치를 입사 단면과 출사 단면에서 동일하게 한 예를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 달라도 좋다. 예를 들면, 입사 단면측의 코어 사이즈가 크고, 코어간의 간격이 넓어도 좋으며, 출사 단면에 있어서 소망하는 코어 사이즈 및 코어 간격이면 된다.
[응용예]
다음에 본 실시형태에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 액정 디스플레이의 유리 기판 위에 형성한 아몰퍼스실리콘을 폴리실리콘으로 하는 개질방법을, 도 7을 참조하여 설명한다.
이 개질방법은, 우선 실리콘막을 형성한 절연기판(80)을, X방향 및 Y방향의 임의의 위치에 임의속도로 위치결정 이동이 가능한 X-Y스테이지(47) 위에 탑재하고, 이어서 상술한 실시형태 어느 하나의 반도체 제조장치(48)를 이용하여 레이저 광을 조사하고, 선형상 레이저 스폿(50)의 횡방향으로 선형상 레이저 스폿(50)이 소정 주사 속도로 주사하도록 X-Y스테이지(47)를 이동하면서, 실리콘 막면 위에 선형상 레이저 스폿(50)을 출사함으로써, 절연기판(80)의 실리콘막을 개질할 수 있다.
한편, 본 예는, 실리콘막이 형성되어 있는 절연기판(80)측을 이동함으로써 선형상 레이저 스폿(50)을 화살표 51 방향으로 주사하고 있지만, 이것에 한정되지 않으며 반도체 제조장치(48)측을 X방향 및 Y방향으로 이동시켜 상대적으로 선형상 레이저 스폿(50)을 주사해도 좋다. 이 경우, 상기 도 1 내지 도 5 중 어느 하나의 반도체 제조장치(48)에 있어서, 레이저 광원을 떨어진 장소에 독립적으로 고정 설치하고, 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 광을 광파이버를 이용하여 본 반도체 제조장치의 코어부에 전송시키며, 본 반도체 제조장치만을 이동시켜도 좋고, 이것은 상기 광파이버가 일반적으로 굴곡성(flexibility)을 가지기 때문에 용이하게 실현할 수 있다. 게다가 본 발명은, 반도체 제조장치(레이저 조사 장치)(48)와 실리콘막이 형성되어 있는 절연기판(80)의 양방을 이동시켜 상대적으로 선형상 레이저 스폿(50)을 주사해도 좋다.
도 8은, 액정 디스플레이(53)와 머더글래스(52)에 대한 레이저 주사 위치의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 8(a)에 디스플레이(53)의 전체 구성을 나타내고, 도 8(b)에 머더글래스를 나타내며, 상기 머더글래스(52)에는 복수의 디스플레이(53)가 형성되는 것으로 한다. 본 실시형태의 대상이 되는 디스플레이(53)는, 1개의 디스플레이(53)에 화상표시를 행하기 위한 다수의 화소부(53A)와, X방향의 (액정)화소를 구동하는 X드라이버 회로(55)와, Y방향의 (액정)화소를 구동하는 Y드라이버 회로(56)에 의해 구성되며, 상기 X드라이버 회로(55)와 Y드라이버 회로(56)는, 상술한 바와 같이 액정 디스플레이 장치에 있어서는 고성능 TFT에 의해 구성할 필요가 있으며, 고품질의 폴리실리콘이 요구된다.
본 실시형태에 의한 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법은, 상기 X드라이버 회로(55)와 Y드라이버 회로(56)의 실리콘 개질을 행하는 것으로, 우선 선형상 레이저 스폿(57과 58)을, X드라이버 회로(55) 및 Y드라이버 회로(56)를 형성하는 위치에 맞춘 후, 레이저 스폿을 조사하면서 화살표 59 및 60 방향으로 반도체 제조장치를 주사시킴으로써, 드라이버 회로의 개질을 행하도록 동작한다. 한편, 본 실시형태에 있어서의 1개의 드라이버 회로 형성부에 대하여, 필요에 따라 수회(several times)로 나누어 주사를 행해도 좋다. 디스플레이(53)를 잘라내기 전의 머더글래스(52)에서, 선형상 레이저 스폿을 화살표 62～65 방향으로 주사를 행함으로써, 실리콘 개질처리를 행하는 것이 바람직하다.
도 9는 시스템?온?글래스 디스플레이를 설명하기 위한 도면이다. 이 시스템?온?글래스 디스플레이는, X드라이버 회로(67), Y드라이버 회로(68) 이외에, 컨트롤 회로(69)나 인터페이스 회로(70), 게다가는 메모리 회로(미도시)나 연산 회로(71) 등의 고기능 집적회로가 상기 도 9와 동등한 구성 및 방법으로 형성된다. 당연하지만 고기능 회로는 고품질의 폴리실리콘이 요구되며, 상기 도 7에서 설명한 X드라이버 회로와 Y드라이버 회로의 실리콘 개질방법과 같은 방법을 이용함으로써, 고품질 폴리실리콘을 형성할 수 있다.
한편, 상술한 실시형태에 있어서는 절연기판으로서 석영 유리나 무알칼리 유리를 예로 들었지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 플라스틱 기판이나 굴곡가능한 플라스틱 시트여도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 개질 대상물로서 액정 디스플레이를 이용하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 유기EL(Electroluminescence)디스플레이에도 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의한 반도체 제조장치는, 피대상물면 위에 소정 사이즈의 직사각형 레이저 스폿과 비교적 고밀도인 레이저 파워밀도 및, 탑플랫한 레이저 강도분포를 비교적 간소화된 구성 및 배치에 의해 실현할 수 있고, 상기 레이저 스폿에 의해 피대상물면을 균일하게 개질할 수 있다.
또한 본 실시형태는, 머더글래스 상의 소망하는 위치, 소망하는 주사 속도, 소망하는 방향으로 상기 선형상 레이저 스폿을 소망하는 레이저 출력으로 주사시킬 수 있어, 양질의 실리콘막을 비교적 저렴하게 얻을 수 있다.

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  6. 레이저 광을 발광하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원의 레이저 파워를 제어하는 제어부와, 상기 레이저 광을 투과하는 복수의 코어부 및 상기 코어부를 덮는 클래드부로 이루어지는 광 도파로부와, 상기 광 도파로부의 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광을 미리 결정된 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 렌즈와, 상기 레이저 스폿의 포커스 제어를 행하는 포커스 제어부를 구비하고, 상기 코어부와 클래드부간의 굴절율의 차이에 의해 레이저 광을 입사 단면으로부터 출사 단면으로 인도하여, 상기 렌즈가 형성한 레이저 스폿을 포커스 제어하면서 피대상물에 조사함으로써 피대상물 표면을 개질하는 반도체 제조장치로서,
    상기 광 도파로부가, 1변 길이를 1μm～20μm, 상기 1변과 직교하는 타변 길이를 1mm～60mm로 한 단면이 직사각형 형상인 메인(主)코어부와, 상기 메인코어부의 주위에 배치된 포커스 제어용 레이저 광을 출사하는 출사 단면의 복수의 서브(副)코어부를 출사 단면에 가지고,
    상기 제어부가, 레이저 광원의 레이저 파워를, 상기 메인코어부에서 출사하는 레이저 스폿의 파워밀도가 0.1mW/μm2 이상이 되는 값으로 설정하고,
    상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광을 기초로 포커스 제어를 행하는 반도체 제조장치.
  7. 레이저 광을 발광하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원의 레이저 파워를 제어하는 제어부와, 상기 레이저 광을 투과하는 복수의 코어부 및 상기 코어부를 덮는 클래드부로 이루어지는 광 도파로부와, 상기 광 도파로부의 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광을 미리 결정된 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 렌즈와, 상기 레이저 스폿의 포커스 제어를 행하는 포커스 제어부를 구비하고, 상기 코어부와 클래드부간의 굴절율의 차이에 의해 레이저 광을 입사 단면으로부터 출사 단면으로 인도하여, 상기 렌즈가 형성한 레이저 스폿을 포커스 제어하면서 피대상물에 조사함으로써 피대상물 표면을 개질하는 반도체 제조장치로서,
    상기 광 도파로부가, 측면방향 폭(lateral width)을 1μm～20μm, 길이방향 폭(longitudinal width)을 1mm～60mm로 한 단면이 장타원 형상인 메인코어부와, 상기 메인코어부의 주위에 배치된 포커스 제어용 레이저 광을 출사하는 출사 단면의 복수의 서브코어부를 출사 단면에 가지고,
    상기 제어부가, 레이저 광원의 레이저 파워를, 상기 메인코어부에서 출사하는 레이저 스폿의 파워밀도가 0.1mW/μm2 이상이 되는 값으로 설정하고,
    상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광을 기초로 포커스 제어를 행하는 반도체 제조장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 코어부의 출사 단면으로부터 출사하는 레이저 스폿의 강도분포 최대값을 P, 상기 강도분포의 최소값을 V라고 했을 때, (P-V)/P×100%에 의해 산출되는 PV율을, 20% 이하로 하는 반도체 제조장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 광 도파로부의 출사 단면과 렌즈와의 사이에, 상기 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광의 폭을 좁히는 가변개구를 설치한 반도체 제조장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 광 도파로부의 출사 단면과 렌즈와의 사이에, 상기 출사 단면으로부터 출사한 레이저 광의 폭을 좁히는 가변개구를 설치한 반도체 제조장치.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광에 의해 투영되는 서브코어부의 반사 레이저 스폿이 미리 결정된 사이즈가 되도록 포커스 제어를 행하는 반도체 제조장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광에 의해 투영되는 서브코어부의 반사 레이저 스폿이 미리 결정된 사이즈가 되도록 포커스 제어를 행하는 반도체 제조장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광에 의해 투영되는 서브코어부의 반사 레이저 스폿이 미리 결정된 사이즈가 되도록 포커스 제어를 행하는 반도체 제조장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 포커스 제어부가, 상기 서브코어부에서 출사한 레이저 광의 반사광에 의해 투영되는 서브코어부의 반사 레이저 스폿이 미리 결정된 사이즈가 되도록 포커스 제어를 행하는 반도체 제조장치.
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