KR20030044890A - 레이저 장치를 제어하는 프로그램 및 레이저 장치를제어하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

레이저 장치를 제어하는 프로그램 및 레이저 장치를제어하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

(과제) SLS법이나 연속 발진의 레이저를 사용할 경우의 기판 처리 시간의 문제점을 소프트웨어 기술을 사용하여 해결하는 것을 과제로 한다.
(해결수단) 컴퓨터를 기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크 정보를 사람이 입력하는 수단과, 상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈의 CAD 마스크 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시키는 수단과, 상기 추출된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 레이저 장치의 최적 구동 조건을 취득하는 수단과, 상기 레이저 장치의 최적 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키기 위한 레이저 장치를 제어하는 프로그램을 사용함으로써 기판 처리 시간을 단축화할 수 있다.

Description

레이저 장치를 제어하는 프로그램 및 레이저 장치를 제어하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{Program for controlling laser device, and computer-readable record media with the recorded program}
본 발명은 반도체 기판 또는 반도체막 등을 레이저광을 사용하여 결정화 또는 이온 주입 후의 활성화를 하는 레이저 처리 장치를 컴퓨터에 의해 제어하기 위한 소프트웨어 혹은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
다결정 실리콘 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, TFT라고 함)의 활성층 실리콘의 형성 방법으로서, 절연 표면을 갖는 기판 상에 비정질 반도체막을 형성하여, 레이저 어닐법이나 열 어닐법 등으로 결정화시키는 기술이 개발되고 있다.
레이저 어닐법은 유리 기판의 온도를 너무 상승시키지 않고, 비정질 반도체막에만 높은 에너지를 제공하여 결정화할 수 있는 결정화 기술로서 알려져 있다. 특히, 파장 400nm 이하의 단파장광을 발진하는 엑시머 레이저는 이 레이저 어닐법의 개발 당초부터 사용되어 온 대표적인 레이저이다. 레이저 어닐법은 레이저 빔을 피조사면에 있어서 스폿형이나 선형이 되도록 광학계에서 가공하여, 그 가공된 레이저광으로 기판 상의 피조사면을 주사함(레이저광의 조사 위치를 피조사면에 대하여 상대적으로 이동시킴)으로써 행한다.
그러나, 레이저 어닐법에 의해 제작되는 결정질 반도체막은 복수의 결정립이 집합한 것(종래의 엑시머 레이저 결정화법에 의한 결정 입자 직경은 통상, 0.1에서 0.5μm 정도)으로, 그 결정립의 위치와 크기는 랜덤한 것이었다.
결정립(結晶粒)의 계면(界面)(결정립계)은 결정의 병진(竝進) 대칭성이 무너져 있는 영역으로, 결정 결함 등에서 기인하여, 캐리어의 재결합 중심이나 포획 중심이나 결정립계에 있어서의 포텐셜 장벽의 영향에 의해, 캐리어의 전류 수송 특성을 저하시키거나, 오프 리크 전류를 증가시키는 원인이 되는 것이 알려져 있다.
유리 기판 상에 제작되는 TFT는 소자 분리를 위해 결정질 반도체막을 아일랜드형 패턴으로 분리하여 형성하고 있으며, 결정립의 위치나 크기를 지정하여 형성할 수는 없었다. 그 때문에, 결정립계의 영향을 배제하여 단결정의 반도체막으로 채널 형성 영역을 형성하는 것은 거의 불가능하다.
종래의 엑시머 레이저 결정화법에 의한 결정 입자 직경과 비교하여, 대입자 직경을 형성할 수 있는 슈퍼 레트럴(lateral) 성장이라 불리는 현상이 알려져 있다. 이 현상에 대한 상세한 것은 비특허 문헌 1에 기술되어 있다. 이 경우, 레이저광의 조사에 의해, 반도체막이 완전 용융하고 있는 부분과, 고상 반도체 영역이 잔존하고 있는 부분이 형성되어, 상기 고상 반도체 영역을 결정 핵으로서 결정 성장이 시작된다. 완전 용융 영역에 있어서 핵 생성이 발생하기 위해서는 어느 정도 시간이 걸리기 때문에, 완전 용융 영역에 있어서 핵 생성이 발생하기까지의 사이에, 상기 고상 반도체 영역을 결정 핵으로 하여 상기 반도체막의 막면에 대한 수평 방향(이하, 레트럴 방향이라 부른다)으로 결정이 성장한다. 그 때문에, 결정립은 막 두께의 수십 배의 길이로 성장한다. 예를 들면, 600Å의 실리콘막 두께에 대하여, 1μm에서 2μm 길이의 레트럴 결정 성장이 일어난다. 이하, 이 현상을 슈퍼 레트럴 성장이라 한다.
비특허 문헌 1
“On the super lateral growth phenomenon observed in excimer laser- induced crystallization of thin Si films, James S. Im and H.J.Kim, Appl.Phys. Lett.64(17), 25 April 1996, pp2303-2305"
상기 슈퍼 레트럴 성장의 경우, 비교적 큰 결정립이 얻어지지만, 상기 슈퍼 레트럴 성장이 실현하는 레이저광의 에너지 강도 영역은 통상의 엑시머 레이저 결정화에서 사용하는 강도보다 훨씬 강하고, 또한, 에너지 강도 영역의 범위도 대단히 좁으며, 또한, 대결정립이 얻어지는 위치에 대해서는 제어할 수 없다. 더욱이, 대결정립 이외의 영역은 무수한 핵 생성이 발생한 미결정 영역 또는 비정질 영역으로, 결정의 크기는 불균일하며, 결정의 표면 거칠기는 대단히 크다. 따라서, 반도체 장치 제작에 일반적으로 사용되는 것은 0.1μm에서 0.5μm 정도의 결정 입자 직경을 균일하게 하기 쉬운 조사 조건이다.
James S. Im 등은 인공적으로 제어하여, 임의의 장소에 슈퍼 레트럴 성장을 실현시킬 수 있는 Sequential lateral Solidification method(이하, SLS법이라 한다.)를 도시하였다(비특허 문헌 2 참조). James S. Im 등의 SLS법은 펄스 발진의 엑시머 레이저광을 슬릿형 마스크를 개재시켜 시료에 조사시키는 것이다. 1샷마다 시료와 레이저광의 상대 위치를 슈퍼 레트럴 성장에 의한 결정 길이 정도(약 0.75μm) 어긋나게 하여 결정화를 함으로써, 인공적으로 제어한 슈퍼 레트럴 성장에 의한 결정을 연속적으로 형성시키는 방법이다.
비특허 문헌 2
“Sequential lateral solidification of thin silicon films on SiO2, Robert S. Sposili and James S. Im, Appl.Phys.Lett.69(19), 4 November 1996, pp2864-2866"
종래의 SLS법은 인공적으로 제어하여, 임의의 장소에 슈퍼 레트럴 성장한 결정립을 제작할 수 있지만, 문제점이 있다. 우선, 첫번째 문제점으로서, 기판 처리 효율(스루풋)이 나쁜 것을 들 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, SLS법에서는 레이저광 샷당의 결정화 거리는 1μm 정도이다. 그 때문에, 시료 표면에 있어서의 레이저광의 빔 스폿과 시료 기판과의 상대적인 이동 거리(이송 피치)는 1μm 이하로할 필요가 있다. 펄스 발진의 엑시머 레이저를 사용한 통상의 레이저 결정화에서 사용되는 조건에서는, 레이저광 샷당의 이송 피치는 수 10μm 이상이지만, 물론, 그러한 조건에서는 SLS법 특유의 결정은 제작할 수 없다. Im 등의 방법에서는 펄스 발진의 XeCl 엑시머 레이저를 사용하여 SLS법을 처리하고 있지만, 펄스 발진의 XeCl 엑시머 레이저는 현재 시점에서 최대 발진 주파수가 300Hz이다. 이것으로는, 레이저광의 스캔 방향에 대하여, 1초간에 최대 300μm 정도 거리의 결정화 영역이 생길 뿐이다. 특히, 최근, 저온 다결정 실리콘 TFT를 사용한 패널 제작에 사용되는 기판은 예를 들면 600mm×720mm와 같이 대형화되어 있기 때문에, 종래의 SLS법에서는 기판 1장당의 처리 시간에 방대한 시간이 필요해진다. 기판 1장당의 처리 시간이 걸린다는 것은 시간적·비용적인 문제 뿐만은 아니다. 예를 들면, 레이저 결정화 전처리로서, 희귀 불산 등으로 자연 산화막을 제거한 후에, 레이저 조사하는 경우를 생각한다. 기판 1장당 처리 시간이 걸린다는 것은 기판면 내에서 자연 산화막을 제거하고나서 레이저 조사하기까지의 시간이 기판면 내에서 크게 다르다는 것이다. 기판면 내에 있어서, 처음에 레이저 조사하는 영역과 비교하여, 마지막에 레이저 조사하는 영역에서는 자연 산화막이 재성장되어버릴 가능성이 있다. 이 경우, 완성된 결정 중에 들어가는 탄소, 산소, 질소 원소량이나 붕소 등의 오염 불순물량이 기판면 내에서 다르다는 가능성이 있으며, 나아가서는 트랜지스터 특성의 기판면 내에서의 격차 원인이 될 가능성이 있다.
두 번째 문제점으로서, 종래의 SLS법에서는 광학계가 복잡해지기 쉬운 것을 들 수 있다. 기판 표면에 있어서의 레이저광의 강도 형상을 슬릿형으로 가공하기위한 마스크를 광학계에 내장할 필요가 있다. 통상, 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에 사용되는 활성층 실리콘의 막 두께는 수 100Å 이상이다. 펄스 발진 엑시머 레이저를 사용한 경우, 레이저 결정화에 필요한 레이저 에너지 밀도는 최저라도 200mJ/cm2(전형예로서, 500Å의 비정질 실리콘막에 대하여, 30ns 펄스 폭의 XeCl 엑시머 레이저로 40OmJ/cm2정도)이다. SLS법에서는 더욱이 약간 강한 에너지 밀도 영역에 최적의 슈퍼 레트럴 성장 조건이 있다. 이러한 강한 레이저 에너지 밀도에 견딜 수 있는 슬릿 형상 마스크 제작은 곤란하다. 메탈을 재료로 하는 마스크에서는 강에너지 밀도의 펄스 레이저광을 조사함으로써, 국소적으로 막의 온도가 급격하게 상승·냉각되어버려, 장기간의 사용에 의해, 필링이나 미세 패턴 형상이 무너지거나 하는 일이 염려된다.(레지스트 노광하는 포토리소그래피에는 크롬 등이 하드 마스크 재료가 사용되지만, 실리콘 결정화에 필요한 레이저 에너지 밀도와는 비교가 되지 않을 정도로 약한 에너지 밀도로 사용되기 때문에 필링이나 미세 패턴 형상이 무너지거나 하는 문제는 없다.) 이상과 같이, 종래의 SLS법에서는 광학계가 복잡해져, 장치 관리를 곤란하게 하는 요소가 존재한다.
그런데, 한편으로는, 최근 반도체막의 결정화에 있어서 펄스 발진의 레이저보다도 연속 발진의 레이저를 사용하는 쪽이 반도체막 내에 형성되는 결정의 입자 직경이 커지는 것이 발견하였다. 반도체막 내의 결정 입자 직경이 커지면, 상기 반도체막을 사용하여 형성되는 TFT의 이동도가 높아져, 결정립계에 의한 TFT 특성의 격차가 억제된다. 그 때문에, 연속 발진의 레이저는 갑작스럽게 각광을 받기시작하고 있다.
그러나, 일반적으로 연속 발진의 레이저는 펄스 발진의 레이저에 비하여 그 최대 출력 에너지가 작기 때문에, 빔 스폿의 사이즈가 수 mm2정도로 작다. 그 때문에, 1장의 큰 기판을 처리하기 위해서는 기판에 있어서의 빔의 조사 위치를 상하좌우로 이동시킬 필요가 있어, 기판 1장당 처리 시간이 길어진다. 따라서, 기판 처리의 효율이 나빠 기판의 처리 속도 향상이 중요한 과제로 되어 있다.
본 발명은 상술한 SLS법이나 연속 발진의 레이저를 사용하여 반도체막의 결정화 처리를 할 경우의 기판 처리 시간의 문제점을 소프트웨어 기술을 사용하여 해결하는 것을 과제로 한다.
도 1은 레이저 장치의 구조를 도시한 도면.
도 2는 복수의 마스크 패턴의 조합 도면.
도 3은 레이저 빔의 형상 및 에너지 밀도의 분포를 도시한 도면.
도 4는 레이저 빔의 형상 및 에너지 밀도의 분포를 도시한 도면.
도 5는 최적화 개념을 도시한 도면.
도 6은 TFT의 활성층에서의 레이저광의 이동 방향을 도시한 도면.
도 7은 TFT의 활성층에서의 레이저광의 이동 방향을 도시한 도면.
도 8은 마커의 위치를 도시한 도면.
도 9는 생산 시스템 흐름의 플로우차트.
도 10은 종래의 생산 시스템 흐름의 플로우차트.
도 11은 함수 최적화 문제의 개요.
도 12는 분기 한정법에 의한 해법 이미지.
도 13은 상호 결합형 신경 회로망의 개요.
도 14는 신경 회로망에 사용하는 신경 세포에 상당하는 연산 유닛.
도 15는 장축 스테이지의 이동 시간 개요.
도 16은 가감 속도 운전 패턴예.
도 17은 동작 명령의 스키마.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 레이저 장치 101 : 스테이지 컨트롤러
103 : 광학계 106 : 컴퓨터
107 : 피처리물
본 발명은 컴퓨터를 사용하여 실리콘 아일랜드, 콘택트, 배선 메탈의 CAD 마스크의 조합으로부터 얻어진 적절한 레이저 조사 정보를 바탕으로 레이저 처리 구동 장치의 가장 효율적인 제어법을 취득하여, 취득한 레이저 처리 구동 장치의 제어법을 바탕으로 레이저 처리 구동 장치의 제어를 함으로써, 기판 처리 시간 단축을 도모하는 것이다.
구체적으로는, 컴퓨터를 실리콘 아일랜드, 콘택트, 배선 메탈의 CAD 마스크 정보를 입력하는 수단, 상기 입력된 CAD 마스크 정보의 조합으로부터 레이저 조사 위치 정보를 추출하는 수단, 상기 추출된 레이저 조사 위치 정보를 바탕으로 레이저 장치가 갖는 구동 장치의 효율적인 제어법을 취득하기 위한 최적화 처리를 하는 수단(레이저 장치가 갖는 구동 장치의 최적 구동 조건을 취득하는 수단), 최적화 처리된 구동 정보를 바탕으로 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키기 위한 프로그램이다. 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시킬 때에 특히, 레이저 장치가 갖는 이하의 4개 수단을 제어하는 수단으로서 기능시킨다. 피처리물에 대한 레이저광의 조사 위치를 제어하는 제 1 수단과, 레이저광을 발진하는 복수의 제 2 수단(레이저 발진 장치)과, 상기 복수의 레이저 발진 장치로부터 발진된 레이저광의 피처리물에서의 빔 스폿을 서로 일부 중복시키는 제 3 수단(광학계)과, 상기 복수의 각 제 2 수단의 발진을 제어하고, 또한 레이저광의 빔 스폿이 마스크 형상의 데이터(패턴 정보)에 따라서 정해지는 위치를 덮도록 상기 제 1 수단을 제어하는 제 4 수단의 4개 수단을 적절히 제어한다.
본 발명의 레이저 장치를 제어하는 프로그램의 제 1 구성은 컴퓨터를 기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크 정보를 사람이 입력하는 수단과,
상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈의 CAD 마스크 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시키는 수단과,
상기 추출된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여,레이저 장치의 최적 구동 조건을 취득하는 수단과,
상기 레이저 장치의 최적 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 레이저 장치를 제어하는 프로그램의 제 2 구성은 컴퓨터를 기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크 정보를 사람이 입력하는 수단과,
상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈의 CAD 마스크 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시켜 데이타베이스에 격납하는 수단과,
상기 데이타베이스에 격납된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 레이저 장치의 최적 구동 조건을 취득하는 수단과,
상기 레이저 장치의 최적 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 레이저 장치를 제어하는 프로그램의 제 3 구성은 컴퓨터를 기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크 정보를 사람이 입력하는 수단과,
상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈의 CAD 마스크 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시켜 데이타베이스에 격납하는 수단과,
상기 데이타베이스에 격납된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 레이저 장치가 갖는 각 구동 장치의 속도, 구동 장치의 전환에 요구되는 시간을 고려하여, 상기 기판 1장당에 요구되는 레이저 처리 시간을 최소로 하는 상기 레이저 장치의 최적 구동 조건을 취득하는 수단과,
상기 레이저 장치의 최적 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 레이저 장치를 제어하는 프로그램의 제 4 구성은 컴퓨터를 기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크 정보를 사람이 입력하는 수단과,
상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈의 CAD 마스크 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시켜 데이타베이스에 격납하는 수단과,
상기 데이타베이스에 격납된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 레이저 장치가 갖는 각 구동 장치의 속도, 구동 장치의 전환에 요구되는 시간 및 상기 컴퓨터가 각 구동 장치에 대한 구동 명령을 생성하고나서 각구동 장치가 실제 구동을 할 때까지 요구되는 시간을 고려하여, 상기 기판 1장당에 요구되는 레이저 처리 시간을 최소로 하는 상기 레이저 장치의 최적 구동 조건을 취득하는 수단과,
상기 레이저 장치의 최적 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 레이저 장치를 제어하는 프로그램의 제 5 구성은 컴퓨터를 기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크 정보를 사람이 입력하는 수단과,
상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈의 CAD 마스크 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시켜 데이타베이스에 격납하는 수단과,
상기 데이타베이스에 격납된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 적어도 상기 실리콘 아일랜드의 형성되는 영역을 포함하도록 상기 기판 상에 형성된 반도체막 상에 레이저광을 주사하는 영역 및 주사하는 방향을 특정하는 수단과,
상기 특정된 레이저광의 주사 영역 및 주사 방향에 기초하여, 레이저 장치가 갖는 각 구동 장치의 속도, 구동 장치의 전환에 요구되는 시간 및 상기 컴퓨터가 각 구동 장치에 대한 구동 명령을 생성하고나서 각 구동 장치가 실제 구동을 할 때까지 요구되는 시간을 고려하여, 상기 기판 1장당에 요구되는 레이저 처리 시간을 최소로 하고, 또한 상기 레이저 장치의 최적 구동 조건을 취득하는 수단과,
상기 레이저 장치의 최적 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 제 1 내지 제 5 구성에 있어서,
선형계획법, 분기한정법, 신경 회로망, 및 소둔법 중 어느 하나의 최적화 알고리즘, 또는 유전적 알고리즘에 대표되는 진화론적 수법을 사용하여, 상기 레이저 장치의 최적 구동 조건을 취득하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 특징을 갖는 레이저 장치를 제어하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체이다.
또한, 마스크의 데이터에 따라서 정해지는 위치란 반도체막 중, 결정화 후에 패터닝함으로써 얻어지는 부분이다. 본 발명에서는 제 4 수단에 있어서, 절연 표면에 형성된 반도체막 중, 패터닝 후에 기판 상에 남겨지는 부분을 마스크에 따라서 파악한다. 그리고, 적어도 패터닝함으로써 얻어지는 부분을 결정화할 수 있도록 레이저광의 주사 부분을 정하고, 상기 주사 부분에 빔 스폿이 맞도록 제 1 수단을 제어하여, 반도체막을 부분적으로 결정화한다. 즉 본 발명에서는 반도체막 전체에 레이저광을 주사하여 조사하는 것이 아니라, 적어도 필요 불가결한 부분이 최저한 결정화할 수 있도록 레이저광을 주사한다. 상기 구성에 의해, 반도체막을 결정화시킨 후 패터닝에 의해 제거되는 부분에 레이저광을 조사하는 시간을 생략할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 구성을 실현하기 위해, 반도체막 성막 후, 레이저광에 의한 결정화 전에, 반도체막에 레이저광으로 마커를 붙인다. 그리고 상기 마커의 위치를 기준으로 하여 마스크를 바탕으로 레이저광을 주사하는 위치를 정한다.
상기 구성에 의해, 레이저광 조사에 걸리는 시간을 단축화할 수 있으며, 또한 기판의 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
(발명의 실시 형태)
이하, 본 발명에 의해, 레이저 장치를 제어할 때의 레이저 장치의 구성에 대해서 도 1을 사용하여 설명한다.
본 발명의 레이저 장치(100)는 피처리물에 대한 레이저광의 조사 위치를 제어하는 제 1 수단에 상당하는 스테이지 컨트롤러(101)를 갖고 있다.
또한, 본 발명의 레이저 장치(100)는 레이저광을 발진하는 제 2 수단에 상당하는 복수의 레이저 발진 장치(102)(102a 내지 102d)를 갖고 있다. 또한 도 1에서는 4개의 레이저 발진 장치(102a 내지 102d)를 설치하여, 4개의 레이저 발진 장치로부터 발진되는 레이저광의 피조사물에 있어서의 빔 스폿을 서로 일부 중복시켜 처리하는 레이저 장치의 예에 대해서 도시하고 있지만, 본 발명의 레이저 장치(100)가 갖는 레이저 발진 장치(102)는 이 수에 한정되지 않는다. 본 발명의 레이저 장치(100)가 갖는 레이저 발진 장치(102)의 수는 1개여도 복수여도 된다. 단, 레이저 발진 장치(102)를 복수 가지고, 각각의 레이저 발진 장치로부터 발진되는 레이저광의 피조사물에 있어서의 빔 스폿을 서로 일부 중복시킴으로써, 기판 1장당의 처리 시간을 보다 단축할 수 있다. 또한 모든 레이저 발진 장치는 동일한 레이저를 사용하고 있으며, 그 파장은 서로 같아도 달라도 된다.
레이저는 처리의 목적에 의하여 적당히 바꾸는 것이 가능하다. 본 발명에서는 공지된 레이저를 사용할 수 있다. 레이저는 연속 발진의 기체 레이저 또는 고체 레이저를 사용할 수 있다. 기체 레이저로서 엑시머 레이저, Ar 레이저, Kr 레이저 등이 있으며, 고체 레이저로서 YAG 레이저, YVO4레이저, YLF 레이저, YAlO3레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트(alexandrite) 레이저, Ti:사파이어 레이저 등을 들 수 있다. 고체 레이저로서는 Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti 또는 Tm이 도핑된 YAG, YVO4, YLF, YAlO3등의 결정을 사용한 레이저가 적용된다. 상기 레이저의 기본파는 도핑하는 재료에 따라 다르며, 1μm 전후의 기본파를 갖는 레이저광이 얻어진다. 기본파에 대한 고조파는 비선형 광학 소자를 사용함으로써 얻을 수 있다.
또한, 더욱이, 고체 레이저로부터 발생한 적외 레이저광을 비선형 광학 소자에서 그린 레이저광으로 변환 후, 더욱이 다른 비선형 광학 소자에 의해 얻어지는 자외 레이저광을 사용할 수도 있다.
또한, 레이저 장치는 상기 4개의 수단 외에 피처리물의 온도를 조절하는 수단을 구비하고 있어도 된다.
또한, 레이저 장치(100)는 레이저 발진 장치(102a 내지 102d)의 각각으로부터 발진되는 레이저광의 피처리물에 있어서의 빔 스폿을 서로 일부 중복시킬 수 있는 제 3 수단에 상당하는 광학계(103)를 갖고 있다.
더욱이, 레이저 장치(100)는 컴퓨터(106)에 의해 최적 제어된다. 컴퓨터(106)는 정보 추출부(104)와 최적화 처리부(105)를 갖고 있다. 우선, 기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크 정보를 컴퓨터(106)가 갖는 정보 추출부(104)에 입력하여, 정보 추출부(104)는 입력된 마스크 정보 조합으로부터 기판 상에 실리콘 아일랜드를 형성하는 위치 정보, 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출하는 처리를 한다. 여기서, 개개의 마스크 정보를 조합한 경우의 구체적인 이미지 예를 도 2에 도시한다. 실리콘 아일랜드의 마스크 정보만으로는 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향을 추출할 수 없지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 실리콘 아일랜드, 게이트 전극, 콘택트, 소스·드레인 전극의 마스크 정보를 조합함으로써, 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인 방향을 추출할 수 있다. 추출한 정보를 가진 쪽으로서는 데이타베이스화한 격납 방법과 벡터화된 정보 취득을 생각할 수 있다. 또한, 정보 추출부에 관한 상세한 설명은 실시예 1에서 후술하므로, 참조하길 바란다. 최적화 처리부(105)는 레이저 장치가 갖는 구동 장치(레이저, 미러, 슬릿, 스테이지 등)를 구동하는 경우에, 모든 일에 요구되는 시간(기판 1장당에 요구되는 레이저 처리 시간)을 미니마이즈(최소로)하기 위한 최적화 처리를 함으로써, 레이저 장치의 가장 효율적인 구동 조건(모든 일에 요구되는 시간을 최소로 하는 구동 조건)을 취득하여, 레이저 발진 장치(102)의 발진을제어하여, 게다가 레이저광의 빔 스폿이 마스크의 데이터에 따라서 정해지는 위치를 덮도록 제 1 수단에 상당하는 스테이지 컨트롤러(101)를 제어할 수 있다.
도 3a에, 각 레이저 발진 장치(102a 내지 102d)로부터 발진되는 레이저광의 피처리물(107)에 있어서의 빔 스폿 형상의 일례를 도시한다. 도 3a에 도시한 빔 스폿은 타원 형상을 갖고 있다. 또한 본 발명의 레이저 장치에 있어서, 레이저 발진 장치로부터 발진되는 레이저광의 빔 스폿 형상은 타원에 한정되지 않는다. 빔 스폿의 형상은 레이저의 종류에 따라 달라, 광학계에 의해 성형할 수 있다. 예를 들면, 람다사 제작의 XeCl 엑시머 레이저(파장 308nm, 펄스 폭 30ns) L3308로부터 사출된 레이저광의 형상은 10mm×30mm(모두 빔 프로파일에 있어서의 반값 폭)의 구형 형상이다. 또한, YAG 레이저로부터 사출된 레이저광의 형상은 로드 형상이 원통형이면 원형이 되고, 슬래브형이면 구형 형상이 된다. 이러한 레이저광을 광학계에 의해, 더욱이 성형함으로써, 소망하는 크기의 레이저광을 만들 수도 있다.
도 3b에, 도 3a에 도시한 빔 스폿의 장축 y방향에 있어서의 레이저광의 에너지 밀도 분포를 도시한다. 빔 스폿이 타원 형상인 레이저광의 에너지 밀도 분포는 타원의 중심(○)을 향할수록 높게 되어 있다.
다음에, 도 3에 도시한 빔 스폿을 갖는 4개의 레이저광을 합성하였을 때의 빔 스폿 형상을 도 4a에 도시한다. 이 빔 스폿 형상을 변화시키는 정보도 도 1의 정보 추출부(104)에 있어서 추출된 정보를 기초로 행해진다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 각 레이저광의 빔 스폿은 각 타원의 장축이 일치하고, 또한 서로 빔 스폿의 일부가 겹침으로써 합성되며, 1개의 빔 스폿이 형성되어 있다. 또한 이하, 각 타원의 중심(○)을 연결함으로써 얻어지는 직선을 중심 축이라 부른다.
도 4b에, 도 4a에 도시한 합성 후의 빔 스폿의 중심 축 방향에 있어서의 레이저광의 에너지 밀도 분포를 도시한다. 합성 전의 각 빔 스폿이 중복되어 있는 부분에 있어서 에너지 밀도가 가산되기 때문에, 각 타원의 중심(○) 사이에 있어서 에너지 밀도가 평탄화된다.
도 4b로부터 복수의 레이저광을 중복하여 에너지 밀도가 낮은 부분을 서로 보충하도록 함으로써, 복수의 레이저광을 중복시키지 않고 단독으로 사용하는 것 보다도 반도체막의 결정성을 효율 좋게 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명에서는, 도 1의 정보 추출부(104)에 입력된 기판 상에 실리콘 아일랜드를 형성하기 위한 패터닝의 마스크에 기초하여, 정보 추출부(104)에서 기판 상에 형성된 반도체막에 레이저광을 주사하는 부분을 정한다. 또한, 레이저광을 주사하는 부분은 반도체막의 결정화 후에 패터닝함으로써 얻어지는 부분을 덮도록 한다. 레이저 주사 방향이 결정되면, 액티브 매트릭스형 반도체 장치를 제작하기 위해 성막된 반도체의 신호선 구동 회로와 주사선 구동 회로가 형성되는 부분에 대해서 90도 각도를 가지고 레이저 주사를 행하는 것도 가능해진다. 정보 추출부(104)에서는, 추출 정보를 최적화 처리부(105)에 인도하여, 예를 들면 효율 좋은 스테이지 컨트롤러(101)의 제어법을 취득하여, 기판 상에 형성된 반도체막 중 적어도 패터닝함으로써 얻어지는 부분을 결정화할 수 있도록 레이저광의 주사 부분을 정하고, 상기 주사 부분에 빔 스폿 즉 조사 위치가 맞도록 반도체막을 부분적으로 결정화한다.
여기서, 최적화 처리부(105)에서 행하여지는 최적화에 대해서 설명한다. 최적화 처리부(105)에서 행하여지는 최적화의 개요를 도 5에 도시한다. 우선, 기준 입력 벡터가 제어 장치에 들어가, 제어 장치는 제어 동작 벡터를 바탕으로 제어 동작 벡터(υ)를 제어 대상에게 준다. 제어 대상은 제어 동작 벡터(υ)에 따라서 동작하며, 그 결과 출력 벡터(x)가 종료하지만, 최적치에 이르고 있지 않은 경우에는, 또 한번 제어 장치에 출력 벡터가 들어가, 이하 출력 벡터가 최적치가 될 때까지 동일한 것이 반복하여 행하여진다.
도 6a에 레이저광이 주사하는 부분과 마스크와의 관계를 도시한다. 또한, 도 6a에서는, 빔 스폿의 중심 축과 주사 방향이 거의 수직으로 되어 있다. 도 6b에 빔 스폿의 중심 축과 주사 방향이 45°인 경우의 레이저광이 주사하는 부분과, 마스크와의 관계를 도시한다. 510은 반도체막 중, 패터닝에 의해 얻어지는 아일랜드형 반도체막을 도시하고 있으며, 이들 아일랜드형 반도체막(510)을 덮도록 레이저광의 주사 부분이 정해진다. 511은 레이저광의 주사 부분으로, 아일랜드형 반도체막(510)을 덮고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 레이저광을 반도체막 전면에 조사하는 것이 아니라, 적어도 필요 불가결한 부분을 최저한 결정화할 수 있도록 레이저광을 주사한다.
또한, 결정화 후의 반도체막을 TFT의 활성층으로서 사용할 경우, 레이저광의 주사 방향은 채널 형성 영역의 캐리어가 이동하는 방향과 평행해지도록 정하는 것이 바람직하다.
도 7에 TFT의 활성층의 일례를 도시한다. 도 7a에서는 채널 형성 영역이 1개 설치되어 있는 활성층을 도시하고 있으며, 채널 형성 영역(520)을 삽입하도록 소스 영역 또는 드레인 영역이 되는 불순물 영역(521, 522)이 설치되어 있다. 본 발명의 레이저 장치를 사용하여 반도체막을 결정화시킬 때, 레이저광의 주사 방향은 화살표로 도시한 바와 같이, 채널 형성 영역의 캐리어가 이동하는 방향과 평행해지되도록 주사 방향을 정하도록 한다. 623은 빔 스폿의 형상을 도시하고 있으며, 빔 스폿(623) 중, 사선으로 도시한 영역(624)에 있어서, 양호한 결정을 얻기 위해 필요한 에너지 밀도를 채우고 있다. 활성층 전체에 사선으로 도시한 영역(624)의 레이저광이 조사되도록 함으로써, 활성층의 결정성을 보다 높일 수 있다.
또한, 도 7b에서는 채널 형성 영역이 3개 설치되어 있는 활성층을 도시하고 있으며, 채널 형성 영역(530)을 삽입하도록 불순물 영역(533, 544)이 설치되어 있다. 또한, 채널 형성 영역(531)을 삽입하도록 불순물 영역(534, 535)이 설치되어 있으며, 더욱이 채널 형성 영역(532)을 삽입하도록 불순물 영역(535, 536)이 설치되어 있다. 그리고, 본 발명의 레이저 장치를 사용하여 반도체막을 결정화시킬 때, 레이저광의 주사 방향은 화살표로 도시한 바와 같이, 채널 형성 영역의 캐리어가 이동하는 방향과 평행해지도록 주사 방향을 정하도록 한다.
또한, 레이저광의 주사 부분을 정하기 위해서는 반도체막에 대한 마스크의 위치를 정하기 위한 마커를 반도체막에 형성할 필요가 있다. 도 8에 액티브 매트릭스형 반도체 장치를 제작하기 위해 성막된 반도체막에 있어서, 마커를 형성하는 위치를 도시한다. 또한, 도 8a는 1개의 기판으로부터 1개의 반도체 장치를 제작하는 예를 도시하고 있으며, 도 8b는 1개의 기판으로부터 4개의 반도체 장치를 제작하는 예를 도시하고 있다.
도 8a에 있어서 540은 기판 상에 성막된 반도체막으로, 파선(541)이 화소부, 파선(542)이 신호선 구동 회로, 파선(543)이 주사선 구동 회로가 형성되는 부분에 상당한다. 544는 마커가 형성되는 부분(마커 형성부)으로, 반도체막의 네 모서리에 위치하도록 설치되어 있다.
또한, 도 8a에서는 마커 형성부(544)를 4개 각각 네 모서리에 설치하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 반도체막에 있어서의 레이저광의 주사 부분과, 반도체막의 패터닝의 마스크와의 위치 맞춤을 할 수 있는 것이면, 마커 형성부의 위치 및 그 수는 상술한 형태에 한정되지 않는다.
도 8b에 있어서 550은 기판 상에 성막된 반도체막으로, 파선(551)은 이후의 공정에 있어서 기판을 분단할 때의 스크라이브 라인이다. 도 8b에서는 스크라이브 라인(551)을 따라 기판을 분단함으로써, 4개의 반도체 장치를 제작할 수 있다. 또한 분단에 의해 얻어지는 반도체 장치의 수는 이것에 한정되지 않는다.
552는 마커가 형성되는 부분(마커 형성부)으로, 반도체막의 네 모서리에 위치하도록 설치되어 있다. 또한 도 8b에서는 마커 형성부(552)를 4개 각각 네 모서리에 설치하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 반도체막에 있어서의 레이저광의 주사 부분과, 반도체막의 패터닝의 마스크와의 위치 맞춤을 할 수 있는 것이면, 마커 형성부의 위치 및 그 수는 상술한 형태에 한정되지 않는다.
또한, 마커는 레이저를 사용하여 형성하는 것이 간편하다. 마커를 형성할때에 사용하는 레이저는 대표적으로는 YAG 레이저, CO2레이저 등을 들 수 있지만, 물론 이 밖의 레이저를 사용하여 형성하는 것은 가능하다.
다음으로, 본 발명을 사용한 레이저 장치를 사용한 반도체 장치의 생산 시스템에 대해서 설명한다.
도 9에 생산 시스템의 흐름을 플로우차트로 도시한다. 우선 CAD를 사용하여 반도체 장치 설계를 한다. 그리고, 설계된 반도체막의 패터닝 마스크 형상에 관한 정보를 컴퓨터(106)가 갖는 정보 추출부에 입력한다.
한편, 비정질 반도체막을 기판 상에 성막한 후, 비정질 반도체막이 성막된 기판을 레이저 장치에 설치한다. 그리고, 레이저를 사용하여 반도체막의 표면에 마커를 형성한다.
정보 추출부(104)는 정보 추출부(104)에 내장된 마스크 정보에 기초하여, 마커의 위치를 기준으로 하여, 레이저광의 주사 부분의 정보(위치, 형상, 방향 등)를 결정한다. 그 정보는 최적화 처리부(105)에 내장되어, 최적화 처리부(105)에서 효율 좋은 생산을 하기 위한 구동 장치의 제어법(순서 등)을 취득한다. 그리고 형성된 마커를 기준으로 하여, 정보 추출부(104)에서 추출한 레이저광의 주사 부분에 레이저광을 조사하여, 반도체막을 부분적으로 결정화한다.
그리고, 레이저광을 조사한 후, 레이저광 조사에 의해 얻어진 다결정 반도체막을 패터닝하여 에칭하여, 아일랜드형 반도체막을 형성한다. 이하, 아일랜드형 반도체막으로부터 TFT를 제작하는 공정이 행하여진다. TFT가 구체적인 제작 공정은 TFT의 형상에 따라 다르지만, 대표적으로는 게이트 절연막을 성막하여, 아일랜드형 반도체막에 불순물 영역을 형성한다. 그리고, 게이트 절연막 및 게이트 전극을 덮도록 층간 절연막을 형성하고, 상기 층간 절연막에 콘택트 홀을 형성하여, 불순물 영역의 일부를 노출시킨다. 그리고 상기 콘택트 홀을 개재시켜 불순물 영역에 접하도록 층간 절연막 상에 배선을 형성한다.
또한, 비교 대상을 위해, 도 10에 종래의 반도체 장치의 생산 흐름을 플로우차트로 도시한다. 도 10에 도시한 바와 같이, CAD에 의한 반도체 장치의 마스크 설계가 행해진다. 한편, 기판에 비정질 반도체막이 성막되어, 상기 비정질 반도체막이 성막된 기판을 레이저 장치에 설치한다. 그리고, 비정질 반도체막 전체에 레이저광이 조사되도록 주사하여, 비정질 반도체막 전체를 결정화시킨다. 그리고, 결정화에 의해 얻어진 다결정 반도체막에 마커를 형성하여, 상기 마커를 기준으로 하여 다결정 반도체막을 패터닝하여 아일랜드형 반도체막을 형성한다. 그리고 상기 아일랜드형 반도체막을 사용하여 TFT를 제작한다.
이와 같이 생산 시스템에서는, 도 10에 도시한 바와 같은 종래의 경우와는 달리, 마커를 레이저광을 사용하여 비정질 반도체막을 결정화시키기 전에 형성한다. 그리고, 반도체막의 패터닝의 마스크 정보에 따라서, 레이저광을 주사시킨다.
상기 구성에 의해, 반도체막을 결정화시킨 후 패터닝에 의해 제거되는 부분에 레이저광을 조사하는 시간을 생략할 수 있기 때문에, 레이저광 조사에 걸리는 시간을 단축화할 수 있으며, 또한 기판의 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 반도체막 전체에 레이저광을 주사하여 조사하는것이 아니라, 적어도 필요 불가결한 부분을 최저한 결정화할 수 있도록 레이저광을 주사한다. 상기 구성에 의해, 반도체막을 결정화시킨 후 패터닝에 의해 제거되는 부분에 레이저광을 조사하는 시간을 생략할 수 있으며, 기판 1장당에 걸리는 처리 시간을 대폭 단축할 수 있다.
또한, 레이저광의 궤적 폭을 바꿀 수 있기 때문에, 레이저광의 궤적 에지가 패터닝에 의해 얻어지는 반도체와 겹치는 것을 막을 수 있다. 또한 불필요한 부분에 레이저광을 조사함으로써 기판에 주어지는 데미지를 경감할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 도 1 정보 추출부(104)에 대해서 설명한다.
도 2에 실리콘 아일랜드, 콘택트, 배선 메탈 개개의 CAD 마스크 도면 및 조합한 후의 마스크 도면을 도시한다. 본래, 실리콘 마스크 정보만으로 레이저 결정화해야 할 위치 및 형상 정보를 얻을 수 있다. 그러나, 본 시스템에서는 레이저 주사 방향에 의한 트랜지스터 특성의 차이도 중요시하는 관점에서, 실리콘 아일랜드의 CAD 마스크와 더불어 콘택트, 배선 메탈의 CAD 마스크 도면도 더불어 처리함으로써, 실리콘 아일랜드의 소스→채널→드레인(혹은, 드레인→채널→소스) 방향 정보도 얻는 것이 가능해졌다.
마스크 도면의 경우는, 실리콘 아일랜드, 콘택트, 배선 메탈 개개의 CAD 마스크 도면의 상호 배치로부터, 실리콘 아일랜드의 방향 정보를 얻는 것이 가능해지기 때문에, 실리콘 아일랜드의 방향 정보를 각각의 실리콘층의 위치, 형상 정보와 함께 데이터베이스에 격납한다.
실리콘 아일랜드의 위치, 형상, 방향 정보를 얻는 다른 방법으로서는 CAD 마스크 도면 자체를 벡터화한 정보로서 갖게 함으로써, 연산 처리에 의한 실리콘 아일랜드의 위치, 형상, 방향 정보를 얻는 방법도 있다.
실제의 처리에 관해서는, 반도체의 드라이버 부분에 관해서는 정보 추출부의 자동 추출이 특히 유효하다. 그렇지만, 화소부에 관해서는 멀티 게이트 타이프 등, 복잡한 실리콘층을 형성하고 있는 경우도 적지 않기 때문에, 화소부는 반복하여 패턴의 집합체인 것을 살려, 1개의 패턴을 수동 입력하여, 자동 반복 정보로서 내장하는 것이 현실적이다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 최적화 처리부가 정보 추출부로부터 얻은 정보를 기초로 작업 효율이 좋은 조건을 얻는 방법을 설명한다.
최적화 처리부의 목적은 실리콘 아일랜드, 콘택트, 배선 메탈의 CAD 마스크의 조합으로부터 추출된 실리콘 아일랜드의 위치, 실리콘 아일랜드의 형상이나 크기, 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 정보 추출부로부터 내장하여, 레이저, 미러, 슬릿, 스테이지 등의 구동을 하는 경우에, 구동 장치의 속도, 다른 구동 장치로의 전환에 요구되는 시간, 구동 명령 생성으로부터 실제 구동에 요구되는 시간 등을 고려하여, 제어 방법을 최적화하는 것에 있다. 구체적인 최적화 방법에는 선형 계획법, 분기 한정법, 신경 회로망, 소둔법 등의 최적화 알고리즘이 존재한다. 구동해야 할 장치에 의해, 최적의 알고리즘이 다소 다르지만, 이 레이저 시스템에 관해서는 어느 알고리즘도 유효하며, 이 중 1개의 알고리즘을 선택하면 된다. 모든 일에 요구되는 시간을 미니마이즈하기 위해 최적화를 하는 것이 중요하다.
최적화를 수학적으로 모식화하면 함수 최적화 문제라 불리는 것으로, 예를 들면, 2변수의 경우에는 도 12에 도시한 바와 같이 축(x1과 x2)에 의해 결정되는 지점의 높이(f)(x1, x2)의 최소치를 주는 점, 즉, 제일 낮은 골짜기의 정점의 좌표를 구하는 문제이다.
최적화 알고리즘의 하나로서, 분기 한정법에 의한 해법의 모식도를 도 13에 도시한다. 분기 한정법의 기본적인 사고는 우선 주어진 문제(P0)를 복수의 부분 문제(Pj, Pk, Pl, Pm 등)로 분해한다. 이 주어진 문제를 순차 부분 문제로 분기하여 가는 과정을 나타내는 가지를 분기도라 부른다. 그리고, 부분 문제를 어떠한 방법으로 종단하여 간다. 이 도면에서는 부분 문제(Pj)는 허용해를 갖지 않는 등의 이유로 종단되며, Pk는 Pk의 최적해가 구해져 종단되어 있다. 더욱이 Pl에서 P0의 최적해가 발견되어 처리가 종료되고 있다.
일반적으로는, 볼츠만(Boltzmann) 머신에 대표되는 바와 같은 소둔법이 최적화 알고리즘으로서 사용되지만, 신경 회로망을 사용한 방법을 여기서는 소개한다. 신경 회로망에는 몇 개의 타이프가 존재하지만, Hopfield 네트워크에 대표되는 상호 결합형 신경 회로망이 최적화 문제를 취급할 경우에 자주 사용된다. 상호 결합형 신경 회로앙의 모식도를 도 14에 도시한다. 도면의 ○으로 표현되어 있는 노드간의 신호 교환은 도 15에서 도시되는 바와 같은 신경 세포에 상당하는 연산 유닛으로 구성되어 있으며, 유닛의 입력 신호(x)와 출력 신호(y) 사이에는 도면에 도시한 바와 같은 관계가 있다. 여기서, 주목 유닛에 신호를 출력하고 있는 n개의 다른 유닛으로부터 출력 신호를 Oj(l<j<n), 그것들과 주목 유닛 사이의 결합 가중(wj)(l<j<n), 주목 유닛의 임계치를 θ로 한다. 이 해법도 기본적으로는 도 12에서 도시한 안정된 해를 구하는 것과 동등하다.
본 실시예는 실시예 1과 조합하여 실시하는 것이 중요하다.
(실시예 3)
최적화 처리부의 연산은 레이저, 미러, 슬릿, 스테이지 등의 구동을 할 경우에, 구동 장치의 속도, 다른 구동 장치로의 전환에 요구되는 시간, 구동 명령 생성으로부터 실제 구동에 요구되는 시간 등을 충분히 고려하는 것이 중요하며, 소프트웨어를 구축할 때에는 그들 시간에 대한 스케일을 충분히 파악할 필요성이 있기 때문에, 실제 구동계의 처리 시간에 관해서 설명한다.
중요한 구동 장치의 일례로서, 레이저 조사하는 위치 결정 주사에 빠뜨릴 수 없는 x와 y방향을 이동하는 스테이지가 있다. 이 스테이지의 이동 속도는 수 내지 수 천mm/초이지만, 현실에는 스테이지를 구동하기 시작하고나서, 일정 속도에 이를 때까지 가속 기간이 존재하여, 스테이지 구동을 종료할 때까지 감속 기간이 존재한다. 이 가속 기간 및 감속 기간이 갖는 가감속 시간은 반송 질량 및 이동량 등으로부터 결정된다. 예를 들면, 반송 질량 100Kg, 이동량 600mm, 속도 1000mm/sec인 경우의 시간 견적은 도 16처럼 되며, 가속 시간 0.2sec, 최고 속도 시간 0.4sec, 감속 시간 0.2sec이 된다. 가속 시간, 최고 속도 시간, 감속 시간을 서로 더함으로써 위치 결정 시간이 얻어진다.
또한, 소스 드레인 방향이 다른 실리콘 아일랜드를 동일 기판 상에 형성할 경우, 기판 방향을 변경하기 위해, 스테이지를 회전시키지만, 스테이지의 회전 이동 속도는 수십 내지 수천번/초 정도이지만, 가감 속도 패턴은 도 17과 같이 도시된다. 스테이지의 회전에 있어서도, 스테이지의 이동과 동일하게 가속 시간, 감속 시간이 존재하기 때문에, 가속 시간, 감속 시간을 고려할 필요가 있다.
또한, 구동 명령과 실제 구동 시간을 견적하는 것도 필요해지는 경우가 있다. 구동 속도가 충분히 고속인 경우에 명령 전송 속도가 현저히 나타나는 일이 있기 때문이다. 간단한 동작예로서, 레이저를 맞히는 각도(90도)를 설정하여, 장축을 +600mm 이동, 단축을 +100μm 이동, 장축을 -600mm 이동, 단축을 +100μm 이동이라는 동작을 반복하는 경우를 도 18에 도시한다. 우선, 스타트하면 스타트 신호가 보내져 각 포트를 오픈으로 한다. 각 포트를 오픈으로 하기 위해서는 약 수백 밀리초의 시간을 요한다. 다음으로 얼라인먼트(수분의 시간을 요한다) 후, 각도를 설정하는 명령를 송신하여 각도가 90도 이동한다. 이 명령를 송신하는 속도가 상술한 명령 전송 속도에 해당한다. 명령 송신에 요구되는 시간은 9밀리초 이상이고, 90도 이동하는 데 요구되는 시간은 몇 초 정도이다.
본 실시예는 실시예 1 또는 실시예 2와 조합하여 고려하는 것이 중요하다.
본 발명에서는 실리콘 아일랜드, 콘택트, 배선 메탈의 CAD 마스크의 조합으로부터 추출된 실리콘 아일랜드의 위치, 실리콘 아일랜드의 형상이나 크기, 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 기초로, 레이저, 미러, 슬릿, 스테이지 등을 구동함으로써, 반도체막 전체에 레이저광을 주사하여 조사하는 것이 아니라, 적어도 필요 불가결한 부분을 최저한 결정화할 수 있도록 레이저광을 주사한다. 상기 구성에 의해, 반도체막을 결정화시킨 후 패터닝에 의해 제거되는 부분에 레이저광을 조사하는 시간을 생략할 수 있어, 기판 1장당에 드는 처리 시간을 대폭 단축할 수 있다.

Claims (8)

  1. 컴퓨터를,
    기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크의 정보를 사람이 입력하는 수단과,
    상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트, 및 배선 메탈의 CAD 마스크의 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시키는 수단과,
    상기 추출된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 레이저 장치의 최적의 구동 조건을 취득하는 수단과,
    상기 레이저 장치의 최적의 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키기 위한 레이저 장치를 제어하는 프로그램.
  2. 컴퓨터를,
    기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트, 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크의 정보를 사람이 입력하는 수단과,
    상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트, 및 배선 메탈의 CAD 마스크의 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시켜서 데이타베이스에 격납하는 수단과,
    상기 데이타베이스에 격납된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 레이저 장치의 최적의 구동 조건을 취득하는 수단과,
    상기 레이저 장치의 최적의 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키기 위한 레이저 장치를 제어하는 프로그램.
  3. 컴퓨터를,
    기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크의 정보를 사람이 입력하는 수단과,
    상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트, 및 배선 메탈의 CAD 마스크의 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시켜서 데이타베이스에 격납하는 수단과,
    상기 데이타베이스에 격납된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 레이저 장치가 가진 각 구동 장치의 속도, 구동 장치의 전환에 요구되는 시간을 고려하여, 상기 기판 1 장당 요구되는 레이저 처리 시간을 최소로 하는 상기 레이저 장치의 최적의 구동 조건을 취득하는 수단과,
    상기 레이저 장치의 최적의 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키기 위한 레이저 장치를 제어하는 프로그램.
  4. 컴퓨터를,
    기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트, 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크의 정보를 사람이 입력하는 수단과,
    상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트, 및 배선 메탈의 CAD 마스크의 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시켜서 데이타베이스에 격납하는 수단과,
    상기 데이타베이스에 격납된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 레이저 장치가 가진 각 구동 장치의 속도, 구동 장치의 전환에 요구되는 시간, 및 상기 컴퓨터가 각 구동 장치에 대한 구동 명령을 생성하고나서 각 구동 장치가 실제 구동을 할 때까지 요구되는 시간을 고려하여, 상기 기판 1장당 요구되는 레이저 처리 시간을 최소로 하는 상기 레이저 장치의 최적의 구동 조건을 취득하는 수단과,
    상기 레이저 장치의 최적 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키기 위한 레이저 장치를 제어하는 프로그램.
  5. 컴퓨터를,
    기판 상에 실리콘 아일랜드, 콘택트, 및 배선 메탈을 형성하기 위한 CAD 마스크의 정보를 사람이 입력하는 수단과,
    상기 입력된 실리콘 아일랜드, 콘택트, 및 배선 메탈의 CAD 마스크의 정보에 기초하여, 상기 실리콘 아일랜드를 상기 기판 상에 형성하는 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보를 자동 추출시켜서 데이타베이스에 격납하는 수단과,
    상기 데이타베이스에 격납된 실리콘 아일랜드의 위치 정보, 상기 실리콘 아일랜드의 형상 정보, 및 상기 실리콘 아일랜드에서의 소스·채널·드레인의 방향 정보에 기초하여, 적어도 상기 실리콘 아일랜드가 형성된 영역을 포함하도록, 상기 기판 상에 형성된 반도체막 상에 레이저광을 주사하는 영역 및 주사하는 방향을 특정하는 수단과,
    상기 특정된 레이저광의 주사 영역 및 주사 방향에 기초하여, 레이저 장치가 가진 각 구동 장치의 속도, 구동 장치의 전환에 요구되는 시간, 및 상기 컴퓨터가 각 구동 장치에 대한 구동 명령을 생성하고나서 각 구동 장치가 실제 구동을 할 때까지 요구되는 시간을 고려하여, 상기 기판 1장당 요구되는 레이저 처리 시간을 최소로 하고, 또한 상기 레이저 장치의 최적의 구동 조건을 취득하는 수단과,
    상기 레이저 장치의 최적의 구동 조건에 기초하여, 상기 레이저 장치를 제어하는 수단으로서 기능시키기 위한 레이저 장치를 제어하는 프로그램.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    선형 계획법, 분기한정법, 신경 회로망, 및 소둔법 중 어느 하나의 최적화 알고리즘을 사용하여, 상기 레이저 장치의 최적의 구동 조건을 취득하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치를 제어하는 프로그램.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유전적 알고리즘에 대표되는 진화론적 수법을 사용하여, 상기 레이저 장치의 최적의 구동 조건을 취득하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치를 제어하는 프로그램.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항에 기재된 레이저 장치를 제어하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
KR1020020075640A 2001-11-30 2002-11-30 레이저 장치를 제어하는 프로그램 및 레이저 장치를제어하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 KR100941010B1 (ko)

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