KR20040092463A - 빔 호모게나이저, 레이저 조사장치 및 반도체장치의제조방법 - Google Patents

빔 호모게나이저, 레이저 조사장치 및 반도체장치의제조방법 Download PDF

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은, 높은 제조정밀도가 요구되는 광학렌즈를 사용하지 않고, 장축방향의 에너지분포가 균일한 직사각형의 빔 스폿을 형성하는 것이 가능한 빔 호모게나이저를 제공한다. 또한, 본 발명은 장축방향의 에너지분포가 균일한 레이저광을 조사하는 것이 가능한 레이저 조사장치를 제공한다. 또한, 본 발명은, 기판면내의 결정성을 향상시켜, 동작특성이 높은 TFT를 제조하는 것이 가능한 반도체장치의 제조방법을 제공한다. 이러한 본 발명의 하나인 빔 호모게나이저는, 피조사면에서의 빔 스폿을 종횡비가 10이상, 바람직하게는 100 이상의 직사각형 스폿으로 정형하는데 있고, 상기 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포를 균일화하는 광도파로를 구비한다.

Description

빔 호모게나이저, 레이저 조사장치 및 반도체장치의 제조방법{BEAM HOMOGENIZER, LASER IRRADIATION APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 피조사면에서의 빔 스폿을 특정한 영역에서 균일화하는 빔 호모게나이저(homogenizer)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 빔 스폿을 상기 피조사면에 조사하는 레이저 조사장치에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은, 상기 레이저 조사장치를 사용하여 형성한 결정성 반도체막을 사용한 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 유리 등의 절연기판 상에 형성된 비정질 반도체막과 결정성 반도체막(단결정은 아닌, 다결정 또는 미결정의 결정성을 갖는 반도체막), 즉, 단결정이 아닌 반도체막(비단결정 반도체막이라고 부른다)에 대하여, 레이저어닐링을 시행하여, 결정화 및 결정성을 향상시키는 기술이 널리 연구되고 있다. 상기 반도체막에는, 실리콘막이 자주 사용된다.
유리기판은, 종래 자주 사용되어 온 석영기판과 비교하여, 염가이고 가공성이 풍부하며, 대면적기판을 용이하게 제조할 수 있는 이점을 가지고 있다. 이 때문에, 상기 연구가 열심히 행해지고 있다. 결정화에 종종 레이저가 사용되는 것은, 유리기판의 융점이 낮기 때문이다. 레이저는 기판의 온도를 별로 바꾸지 않고서 비단결정 반도체막에만 높은 에너지를 공급할 수 있다.
레이저어닐링을 시행하여 형성된 결정성 실리콘막은, 높은 이동도를 갖는다. 그 때문에, 이 결정성 실리콘막을 사용한 박막트랜지스터(TFT)가 열심히 이용되고 있다. 예를 들면, 한 장의 유리기판상에, 화소용과 구동회로용의 TFT를 제조하는 모놀리딕형 액정 전기광학장치 등에 열심히 이용되고 있다. 상기 결정성 실리콘막은 다수의 결정립으로 되어 있기 때문에, 다결정실리콘막 또는 다결정반도체막이라고 불린다.
또한, 엑시머레이저 등의 출력이 큰 펄스발진식 레이저빔을, 피조사면에서, 수 cm 모서리의 사각인 스폿이나, 길이 10cm 이상의 선형이 되도록 광학계에 의해 정형할 수 있다(예를 들면, 일본국특개평 9-234579호). 이러한 빔 스폿의 조사위치를 피조사면에 대하여 상대적으로 주사시켜, 레이저어닐링을 행하는 방법이, 양산성이 좋고, 공업적으로 우수하기 때문에 사용되는 것이 바람직하다.
특히, 선형의 빔 스폿을 사용하면, 전후좌우의 주사가 필요한 점형의 빔 스폿을 사용한 경우와는 달리, 선형의 빔 스폿의 길이폭 방향에 직각인 방향만의 주사로 피조사면 전체에 레이저빔을 조사할 수 있으므로, 높은 양산성을 얻을 수 있다. 이때, 선형의 빔 스폿이란, 종횡비가 큰 직사각형의 빔 스폿을 의미한다. 선형 빔 스폿의 장축방향에 직각인 방향으로 주사하는 것은, 그것이 가장 효율이 좋은주사방향이기 때문이다. 이 높은 양산성에 의해, 현재 레이저어닐링공정에는 펄스발진의 엑시머레이저의 빔 스폿을 적당한 광학계로 정형한 선형의 빔 스폿을 사용하는 것이 주류가 되고 있다.
도 6a 및 도 6b는 피조사면에서 빔 스폿의 단면형상을 선형으로 가공하기 위한 광학계의 예를 나타낸다. 도 6a 및 도 6b에 나타낸 광학계는 아주 일반적인 광학계이다. 상기 광학계는, 빔 스폿의 단면형상을 선형으로 변환할 뿐만 아니라, 동시에, 피조사면에서의 빔 스폿의 에너지 균일화를 담당한다. 일반적으로, 빔의 에너지의 균일화를 행하는 광학계를, 빔 호모게나이저라고 부른다. 도 6a 및 도 6b에 나타낸 광학계도 빔 호모게나이저이다.
우선, 도 6a의 측면도에 관해서 설명한다. 레이저발진기(1201)로부터 발진된 레이저빔은, 원통렌즈 어레이 1202a와 1202b에 의해, 상기 레이저빔의 스폿을 일방향으로 분할한다. 상기 방향을, 종방향이라고 부르기로 한다. 상기 종방향은, 광학계 내에 미러가 넣어질 때, 상기 미러가 구부린 방향으로 종방향의 빔 스폿을 구부린다. 이 구성에서는, 레이저빔이 4분할로 되어 있다. 이것들의 분할된 스폿은, 원통렌즈(1204)에 의해, 일단 하나의 빔 스폿으로 모아진다. 다시 분리된 빔 스폿은 미러(1207)에서 반사된 후, 이중 원통렌즈(1208)에 의해, 피조사면(1209)에서 다시 하나의 빔 스폿으로 집광된다. 이중 원통렌즈란, 2장의 원통렌즈로 구성되어 있는 렌즈를 말한다. 이에 따라, 도 6a 및 도 6b의 구성은, 선형으로 정형된 빔 스폿의 종방향의 에너지분포를 균일하게 하여 종방향의 길이를 결정한다.
다음에, 도 6b의 평면도에 관해서 설명한다. 레이저발진기(1201)로부터 발진된 레이저빔은, 원통렌즈 어레이(1203)에 의해, 상기 레이저빔의 스폿을, 상기 종방향에 대하여 직각방향으로 분할한다. 상기 직각방향을, 횡방향이라고 부르기로 한다. 상기 횡방향의 빔 스폿은, 광학계 내에 미러가 넣어질 때, 상기 미러에 의해 구부린 방향으로 구부려진다. 이 구성에서는, 그 횡방향의 빔 스폿은 7분할로 되어 있다. 그 후, 원통렌즈(1205)에 의해, 7분할된 상기 스폿은 피조사면(1209) 상에서 하나로 합성된다. 상기 점선은, 미러(1207)를 배치하지 않은 경우의 정확한 광로와 렌즈와 피조사면의 위치를 나타낸다. 이에 따라, 도 6a 및 도 6b의 구성은, 선형으로 정형된 빔 스폿의 횡방향의 에너지분포를 균일하게 하여 횡방향의 길이를 결정한다.
상술한 것처럼, 원통렌즈 어레이 1202a, 1202b, 1203이 레이저빔의 스폿을 분할하는 렌즈가 된다. 이 분할된 빔 스폿의 수에 의해, 얻어진 선형의 빔 스폿의 에너지분포의 균일성이 결정된다.
상기한 각 렌즈는, XeCl 엑시머레이저에 대응하기 위해 석영제이다. 또한, 엑시머레이저를 잘 투과하도록 표면에 코팅을 행하여 놓고, 이에 따라, 렌즈 하나 당 엑시머레이저의 투과율은 99% 이상이 된다.
상기한 렌즈들을 통해 처리된 선형의 빔 스폿을 그 선형 빔 스폿의 단축방향으로 서서히 변위하도록 거듭 조사한다. 그렇게 하면, 예를 들면 비단결정 실리콘막 전체면에 대하여 레이저어닐링을 시행하여 결정화 및 결정성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 레이저빔의 조사대상이 되는 반도체막의 전형적인 제조방법을 나타낸다. 우선, 기판으로서, 두께 0.7mm, 한 변이 5인치인 유리기판을 사용한다. 기판에 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 두께 200nm 정도의 SiO2막(산화실리콘막)을 형성하고, SiO2막 표면에 두께 50nm 정도의 비정질 실리콘막(이하, a-Si막이라고 표기함)을 형성한다. 기판을, 온도 500℃의 질소분위기에 1시간 쪼이면, 막중의 수소농도가 감소된다. 이에 따라, 막의 내레이저성이 현저히 향상한다.
레이저발진기는, XeCl 엑시머레이저(파장 308nm, 펄스폭 30ns)를 사용한다. 레이저빔의 스폿사이즈는, 레이저빔의 출구에서, 15mm×35mm(모두 반값폭)이다. 레이저 빔의 출구는, 레이저발진기로부터 레이저빔이 출사된 직후의 레이저빔의 진행방향에 수직한 평면으로 정의한다.
엑시머레이저가 발생하는 레이저빔의 형상은, 일반적으로 직사각형 형상으로, 종횡비로 표현하면, 1∼5 정도의 범위에 속한다. 레이저빔의 스폿의 강도는, 레이저빔의 스폿의 중앙만큼 강한 가우시안 분포를 나타낸다. 상기 레이저빔의 스폿사이즈는, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 광학계에 의해, 에너지분포가 똑같은 스폿형상, 예를 들면 300mm×0.4mm의 선형의 빔 스폿으로 변환된다.
상술한 반도체막에 대하여 레이저빔을 조사하는 경우, 중첩의 피치는 선형의 빔 스폿의 단폭(반값폭)의 1/10 전후가 가장 적당하였다. 이에 따라, 상기 반도체막내에서의 결정성의 균일성을 향상시킬 수 있다. 상기한 예에서는, 상기 반값폭이 0.4mm이기 때문에, 엑시머레이저의 펄스주파수를 300Hz, 주사속도를 10mm/s로 하여, 레이저빔을 조사한다. 이때, 레이저빔의 피조사면에서의 에너지밀도는450mJ/cm2으로 한다. 지금까지 서술한 방법은 선형의 빔 스폿을 사용하여 반도체막을 결정화하기 위해서 사용되는 매우 일반적인 방법이다.
상기, 원통렌즈 어레이를 제조하는데는 높은 정밀도가 요구된다.
원통렌즈 어레이는 원통렌즈를 곡률방향으로 배치한 렌즈이다. 여기서, 곡률방향이란, 원통렌즈의 원통면의 모선과 수직한 방향으로 한다. 원통렌즈 어레이에는, 구성하는 원통렌즈사이에 접합부가 반드시 존재한다. 상기 접합부는 원통렌즈로서의 곡면을 가지고 있지 않기 때문에, 상기 접합부에 입사한 광선은 원통렌즈의 작용을 받지 않고서 투과한다. 상기 작용을 받지 않고서 피조사면에 도달하는 광선은, 피조사면에서의 직사각형 빔 스폿의 에너지분포의 불균일성의 원인이 될 수 있다.
또한, 상기 원통렌즈 어레이를 구성하는 원통렌즈는, 모두 동일한 정밀도로 제조되어야 한다. 상기 원통렌즈가 다른 곡률을 가지고 있으면, 원통렌즈 어레이에 의해서 분할된 광선은 집광렌즈에 의해서도, 피조사면의 같은 위치에 포개여지지 않는다. 요컨대, 피조사면에서의 직사각형의 빔 스폿으로 에너지가 감쇠하는 영역이 증가한다. 이것은, 에너지의 이용효율의 저하를 초래한다.
피조사면에서의 빔 스폿의 에너지분포의 불균일성의 원인은, 광학계를 구성하는 원통렌즈 어레이의 구조적인 문제 및 제조정밀도에 있다. 더욱 구체적으로는, 불균일성의 원인 중 하나는, 상기 원통렌즈 어레이에 의해서 분할된 광선이 모두동일한 위치에 포개여져 있지 않은 점에 있다.
또한, 피조사면에서 직사각형의 장축방향의 에너지분포가 불균일한 직사각형의 빔 스폿을 반도체막에 조사하여 주사시킨 경우, 반도체막 상에 상기 불균일한 분포를 반영한 결정성의 불균일성이 생긴다. 상기 결정성의 불균일성은, 반도체막의 전기 이동도 등의 특성의 불균일성과 동기한다. 예를 들면, 상기 반도체막을 포함하는 TFT의 전기 특성의 격차가 되어 나타나고, 상기 TFT를 사용한 패널 상에 명암의 모양을 표시한다.
본 발명은, 상기 문제를 감안한 것으로, 높은 제조정밀도가 요구되는 광학렌즈를 사용하지 않고, 장축방향의 에너지분포가 균일한 직사각형의 빔 스폿을 피조사면에서 형성하는 것이 가능한 빔 호모게나이저를 제공한다. 또한, 본 발명은 장축방향의 에너지분포가 균일한 직사각형의 빔 스폿을 갖는 레이저광을 조사하는 것이 가능한 레이저 조사장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 기판면내의 결정성의 균일성을 향상시켜, 동작특성이 높은 TFT를 제조하는 것이 가능한 반도체장치의 제조방법을 제공한다.
도 1은 광도파로에 의한 빔 스폿의 에너지분포의 균일화를 설명하는 도면,
도 2는 본 발명이 개시하는 광도파로를 사용한 빔 호모게나이저의 예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명이 개시하는 광도파로를 사용한 빔 호모게나이저의 예를 나타낸 도면,
도 4는 도 3에 나타낸 빔 호모게나이저에 의한 직사각형 빔 스폿의 에너지 분포도,
도 5는 본 발명이 개시하는 광도파로를 사용한 빔 호모게나이저의 예를 나타낸 도면,
도 6은 종래의 빔 호모게나이저를 도시한 도면,
도 7은 본 발명이 개시하는 광도파로의 예를 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
201 : 레이저발진기 202, 204, 206, 207a, 207b : 원통렌즈
203a, 203b : 반사면 203 : 광도파로
205a, 205b : 원통렌즈 어레이
208 : 피조사면
본 발명은, 상기한 직사각형의 빔 스폿 형성용 광학계에서, 피조사면에서의 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포를 균일화하는 광학계로서, 광도파로를 사용하는 것이다. 광도파로란, 방사광을 일정영역에 유지하고, 그 에너지 흐름을 경로의 축에 평행하게 안내하여 전송하는 능력을 갖는 회로이다.
본 발명의 빔 호모게나이저는, 피조사면에서의 빔 스폿을 종횡비가 10 이상, 바람직하게는 100 이상의 직사각형 빔 스폿으로 정형하고, 상기 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포를 균일화하는 광도파로를 구비한다.
본 발명에 있어서, 빔 호모게나이저에 광도파로를 사용하는 이유는, 이하와 같다. 광도파로에 광선을 입사하면, 상기 광도파로내에서 광선은 반사를 반복하여, 사출면에 도달한다. 요컨대, 광도파로에 입사하는 광선은, 중첩되도록 동일 위치인 상기 사출면에 포개여지게 된다. 따라서, 광도파로에 입사된 광선은 분할되어, 그 분할된 광선을 같은 위치에 포개는 것과 동일한 효과를 얻게 되어, 광선이 포개여진 위치인 사출면에서 광선의 에너지분포가 균일화된다.
본 발명은, 피조사면에서의 빔 스폿을 종횡비가 10 이상, 바람직하게는 100 이상의 직사각형 빔 스폿으로 정형하기 위한 빔 호모게나이저를 제공한다. 이 빔 호모게나이저는, 상기 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포를 균일화하는 광도파로와, 상기 피조사면에서, 상기 광도파로로부터 사출되는 빛을 상기 직사각형의 장축방향으로 집광시키는 하나 또는 복수의 원통렌즈를 구비한다.
또한, 본 발명은, 피조사면에서의 빔 스폿을 종횡비가 10 이상, 바람직하게는 100 이상의 직사각형 빔 스폿으로 정형하기 위한 빔 호모게나이저를 제공한다. 이 빔 호모게나이저는, 상기 직사각형 빔 스폿의 단축방향의 에너지분포를 상기 피조사면에서 균일화하는 수단과, 상기 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포를 균일화하는 광도파로를 갖고, 상기 수단은 적어도 원통렌즈 어레이를 구비한다.
또한, 본 발명은, 피조사면에서의 빔 스폿을 종횡비가 10 이상, 바람직하게는 100 이상의 직사각형 빔 스폿으로 정형하기 위한 빔 호모게나이저를 제공한다. 이 빔 호모게나이저는, 상기 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포를 균일화하는 광도파로와, 상기 직사각형 빔 스폿의 단축방향의 에너지분포를 균일화하는 광도파로를 구비한다.
상기한 빔 호모게나이저의 발명의 구성에 있어서, 상기 광도파로는 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는다.
또한, 상기 광도파로로서, 라이트 파이프를 사용할 수 있다. 라이트 파이프는, 통상, 반사에 의해서 일단으로부터 타단으로 빛을 보내기 위한 것으로, 원추형태, 피라미드형태, 원주형태, 프리즘 등으로 형성된다. 이때, 광전송에는 미러에 의한 반사를 사용하여도 되고, 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는 것을 사용하여도 된다.
본 발명의 레이저 조사장치는, 피조사면에서의 빔 스폿을 종횡비가 10이상, 바람직하게는 100이상의 직사각형 빔 스폿으로 정형하는 레이저 조사장치를 제공한다. 이 레이저 조사장치는, 레이저발진기와, 빔 호모게나이저를 갖고, 상기 빔 호모게나이저는, 상기 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포를 균일화하는 광도파로를 구비한다.
또한, 본 발명은, 피조사면에서의 빔 스폿을 종횡비가 10이상, 바람직하게는 100이상의 직사각형 빔 스폿으로 정형하는 레이저 조사장치를 제공한다. 이 레이저 조사장치는, 레이저발진기와, 빔 호모게나이저를 갖고, 상기 빔 호모게나이저는, 상기 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포를 균일화하는 광도파로와, 상기직사각형 빔 스폿의 단축방향의 에너지분포를 균일화하는 광도파로를 구비한다.
상기한 레이저 조사장치의 발명의 구성에 있어서, 상기 광도파로는 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는다.
이때, 상기 광도파로로서, 라이트 파이프를 사용할 수 있다.
상기한 레이저 조사장치의 발명의 구성에 있어서, 상기 레이저발진기는, 엑시머레이저, YAG레이저, 유리레이저, YVO4레이저, GdVO4레이저, YLF레이저 및 Ar 레이저로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기한 레이저 조사장치의 발명의 구성에 있어서, 상기 레이저 조사장치는, 빔 스폿의 피조사체를 빔 스폿에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 스테이지를 구비하고, 또한, 상기 피조사체를 상기 스테이지에 운반하는 반송장치를 더 구비한다.
본 발명의 반도체장치의 제조방법은, 기판 상에 비단결정 반도체막을 형성하는 공정과, 상기 비단결정 반도체막을 피조사면으로 하면, 상기 빔 스폿의 위치를 상기 비단결정 반도체막에 대하여 상대적으로 이동시키면서, 상기 비단결정 반도체막을 레이저 빔으로 레이저어닐링하는 공정을 포함한다. 이 레이저 빔은, 레이저 발진기에서 발생된 후, 종횡비가 10이상, 바람직하게는 100이상인 직사각형 빔으로 정형되고, 원통렌즈 어레이 및 광도파로를 통해 균일한 에너지분포를 갖는다. 상기 원통렌즈 어레이는, 상기 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로 작용하고, 상기 광도파로는 상기 직사각형 빔 스폿의 장축방향으로 작용한다.
또한, 본 발명의 반도체장치의 제조방법은, 기판 상에 비단결정 반도체막을형성하는 공정과, 상기 비단결정 반도체막을 피조사면으로 하면, 상기 빔 스폿의 위치를 상기 비단결정 반도체막에 대하여 상대적으로 이동시키면서, 상기 비단결정 반도체막을 레이저빔으로 레이저어닐링하는 공정을 포함한다. 이 레이저빔은, 레이저발진기에서 발생된 후, 종횡비가 10이상, 바람직하게는 100 이상인 직사각형 빔으로 정형되고, 복수의 광도파로를 통해 균일한 에너지분포를 갖는다. 상기 복수의 광도파로 중 적어도 한 개는, 상기 직사각형 빔 스폿의 장축방향으로 작용하고, 적어도 한개의 광도파로는 상기 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로 작용한다.
이때, 상기 광도파로로서, 라이트 파이프를 사용할 수 있다.
상기한 반도체장치의 제조방법의 발명의 구성에 있어서, 상기 레이저발진기는, 엑시머레이저, YAG레이저, 유리레이저, YVO4레이저, GdVO4레이저, YLF레이저 및 Ar 레이저로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[발명의 실시형태]
먼저, 도 1a 및 도 1b를 사용하여, 광도파로에 의한 빔 스폿의 에너지분포 균일화의 방법을 설명한다. 우선, 도 1a의 평면도에 관해서 설명한다. 마주 보는 한 쌍의 반사면(102a, 102b)을 갖는 광도파로(102), 피조사면(103)을 준비하고, 레이저빔이 지면좌측으로부터 입사된다. 상기 레이저빔은, 광도파로(102)가 존재할 때의 레이저빔을 실선(101a)으로, 광도파로(102)가 존재하지 않을 때의 레이저빔을 점선(101b)으로 나타낸다. 광도파로(102)가 존재하지 않을 때 지면좌측에서 입사하는 레이저빔은, 점선(101b)으로 도시한 바와 같이, 피조사면(103)의 각 영역(103a,103b, 103c)에 도달한다.
한편, 광도파로(102)가 존재할 때에는, 레이저빔(101a)으로 도시한 바와 같이, 레이저빔은 광도파로(102)의 반사면에 의해서 반사되어, 모든 레이저빔이 피조사면(103b)의 영역에 도달한다. 요컨대, 광도파로(102)가 존재할 때에는, 광도파로(102)가 존재하지 않을 때에 피조사면(103)의 영역 103a, 103c에 도달하는 레이저빔이, 전부 피조사면(103)의 영역 103b에 도달한다. 따라서, 광도파로(102)에 레이저빔을 입사하면, 상기 광도파로 내에서 반사를 반복하여, 사출구에 도달한다. 요컨대, 입사하는 레이저빔이 중첩되도록, 같은 위치인 피조사면(103)의 영역 103b에 포개여지게 된다. 이 예에 있어서, 광도파로가 없는 경우의 피조사면(103)에서의 레이저빔의 확산(103a, 103b, 103c)을 합친 길이를 A로 하고, 광도파로가 있는 경우의 피조사면(103)에서의 빛의 확산(103b)의 길이를 B로 하였을 때, A/B가 종래 기술에서 서술한 호모게나이저의 분할 수에 해당한다. 이와 같이, 입사하는 레이저빔을 분할하여, 분할되는 레이저빔을 같은 위치에 포갬으로써, 그 포개여진 위치에서의 레이저빔의 에너지분포는 균일화된다.
호모게나이저는, 일반적으로 레이저빔의 분할수가 많아질수록, 분할된 레이저빔이 포개여진 위치에서의 에너지분포의 균일성은 높아진다. 상기 광도파로(102)에 있어서, 레이저빔의 분할 수를 많게 하기 위해서는, 상기 광도파로(102)내에서의 반사회수를 많이 함으로써 가능해진다. 요컨대, 광도파로가 갖는 한 쌍의 반사면의 레이저빔 입사방향에서의 길이를 길게 하면 좋다. 또한, 마주 보는 반사면의 간격을 작게 함으로써도 분할 수를 크게 할 수 있다. 또는, 입사하는 레이저빔의NA(개구수)를 크게 하는 것에 따라서도 분할 수를 크게 할 수 있다.
본 발명에서 개시하는 빔 호모게나이저를 사용한 직사각형의 빔 스폿형성 광학계를, 도 2a 및 도 2b를 사용하여 설명한다. 도 2a의 평면도에서, 지면에 대하여 수직한 방향이 직사각형 빔 스폿의 단축방향이다. 이하, 광도파로로서는, 라이트 파이프(light pipe)를 사용할 수 있다.
우선, 도 2a의 평면도에 관해서 설명한다. 레이저발진기(201)로부터 사출된 레이저빔은, 도 2a 및 도 2b의 화살표 방향으로 전파되어, 원통렌즈(202)에 입사한다. 레이저빔은, 원통렌즈(202)에 의해서, 직사각형 빔 스폿의 장축방향으로 집중되고, 마주 보는 한 쌍의 반사면 203a, 203b를 갖는 광도파로(203)에 입사한다. 광도파로(203)에 입사한 레이저빔은, 광도파로(203)내에서 반사를 반복하여, 사출구에 도달한다. 광도파로(203)의 사출구에는, 직사각형 빔 스폿의 장축방향에서 에너지분포가 균일한 면이 형성된다. 예를 들면, 광도파로(203)의 형상은, 레이저빔의 입사방향으로 길이 300mm, 반사면간의 거리가 2mm인 것 등을 생각할 수 있다.
광도파로(203)의 입사방향에의 길이가 길면 길수록, 또한, 원통렌즈(202)의 초점거리가 짧으면 짧을수록 에너지분포의 균일화가 된다. 그러나, 광학계의 크기를 생각하여 실제의 계는 제조되지 않으면 안되기 때문에, 상기 광도파로의 길이나, 상기 초점거리는 계의 크기에 맞추어서 실제적인 것으로 해야 한다.
광도파로(203)의 사출구에 형성된 직사각형 빔 스폿의 장축방향으로 에너지분포가 균일한 면은, 원통렌즈(204)에 의해서, 피조사면(208)에 투영된다. 즉, 상기 균일한 면과, 피조사면(208)과는, 원통렌즈(204)에 대하여 공역 위치에 있다.이에 따라, 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포가 균일화되어, 장축방향의 길이가 결정된다.
광도파로(203)를 갖는 본 발명은, 종래의 광학계로 피조사면에서의 직사각형 빔 스폿의 에너지분포의 불균일성의 원인이 된 원통렌즈 어레이의 구조적 문제 및 제조정밀도, 분할한 레이저빔의 집광렌즈인 원통렌즈의 제조정밀도의 문제를 개선할 수 있다.
다음에, 도 2b의 측면도에 관해서 설명한다. 레이저발진기(201)로부터 사출된 레이저빔은, 원통렌즈 어레이(205a, 205b)에 의해, 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로 분할된다. 상기 원통렌즈 어레이(205a, 205b)에 의해서 분할된 레이저빔은, 원통렌즈(206)에 의해 동일 면에서 포개여져, 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로의 에너지분포가 균일화된다.
상기 원통렌즈(206)에 의해서 형성된 직사각형 형상 빔 스폿의 단축방향으로 에너지분포가 균일한 면은, 원통렌즈(207a, 207b)로 이루어진 이중 원통렌즈에 의해 피조사면(208)에 투영된다. 이에 따라, 피조사면(208)에 있어서, 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로 에너지분포의 균일화가 이루어져, 단축방향의 길이가 결정된다. 상기 이중 원통렌즈를 사용하지 않아도 되지만, 상기 이중 원통렌즈를 사용함으로써, 광학계와 피조사면과의 사이에 소정의 거리가 확보되기 때문에, 공간적인 여유를 제공할 수 있다. 이때, 피조사면에서 빔 스폿의 균일성을 별로 요구하지 않는 경우, 또는 이중 원통렌즈의 F 값(초점거리/개구율)이 대단히 큰 경우는, 단일 원통렌즈를 사용하여도 된다.
이상의 구성으로 이루어진 광학계를 사용함으로써, 피조사면상에, 장축방향 및 단축방향으로 에너지분포가 균일화된 직사각형의 빔 스폿을 형성하는 것이 가능해진다.
본 발명이 개시하는 빔 호모게나이저를 사용한 직사각형의 빔 스폿 형성용 광학계와 조합하는 레이저발진기는, 대출력이고 반도체막에 잘 흡수되는 파장 영역이 바람직하다. 반도체막으로서 실리콘막을 사용한 경우, 흡수율을 고려하여, 사용하는 레이저발진기가 내는 레이저빔의 파장은 600nm 이하인 것이 바람직하다. 이러한 레이저빔을 내는 레이저발진기에는, 예를 들면, 엑시머레이저, YAG 레이저(고조파), 유리레이저(고조파)가 있다.
또한, 실리콘막의 결정화에 적당한 파장을 발진하는 레이저발진기로서, YVO4레이저(고조파), GdVO4레이저, YLF 레이저(고조파) 및 Ar 레이저가 있다.
이하, 본 발명의 빔 호모게나이저 및 레이저 조사장치를 사용한 본 발명의 반도체장치의 제조방법에 관해서 설명한다. 우선, 기판으로서, 예를 들면 600mm×720mm×0.7mm의 기판을 준비한다. 이 기판은, 600℃까지의 온도이면 충분한 내구성이 있고, 대표적으로는 알루미노보로실리케이트 유리, 바륨보로실리케이트 유리 또는 알루미노실리케이트유리 등의 무알칼리 유리기판을 사용할 수 있다. 상기 유리기판 상에 하지막으로서 산화실리콘막을 200nm 형성한다. 또한, 그 하지막 상에 비정질실리콘막을 55nm의 두께로 형성한다. 그 막형성은, 스퍼터링법으로써 행한다. 또는, 플라즈마 CVD법으로써 막형성하여도 된다.
상기 막형성이 종료된 기판을, 450∼500℃의 질소분위기중에 1∼3시간 둔다. 본 공정은 비정질실리콘막중의 수소농도를 감소하기 위한 공정이다. 막중의 수소가 지나치게 많으면 막이 레이저 에너지에 대하여 견딜 수 없기 때문에 본 공정을 행한다. 상기 막내의 수소 농도는, 1020atoms/cm3오더가 적당하다. 여기서, 1020atoms/cm3이란, 1cm3당 수소원자가 1020개 존재한다는 의미이다.
본 실시형태에서는, 레이저발진기로서, 예를 들면, XeCl 엑시머레이저를 사용한다. 본 실시예에서는, Lambda Physik사 제조의 XeCl 엑시머레이저(파장 308nm, 펄스폭 30ns) STEEL1000을 사용한다. 상기 엑시머레이저는, 펄스레이저이다. 상기 엑시머레이저의 최대에너지는, 1 펄스 당 최대에너지 1000mJ, 파장은 308nm, 최대주파수는 300Hz이다. 기판 1장을 레이저조사하는 동안, 펄스레이저광의 펄스마다의 에너지변동은, ±10%이내, 바람직하게는 ±5% 이내에 있으면, 균일한 결정화를 행할 수 있다.
여기서 서술된 레이저 에너지의 변동은, 아래와 같이 정의한다. 즉, 레이저 에너지의 변동은, 기판 1장을 조사하고 있는 기간의 레이저 에너지의 평균값을 기준으로 하여, 그 기간의 최소값 또는 최대값과 상기 평균값과의 차를 나타낸 값으로서 정의된다.
또한, 레이저발진기로서, 예를 들면, Sopra사 제조의 XeCl 엑시머레이저(파장 308nm, 펄스폭 170ns) VEL1520을 사용하여도 된다. 상기 엑시머레이저의 최대에너지는, 1 펄스 당 15J, 주파수는 20Hz이다. 상기 엑시머레이저를 사용한 경우, 기판 1장을 레이저 처리하는 동안, 1펄스마다의 에너지변동을 ±2.5% 이내에 둘 수 있어, 보다 균일한 결정화를 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 광도파로를 사용한 광학계를 사용하면, 피조사면에서의 빔 스폿의 위치가 레이저빔의 변동에 전혀 영향을 받지 않기 때문에, 광도파로와 VEL1520과 같은 매우 출력 안정성이 높은 레이저와를 조합하면, 대단히 균일한 레이저어닐링을 행하는 것이 가능해진다.
레이저빔의 조사는, 예를 들면, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 피조사면(208)을 탑재한 스테이지를 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로 주사시키면서 행한다. 이때, 피조사면에서의 빔 스폿의 에너지밀도나, 주사속도는, 실시자가 적절히 결정하면 된다. 에너지밀도는 200mJ/cm2∼1000mJ/cm2의 범위가 적당하다. 주사속도는, 직사각형 빔 스폿의 단축방향의 폭이 90% 정도 또는 그 이상으로 서로 중첩하는 범위에서 적당한 것을 고르면, 균일한 레이저 어닐링을 행할 수 있을 가능성이 높다. 최적의 주사속도는, 레이저발진기의 주파수에 의존하여, 상기 주파수에 비례한다고 생각하여도 된다.
이렇게 해서, 레이저어닐링공정이 종료한다. 상기 공정을 반복함으로써, 다수의 기판을 처리할 수 있다. 또한, 복수의 기판을 수납할 수 있는 기판 홀더와, 상기 기판을 상기 기판 홀더와 상기 스테이지의 사이를 자동운반하는 반송장치를 준비함으로써, 보다 효율적으로 기판을 처리하는 것이 가능해진다. 상기 기판을 이용하여, 예를 들면 액티브매트릭스형 액정표시장치를 공지의 방법에 따라서 제조할 수 있다.
상기한 예에서는, 레이저발진기로서 엑시머레이저를 사용한다. 엑시머레이저는, 코히어런트 길이가 수 ㎛로 대단히 작기 때문에, 상기 예의 광학계에 적합하다. 이하에 나타낸 레이저에는, 코히어런트 길이가 긴 것도 있지만, 그와 같은 레이저를 사용할 때는, 분할된 레이저빔을 합성하기 전에, 서로 광로차를 갖고서 합성하도록 하면 간섭의 발생을 억제할 수 있다. 또는, 광학계를 통과시키기 전에, 광 섬유 등을 통과시켜, 고의로 코히어런트 길이를 바꾸고 나서 호모게나이저에 도입하여 사용하여도 된다. YAG 레이저의 고조파나 유리레이저의 고조파를 사용하여도 마찬가지의 대출력을 얻을 수 있고, 또한 실리콘막에 레이저빔의 에너지가 잘 흡수되기 때문에 바람직하다. 실리콘막의 결정화에 적당한 다른 레이저발진기로서, YVO4레이저(고조파), GdVO4레이저(고조파), YLF 레이저(고조파), Ar 레이저 등이 있다. 이것들의 레이저빔의 파장은 실리콘막에 잘 흡수된다.
상기한 예에서는 비단결정 반도체막으로서 비정질실리콘막을 사용하였지만, 본 발명은 다른 비단결정 반도체에도 적용할 수 있다는 것을 용이하게 추측할 수 있다. 예를 들면, 비단결정 반도체막으로서 비정질 실리콘게르마늄막 등의 비정질구조를 갖는 화합물반도체막을 사용하여도 된다. 또는, 비단결정 반도체막으로서 다결정실리콘막을 사용하여도 된다.
[실시예 1]
도 3a 및 도 3b는 본 실시예에서 설명하는 광도파로를 사용한 광학계의 예를 나타낸다. 광도파로로서는, 라이트 파이프를 사용할 수 있다. 우선, 도 3a의 평면도에 관해서 설명한다. 레이저발진기(301)로부터 사출된 레이저빔은, 도 3a 및 도3b에서 화살표 방향으로 전파된다. 도 3a의 평면도에 있어서, 지면에 대하여 수직한 방향이 직사각형 빔 스폿의 단축방향이다.
우선, 레이저빔은, 구면렌즈(302a, 302b)에 의해 확대된다. 이 구성은, 레이저발진기(301)로부터 사출되는 빔 스폿이 충분히 큰 경우에는 필요하지 않다. 이때, 상기 구면렌즈 302a, 302b 등과 같은 빔 스폿의 형상을 확대하는 광학계를, 일반적으로 빔 확대기라고 부른다.
상기 빔 확대기에 의해서 확대된 레이저빔을, 제1 면이 곡률반경 194.25mm, 제2 면이 평면, 두께 20mm의 원통렌즈 303에 의해, 직사각형 빔 스폿의 장축방향으로 집중한다. 곡률반경의 부호는, 곡률중심이 렌즈면에 대하여 레이저빔의 사출측에 있을 때가 포지티브, 곡률중심이 렌즈면에 대하여 입사측에 있을 때를 네가티브로 한다. 또한, 렌즈면은 레이저빔이 입사하는 면을 제1 면, 사출하는 면을 제2면으로 한다.
마주 보는 한 쌍의 반사면(304a 및 304b)으로 이루어진 광도파로(304)를, 광도파로(304)의 입사구 위치가 원통렌즈(303)의 초점위치가 되도록 배치한다. 광도파로(304)에 입사한 레이저빔은, 광도파로(304)내에서 반사를 반복하여 에너지 분포가 균일화되어, 사출구에 도달한다. 광도파로(304)의 사출구에는, 직사각형 빔 스폿의 장축방향으로의 에너지분포가 균일한 면이 형성된다. 광도파로(304)는, 레이저빔의 진행방향의 길이가 200mm에서, 반사면간 거리를 2mm로 한다.
광도파로(304)의 사출구로부터 20mm의 위치에 배치하는 제1 면의 곡률반경이 9.7mm, 제2 면이 평면, 두께 5mm의 원통렌즈(305)에 의해, 광도파로(304)의 사출구에 형성된 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포가 균일한 면을 원통렌즈(305)의 후방 3600mm의 위치에 배치하는 피조사면(309)에 투영한다. 즉, 상기 균일한 면과, 피조사면(309)과는, 원통렌즈(305)에 대하여 공역 위치에 있다. 이에 따라, 직사각형 빔 스폿의 장축방향의 에너지분포가 균일화되어, 장축방향의 길이가 결정된다. 본 실시예에서는, 광도파로(304)로부터 사출하는 레이저빔을 피조사면(309)에 투영하는 렌즈에, 원통렌즈(305)를 사용하였지만, 수차를 보다 적게 하기 위해서 이중 원통렌즈를 사용하여도 된다. 이중 원통렌즈란, 2장의 원통렌즈로 구성되어 있는 렌즈를 말한다. 또는, 3장 이상의 렌즈로 구성되는 렌즈를 사용하여도 된다. 그것은 설계하는 계나 요구되는 사양에 의해 결정하여도 된다.
다음에, 도 3b의 측면도에 관해서 설명한다. 레이저발진기(301)로부터 사출된 레이저빔은, 구면렌즈(302a, 302b)로 이루어진 빔 확대기에 의해서 확대된다. 상기 빔 확대기에 의해서 확대된 레이저빔을, 원통렌즈 305의 후방 773.2mm에 배치된, 제1 면이 곡률반경 486mm, 제2 면이 평면, 두께 20mm의 원통렌즈 306에 의해, 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로 포커싱된다.
마주 보는 한 쌍의 반사면(307a, 307b)으로 이루어진 광도파로(307)를, 광도파로(307)의 입사구 위치가 원통렌즈(306)의 초점위치가 되도록 배치한다. 광도파로(307)에 입사한 레이저빔은, 광도파로(307)내에서 반사를 반복하여 에너지분포가 균일화되어, 사출구에 도달한다. 광도파로(307)의 사출구에는, 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로의 에너지분포가 균일한 면으로 형성된다. 광도파로(307)는 레이저빔의 진행방향의 길이가 250mm에서, 반사면간의 거리를 2mm로 한다.
광도파로 307의 사출구로부터 1250mm 후방에 배치한 이중 원통렌즈(308a, 308b)에 의해, 상기 이중 원통렌즈 후방 237mm에 배치한 피조사면(309)에, 광도파로 304의 사출구에 형성된 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로의 에너지분포가 균일한 면을 투영한다.
상기 이중 원통렌즈를 구성하는 1장의 원통렌즈는, 제1 면의 곡률반경이 125mm, 제2 면의 곡률반경이 77mm, 두께 10mm의 원통렌즈이고, 나머지 1장은 제1 면의 곡률반경이 97mm, 제2 면의 곡률반경이 -200mm, 두께 20mm의 원통렌즈이며, 2장의 원통렌즈의 간격은 5.5mm 이다. 이에 따라, 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로의 에너지분포의 균일화가 이루어져, 단축방향의 길이가 결정된다. 상기 이중 원통렌즈를 사용하지 않고, 광도파로(307)의 직후에 조사면을 배치하여도 상관없지만, 상기 이중 원통렌즈를 사용함으로써, 광학계와 조사면과의 사이에 거리가 확보될 수 있기 때문에, 공간적인 여유를 얻을 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 나타낸 광도파로를 사용한 광학계에 의해, 장축방향의 길이가 300mm, 단축방향의 길이 0.4mm의 에너지분포가 균일한 직사각형 빔 스폿을 형성할 수 있다. 도 4a에 광학설계소프트웨어로 행한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 4a는, 직사각형 빔 스폿의 중심에서 장축방향으로 ±200mm, 단축방향으로 ±0.3mm의 평면에 형성된 빔 스폿의 에너지분포를 나타낸 도면이다. 도 4b 및 도 4c는, 각각, 도 4a에서 나타낸 선 A, B에서의 에너지분포의 단면도로, 종축이, 레이저 강도(A.U.), 횡축이 길이(mm)이다. 도 4a에서, 빔 스폿의 형상은 직사각형과 아주 유사하고, 빔 스폿의 선폭은 300mm의 길이로 균일하다. 이것은 레이저조사에의해 균일한 어닐링을 약속한다.
본 실시예에서 나타낸 광도파로를 사용한 광학계를 이용하여, 예를 들면 실시예에 따른 방법으로써, 반도체막의 레이저어닐링을 행한다. 상기 반도체막을 이용하여 예를 들면, 액티브매트릭스형 액정표시장치를 제조할 수 있다. 상기 제조는, 실시자가 공지의 방법에 따라서 행하여도 된다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 상기 실시형태에 기재한 광학계와는 별도의 광학계의 예를 든다. 도 5a 및 도 5b는 본 실시예에서 설명하는 광학계의 예를 나타낸다. 이때, 광도파로로서는, 라이트 파이프를 사용할 수 있다. 아울러, 도 5a 및 도 5b에서는, 도3a 및 도 3b의 것과 같은 부분은 동일한 부호로 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b에서 레이저빔은, 광도파로 504, 507를 지나갈 때 이외는, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 광학계와 완전히 동일한 광로를 지난다. 각 광도파로 504, 507는, 광도파로 304와 마찬가지로 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는다. 광도파로 304는 마주 보는 한 쌍의 반사면간 공간이 중공인 한편, 광도파로 504, 507이 마주 보는 한 쌍의 반사면간 공간은, 굴절률 "n"(>1)의 매질로 채워져 있다. 이 점에서 양자는 다르다. 광 섬유와 마찬가지의 원리에 의해, 레이저빔이 임계각 이상의 각도로 상기 광도파로 504, 507에 입사하면, 반사면에서 레이저빔은 전반사한다. 예를 들면, 재질이 석영(굴절률 1.5정도)인 광도파로를 공기중에 배치함으로써 광도파로와 공기와의 계면에서 전반사면을 갖는 광도파로가 실현가능해진다. 상기와 같은 광도파로를 사용한 경우, 레이저빔의 투과율은 전반사하지 않은 경우와 비교하여 대단히 높아진다. 따라서, 보다 효과적으로 레이저발진기(301)로부터의 레이저빔을 피조사면(309)에 전파할 수 있다.
이때, 도 5a 및 도 5b의 광도파로 504, 507 대신에, 다층구조의 광도파로를 사용하여도 된다. 대표적으로는, 도 7a에서 나타낸 것과 같은 2개의 재질로 이루어지고, 외측의 재질 701(예를 들면, 석영)의 굴절률보다도 내측의 재질 702(예를 들면, 게르마늄을 포함하는 석영))의 굴절률쪽이 높은 광도파로를 사용할 수도 있다.
도 7b는 도 7a에서 나타낸 광도파로의 (A)-(A')에서의 단면도를 나타낸다. 또한, 도 7c는 도 7b의 반사면의 확대도를 나타낸다. 레이저빔(703)의 입사각도 θ가 임계각 θ0이상의 각도로 상기 광도파로에 입사하면, 마주 보는 한 쌍의 반사면 사이에서 입사광은 전반사된다.
이때, 광도파로 504, 507에 레이저빔을 입사할 때에, 상기 광도파로의 입사면에서의 레이저빔의 반사율을 억제하기 위해서, 상기 입사면에 반사율을 억제하는 코팅을 적당한 때에 시행하여도 된다.
도 5a 및 도 5b에 나타낸 광학계에 의해, 장축방향의 길이가 300mm 및 단축방향의 길이가 0.4mm인 에너지분포가 균일한 직사각형 빔 스폿을 형성할 수 있다.
본 실시예에서 나타낸 광학계를 이용하여, 예를 들면 상기 실시형태에 따른 방법으로써, 반도체막의 레이저어닐링을 행한다. 상기 반도체막을 이용하여 예를 들면, 액티브매트릭스형 액정표시장치 또는 발광장치를 제조할 수 있다. 상기 제조는, 실시자가 공지의 방법에 따라서 행하여도 된다.
본 발명이 개시하는 레이저 조사장치는, 광도파로를 갖는 빔 호모게나이저를 구비한다. 상기 광도파로는, 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖고, 직사각형 빔 스폿의 장축방향으로의 에너지분포를 피조사면에서 균일화할 수 있다.
본 발명이 개시하는 광도파로를 사용한 직사각형 빔 스폿을 형성하는 빔 호모게나이저를 사용하면, 높은 제조정밀도가 요구되는 광학렌즈를 사용하지 않고, 장축방향의 에너지분포가 균일한 직사각형 빔 스폿을 피조사면에서 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 광도파로는, 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로 작용하여, 그 방향에서의 에너지분포도 피조사면에서 균일화할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다. 이 빔 호모게나이저를 사용한 레이저 조사장치로부터 사출되는 직사각형의 빔 스폿을, 반도체막에 직사각형 빔 스폿의 단축방향으로 주사하면, 빔 스폿의 에너지분포의 불균일성으로 인한 결정성 불균일성을 억제할 수 있어, 기판면내의 결정성의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명을, 저온 폴리실리콘 TFT의 양산라인에 적용하면, 동작특성이 높은 특성을 갖는 TFT를 효율적으로 생산할 수 있다. 또한, 상기 저온 폴리실리콘을, 액정표시장치 또는 유기 EL소자로 대표되는 발광소자를 사용한 발광장치에 적용하면, 표시 얼룩짐이 매우 적은 표시장치를 제조하는 것이 가능해진다.

Claims (48)

  1. 일 방향으로 선형 형상의 빔 스폿의 에너지 분포를 균일화하고,
    마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는 광도파로를 포함한 광학계를 구비하고,
    상기 일 방향은 상기 선형 형상의 장축방향이고,
    레이저빔은, 상기 광도파로의 일 단부에 입사되고 그 광도파로의 타 단부로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광도파로는, 라이트 파이프인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 10 이상인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 100 이상인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  5. 일 방향으로 선형 형상의 빔 스폿의 에너지 분포를 균일화하고,
    마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는 광도파로와, 상기 피조사면에, 상기 광도파로에 의해 형성된 에너지분포가 균일한 면을 확대 및 투영하는 적어도 한 개의 원통렌즈를 포함한 광학계를 구비하고,
    상기 일 방향은 상기 선형 형상의 장축방향이고,
    레이저빔은, 상기 광도파로의 일 단부에 입사되고 그 광도파로의 타 단부로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광도파로는, 라이트 파이프인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 10 이상인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 100 이상인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  9. 제 1 방향으로 피조사면에 형성된 빔 스폿의 에너지분포를 균일화하고, 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는 광도파로를 구비한 제 1 광학계와,
    상기 제 1 방향에 수직하는 제 2 방향으로 빔 스폿의 에너지분포를 균일화하고, 원통렌즈 어레이를 갖는 제 2 광학계를 구비하고,
    상기 빔 스폿은 선형 형상이고,
    상기 제 1 방향은 선형 형상의 장축방향이고 상기 제 2 방향은 선형 형상의 단축방향이며,
    레이저빔은, 상기 광도파로의 일 단부에 입사되고 그 광도파로의 타 단부로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광도파로는, 라이트 파이프인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 10 이상인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 100 이상인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  13. 제 1 방향으로 피조사면에 형성된 빔 스폿의 에너지분포를 균일화하는 제 1 광학계와,
    상기 제 1 방향에 수직하는 제 2 방향으로 빔 스폿의 에너지분포를 균일화하는 제 2 광학계를 구비하고,
    상기 빔 스폿은 선형 형상이고,
    상기 제 1 방향은 선형 형상의 장축방향이고 상기 제 2 방향은 선형 형상의 단축방향이며,
    상기 제 1 및 제 2 광학계 각각은, 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는 광도파로를 구비하고,
    레이저빔은, 상기 광도파로의 일 단부에 입사되고 그 광도파로의 타 단부로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광도파로는, 라이트 파이프인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 10 이상인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 100 이상인 것을 특징으로 하는 빔 호모게나이저.
  17. 레이저발진기와,
    적어도 일 방향으로 피조사면의 직사각형 빔 스폿의 에너지 분포를 균일화하는 빔 호모게나이저를 구비하고,
    상기 일 방향은 상기 직사각형의 장축방향이고,
    상기 빔 호모게나이저는 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는 광도파로를 구비하고,
    레이저빔은, 상기 광도파로의 일 단부에 입사되고 그 광도파로의 타 단부로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 광도파로는, 라이트 파이프인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, 엑시머레이저, YAG 레이저, 또는 유리레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, YVO4레이저, GdVO4레이저, YLF레이저, 또는 Ar레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 10 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 100 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  23. 레이저 발진기와,
    제 1 방향으로 피조사면의 빔 스폿의 에너지분포를 균일화하는 제 1 광학계와, 상기 제 1 방향에 수직하는 제 2 방향으로 빔 스폿의 에너지분포를 균일화하고, 원통렌즈 어레이를 갖는 제 2 광학계를 포함한 빔 호모게나이저를 구비하고,
    상기 빔 스폿은 선형 형상이고,
    상기 제 1 방향은 선형 형상의 장축방향이고 상기 제 2 방향은 선형 형상의 단축방향이며,
    상기 제 1 광학계는, 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는 광도파로를 구비하고,
    레이저빔은, 상기 광도파로의 일 단부에 입사되고 그 광도파로의 타 단부로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 광도파로는, 라이트 파이프인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, 엑시머레이저, YAG 레이저, 또는 유리레이저인 것을특징으로 하는 레이저 조사장치.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, YVO4레이저, GdVO4레이저, YLF레이저, 또는 Ar레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 10 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 100 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  29. 레이저 발진기와,
    제 1 방향으로 피조사면의 빔 스폿의 에너지분포를 균일화하는 제 1 광학계와, 상기 제 1 방향에 수직하는 제 2 방향으로 빔 스폿의 에너지분포를 균일화하는 제 2 광학계를 포함한 빔 호모게나이저를 구비하고,
    상기 빔 스폿은 선형 형상이고,
    상기 제 1 방향은 선형 형상의 장축방향이고 상기 제 2 방향은 선형 형상의 단축방향이며,
    상기 제 1 및 제 2 광학계 각각은, 마주 보는 한 쌍의 반사면을 갖는 광도파로를 구비하고,
    레이저빔은, 상기 광도파로의 일 단부에 입사되고 그 광도파로의 타 단부로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 광도파로는, 라이트 파이프인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, 엑시머레이저, YAG 레이저, 또는 유리레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, YVO4레이저, GdVO4레이저, YLF레이저, 또는 Ar레이저인것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 10 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  34. 제 29 항에 있어서,
    상기 빔 스폿의 종횡비는, 100 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  35. 제 29 항에 있어서,
    상기 레이저 조사장치는, 피조사면을 상기 빔 스폿에 관하여 이동시키는 이동 스테이지를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 레이저 조사장치는, 상기 피조사면을 상기 이동 스테이지로 운반하는 반송장치를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  37. 기판 상에 비단결정 반도체막을 형성하는 공정과,
    상기 비단결정 반도체막에 관하여 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 레이저발진기에서 발생시킨 레이저빔에 의해 상기 비단결정 반도체막을 조사하는 공정을 포함하고,
    상기 레이저 빔은 원통렌즈 어레이 및 광도파로를 갖는 광학계를 통해 선형 형상으로 정형되고,
    상기 원통렌즈 어레이는 상기 선형 빔 스폿에 관해 단축방향으로 작용하고,
    상기 광도파로는 상기 선형 빔 스폿에 관해 장축방향으로 작용하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    라이트 파이프를 상기 광도파로로서 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, 엑시머레이저, YAG 레이저, 또는 유리레이저인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, YVO4레이저, GdVO4레이저, YLF레이저, 또는 Ar레이저인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  41. 제 37 항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 종횡비는, 10 이상을 갖도록 정형하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  42. 제 37 항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 종횡비는, 100 이상을 갖도록 정형하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  43. 기판 상에 비단결정 반도체막을 형성하는 공정과,
    상기 비단결정 반도체막에 관하여 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 레이저발진기에서 발생시킨 레이저빔에 의해 상기 비단결정 반도체막을 조사하는 공정을 포함하고,
    상기 레이저 빔은 원통렌즈 어레이 및 적어도 제 1 광도파로 및 제 2 광도파로를 갖는 광학계를 통해 선형 형상으로 정형되고,
    상기 제 1 광도파로는 상기 선형 빔 스폿에 관해 장축방향으로 작용하고,
    상기 제 2 광도파로는 상기 선형 빔 스폿에 관해 단축방향으로 작용하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    라이트 파이프를 상기 광도파로로서 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, 엑시머레이저, YAG 레이저, 또는 유리레이저인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  46. 제 43 항에 있어서,
    상기 레이저발진기는, YVO4레이저, GdVO4레이저, YLF레이저, 또는 Ar레이저인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  47. 제 43 항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 종횡비는, 10 이상을 갖도록 정형하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  48. 제 43 항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 종횡비는, 100 이상을 갖도록 정형하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
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