KR20050007141A

KR20050007141A - 결정화 장치, 결정화 방법

Info

Publication number: KR20050007141A
Application number: KR1020040052525A
Authority: KR
Inventors: 마츠무라마사키요; 타니구치유키오
Original assignee: 가부시키가이샤 에키쇼센탄 기쥬쓰 가이하쓰센타
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2005-01-17
Also published as: CN100395866C; JP2005032847A; CN1577728A

Abstract

결정화 장치는 조명광학계(2)와, 이 조명광학계로부터의 광 빔을 소정의 광 강도분포로 광 변조하는 위상 시프터(1)를 구비하며, 광 변조된 광 빔을 다결정 반도체막 또는 비정질 반도체막(4)에 조사하여 결정화 반도체막을 생성한다. 상기 조명광학계(2)는 단면이 비원형상인 광 빔을 사출한다. 이 조명광학계로부터의 광 빔과, 상기 위상 시프터를 광 빔의 광축을 중심으로 하여 광학적으로 상대 회전시키기 위한 회전기구(3)가 조명광학계와 위상 시프터 사이에 설치되어 있다.

Description

결정화 장치, 결정화 방법{Crystallizing Apparatus and Method}

본 발명은, 위상 시프터 등의 위상 시프터를 사용하여 소정의 광 강도분포를 가지도록 광 변조된 광 빔을 비결정 반도체막에 조사시켜 이 막을 결정화하는 광 결정화 장치 및 결정화 방법에 관한 것이다.

종래, 예를 들어 액정표시장치(Liquid-Crystal-Display:LCD)의 화소에 인가하는 전압을 제어하는 스위칭 소자 등에 이용되는 박막 트랜지스터(Thin-Film-Transistor:TFT)는 비정질 실리콘(amorphous-Silicon)층과 다결정 실리콘(poly-Silicon)층에 형성되어 있다.

다결정 실리콘층은 비정질 실리콘층보다도 전자 또는 정공의 이동도가 높다. 따라서, 다결정 실리콘층에 트랜지스터를 형성한 경우, 비정질 실리콘층에 형성하는 경우보다도 스위칭 속도가 빨라지고, 나아가서는 디스플레이의 응답이 빨라진다. 또, 주변 LSI를 박막 트랜지스터로 구성하는 것이 가능해진다. 또한, 다른 부품의 설계마진을 줄이는 등의 이점이 있다. 또, 드라이버회로나 DAC 등의 주변회로는 디스플레이에 조입되는 경우에 이들의 주변회로를 보다 고속으로 동작시킬 수 있다.

다결정 실리콘은 결정립의 집합으로 이루어져, 단결정 실리콘에 비하면 전자나 정공과 같은 캐리어의 이동도가 낮다. 이와 같은 다결정 실리콘에 형성된 다수의 박막 트랜지스터는 채널부에 있어서의 결정립계수의 불규칙이 문제가 된다. 그래서, 최근 캐리어의 이동도를 향상시키고 또 채널부에서의 결정립계수의 불규칙을 없애기 위해서 대입경의 결정화 실리콘을 생성하는 결정화 방법이 제안되고 있다.

이러한 종류의 결정화 방법으로서, 다결정 반도체막 또는 비정질 반도체막(비결정 반도체 박막)과 평행하게 근접시킨 위상 시프터에 엑시머 레이저 광을 조사하여 결정화 반도체막을 생성하는 「위상제어 ELA(Excimer Laser Annealing)법」이 알려져 있다. 위상제어 ELA법의 상세한 설명은, 예를 들면, 표면과학 Vol.21, No.5, 2000 pp.278-287에 개시되어 있다.

위상제어 ELA법에서는, 위상 시프터의 위상 시프트부에 대응하는 점에 있어서 광 강도가 최소인 역피크 패턴(중심에 있어서 광 강도가 최소이고 주위를 향하여 광 강도가 급격하게 증대하는 패턴)의 광 강도분포를 발생시켜, 이 역피크 패턴의 광 강도분포를 가지는 광을 비결정 반도체막에 조사한다. 그 결과, 광 강도분포에 따라서 이 반도체막의 용융영역에 온도구배가 발생하여, 광 강도가 최소인 점에 대응하여 최초로 응고하는 부분에 결정핵이 형성되어, 그 결정핵으로부터 주위를 향하여 결정이 가로방향으로 성장(이후, '측면성장' 또는 '측면방향성장'이라 부른다)함으로써 비교적 대입경의 단결정립이 생성된다.

일본특허공개 2000-306859호 공보에는, 위상 시프트 마스크(위상 시프터)를 통해서 발생시킨 역피크 패턴의 광 강도분포를 가지는 광을 반도체막에 조사하여 결정화를 행하는 기술이 개시되어 있다.

종래 기술에 있어서 일반적으로 이용되는 위상 시프터는 1차원 패턴의 라인형 위상 시프터로서, 한 방향을 따라서 서로 번갈아 반복되는 2개의 두께가 다른 직사각형상의 영역으로 구성되며, 이 2개의 영역 사이에는 예를 들면 180도의 위상차가 부여되어 있다. 라인형 위상 시프터를 이용한 경우, 위상 시프터의 위상 시프터선(위상의 경계선)에 대응하는 선영역에 있어서 광 강도가 최소인 대략 V자형의 광 강도분포가 얻어진다.

이 경우, 대략 V자형의 광 강도분포에 있어서 광 강도가 가장 작은 영역 또는 그 근방이 결정핵의 형성점 즉 결정성장 개시점이 되어, 이 결정성장 개시점으로부터 대략 V자형의 광 강도구배(나아가서는 온도구배)의 방향으로 결정이 측면성장한다. 따라서, 결정핵으로부터의 충분한 측면방향의 결정성장을 실현하여 대입경의 결정립을 충전률이 높은 어레이형상으로 생성하는 데에는, 가능한 한 정리된 V자형이 연속된 광 강도분포가 되도록 조정할 필요가 있다.

본 발명은, 위상 시프터에 의해 얻어지는 광 강도분포를 비교적 정돈되고 또 연속된 V자 형태로 조정함으로써 결정핵으로부터의 충분한 길이의 측면방향의 결정성장을 실현하여 대입경의 결정화 반도체막을 생성할 수 있는 결정화 장치 및 결정화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관련된 결정화 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 2는 도 1의 장치에 있어서의 조명광학계와 위상 시프터 사이의 주요부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 3은 라인형 위상 시프터를 통해서 피처리기판의 표면상에 V자형의 광 강도분포가 형성되는 원리를 개념적으로 설명하는 도면이다.

도 4는 라인형 위상 시프터를 통해서 피처리기판의 표면상에 어레이화된 V자형의 광 강도분포가 형성되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 5(a) 및 도 5(b)는 본 실시형태에서의 기본적인 작용을 설명하는 도면이다.

도 6은 도브프리즘의 회전에 의해 위상 시프터의 패턴과 조명광학계의 출사동공(2차광원)이 광학적으로 상대 회전하는 모습을 설명하는 도면이다.

도 7은 본 실시형태의 제1수치 실시예에 있어서 피처리기판의 표면에 형성되는 광 강도분포를 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 8은 본 실시형태의 제2수치 실시예에 있어서 피처리기판의 표면에 형성되는 광 강도분포를 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 9는 본 실시형태의 제3수치 실시예에 있어서 피처리기판의 표면에 형성되는 광 강도분포를 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 10은 도 1의 실시형태의 변형예에 관련된 결정화 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 11(a) 내지 도 11(e)는 본 실시형태의 결정화 장치를 이용하여 전자 디바이스를 제작하는 공정을 도시하는 공정 단면도이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1양태에서는, 조명광학계와, 이 조명광학계로부터의 광 빔을 소정의 광 강도분포로 광 변조하는 위상 시프터를 구비하고, 광 변조된 광 빔을 다결정 반도체막 또는 비정질 반도체막에 조사하여 결정화 반도체막을 생성하는 결정화 장치로서, 상기 조명광학계는 단면이 비원형상인 광 빔을 사출하고, 이 조명광학계로부터의 광 빔과 상기 위상 시프터를 광 빔의 광축을 중심으로 하여 광학적으로 상대 회전시키기 위한 회전기구를 또한 구비하는 결정화 장치를 제공한다.

본 발명의 제2양태에서는, 조명광학계로부터 사출된 광 빔을 위상 시프터를 통해서, 소정의 광 강도분포를 가지는 광 빔으로 하여, 비결정 반도체막에 조사하여 결정화 반도체막을 생성하는 결정화 방법으로서, 상기 조명광학계로부터 사출되는 광 빔은 비원형상의 단면을 가지며, 상기 비결정 반도체막에 있어서 소망의 광 강도분포를 얻기 위해서 상기 위상 시프터와 상기 비원형상 단면의 광 빔을 광축을 중심으로 하여 광학적으로 상대 회전시키는 결정화 방법이 제공된다.

상기 제1 및 제2양태에서는, 조명광학계로부터의 예를 들면 장방형 또는 타원형의 광 빔과, 예를 들면 라인형 위상 시프터를 광 빔의 광축을 중심으로 하여 광학적으로 상대회전(광 빔과 위상 시프터 중 어느 한 쪽, 또는 양자를 다른 각도에서 회전)시킴으로써, 광량을 손실하는 일 없이 위상 시프터로의 입사광속의 최대입사각을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 위상 시프터로의 입사광속의 최대입사각도를 적절히 변화시켜 위상 시프터에 의해 얻어지는 광 강도분포를 소망의 V자 형태로 조정할 수 있다. 그 결과, 결정핵으로부터의 충분한 길이의 측면방향의 결정성장을 실현하여 대입경의 결정화 반도체막을 생성할 수 있다.

상기 양태에 있어서, 상기 조명광학계는, 상기 광축에 대해서 회전 비대칭인 형상을 가지며, 상기 단면이 비원형상인 광 빔을 사출하는 광원을 가지는 것이 바람직하다. 또, 상기 위상 시프터를 광 빔의 광축을 중심으로 하여 광학적으로 상대 회전시키기 위해서 상기 조명광학계와 상기 위상 시프터 사이의 광 경로 중에 배치되어 상기 광축 주위에 회전가능한 도브프리즘을 사용하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해 소형으로 간단한 구성을 가지는 회전기구를 실현할 수 있다.

바람직하게는, 상기 다결정 반도체막 또는 상기 비정질 반도체막(즉, 비결정 반도체막)과 상기 위상 시프터 사이의 광 경로 중에 배치된 결상광학계를 또한 구비하고, 상기 반도체막은 상기 위상 시프터와 광학적으로 공역인 면으로부터 상기 결상광학계의 광축을 따라서 소정 거리만큼 떨어져 설정되어 있다. 대신에, 반도체막과 상기 위상 시프터의 출사면은 서로 거의 평행하게 또 근접하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 조명광학계는 바람직하게는 에너지 광을 사출하는 1차광원과, 이 1차광원과 상기 비원형 광학소자 사이에 배치되어, 에너지 광이 상기 위상 시프터에 입사하는 입사각을 균일화하는 제1호모지나이저와, 에너지 광이 상기 위상 시프터에 입사하는 에너지 광의 광 강도를 균일화하는 제2호모지나이저를 구비하며, 이들 제1 및 제2호모지나이저는 상기 1차원 광원으로부터의 에너지 광을 단면이 비원형인상기 에너지 선으로 변환하여 사출하는 2차광원을 구성하고 있다.

상기 기술에 의해, 결정핵으로부터의 충분한 측면성장을 실현하여 얻어진 대입경의 결정화 반도체막에 의거하여 양호한 반도체 디바이스나 액정표시 디바이스 등을 제조할 수 있다.

본 발명에서 "단면이 비원형상인 광 빔"이란, 광축을 대칭축으로 하여 비대칭인 단면인 광 빔을 가르키며, 완전히 둥근 빔 이외의 빔을 가르키고 있다.

본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관련된 결정화 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 또, 도 2는 도 1의 장치에 있어서의 조명광학계와 위상 시프터와의 사이에 설치되는 광학계의 주요부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 이들 도면에 있어서, 동일 구성요소에는 동일 부호를 부여하여 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1을 참조하면, 본 실시형태의 결정화 장치는 1차원 패턴의 라인형 위상 시프터(1)를 조명하기 위한 조명광학계(2)를 구비하고 있다. 이 조명광학계(2)는 1차광원으로서 피결정화 처리층 예를 들어 비정질 실리콘층이 높은 광 흡수 특성을 보이는 파장의 에너지 광, 예를 들어 248nm의 파장을 가지는 광을 공급하는 KrF 엑시머 레이저 광원(2a)을 구비하고 있다. 또한, 광원(2a)으로서는 비정질 실리콘층의 광 흡수 특성이 좋은 파장을 출사하는 예를 들어 XeCl 엑시머 레이저 광원, ArF 엑시머 레이저 광원이나 YAG 레이저 광원과 같은 다른 적당한 광원 또는 이 외의 에너지 선을 사출하는 광원도 이용할 수 있다.

광원(2a)으로부터 사출된 예를 들어 원형의 단면을 가지는 레이저 광은, 빔 익스펜더(2b)를 통해서 확대된 후, 제1 플라이 아이렌즈(2c)에 입사한다. 제1 플라이 아이렌즈(2c)는 예를 들면 복수의 소형 평볼록렌즈를 광축에 직교하는 방향으로 세로와 가로에 같은 수(같은 길이)로 배치된 평면구조를 가진다.

이 결과, 제1 플라이 아이렌즈(2c)의 후측 초점면에는 복수의 소광원이 형성되어, 이들 복수의 소광원으로부터의 각각의 광속은 제1 콘덴서 광학계(2d)를 통해서, 제2 플라이 아이렌즈(2e)의 입사면을 중첩적으로 조명한다. 제2 플라이 아이렌즈(2e)는 예를 들어 복수의 양볼록렌즈를 종횡으로 또 조밀하게 배치함으로써 구성되어 있다. 이 제2 플라이 아이렌즈(2e)는 뒤에서 설명하는 바와 같이, 제1 플라이 아이렌즈(2c)와는 달리 세로방향과 가로방향에서는 양볼록렌즈의 수를 다르게 하여, 세로길이와 가로길이를 달리하고 있다. 이 결과, 제2 플라이 아이렌즈(2e)의 후측 초점면(즉 조명광학계(2)의 출사동공 또는 그 근방)에는 제1 플라이 아이렌즈(2c)의 후측 초점면보다도 많은 소광원(2f)이 형성된다. 이들 소광원(2f)으로부터 사출된 광 플럭스는 제2 콘덴서 광학계(2g)를 통과함으로써 단면이 비원형인 광 빔으로 정형되어 조명광학계(2)로부터 사출된다. 이렇게 하여, 제1 및 제2 플라이 아이렌즈(2c, 2e)와 제2 콘덴서 광학계(2g)로 2차 광원을 구성하고 있다. 여기서 2차광원이란, 광원(2a) 자체를 1차광원으로 생각한 경우의 정의로, 위상 시프터로부터 광원 방향을 봤을 때의 등가적인 광원으로 정의한다. 전형적인 조명학계의 경우에는 그 조명광학계의 출사동공과 일치한다.

제2 플라이 아이렌즈(2e)의 후측 초점면에 형성된 2차광원(2f)으로부터의 광속은 제2 콘덴서 광학계(2g)를 통해서 위상 시프터(1)를 조명한다. 여기서, 제1 플라이 아이렌즈(2c) 및 제1 콘덴서 광학계(2d)는 제1호모지나이저를 구성하며, 이 제1호모지나이저에 의해 광원(2a)으로부터 공급된 레이저 광에 대해서 위상 시프터(1)의 위상 시프트면 상에서의 입사각도에 관한 균일화가 도모된다.

또, 제2 플라이 아이렌즈(2e) 및 제2 콘덴서 광학계(2g)는 제2호모지나이저를 구성하며, 이 제2호모지나이저에 의해 제1호모지나이저로부터의 입사각도가 균일화된 레이저 광에 대해서 위상 시프터(1)의 위상 시프트면 상에서의 면내 각 위치에서의 광 강도에 관한 균일화가 도모된다. 위상 시프터(1)의 위상 시프트면(본 실시형태에서는 광 사출면)은, 제2 콘덴서 광학계(2g)의 후측 초점면에 설정되어 있다. 이들 호모지나이저는 제1 호모지나이저로 광 강도의 균일화를 행하고, 제2 호모지나이저로 위상 시프터(1)로의 입사각도의 균일화를 하도록 구성해도 좋다.

본 실시형태에서는 도 2에 상세하게 도시하는 바와 같이, 조명광학계(2)와 위상 시프터(1) 사이의 광 경로 중에 광축(AX) 주위에(광축(AX)을 중심으로 하여) 회전가능한 비원형 광학소자, 예를 들어 도브프리즘(3)이 배치되어 있다. 이 도브프리즘(3)은 투명체로 이루어지며 사다리꼴 프리즘 또는 영상회전 프리즘이라고도 불리는 광학소자이다. 이렇게 하여, 조명광학계(2)와 위상 시프터(1) 사이의 광 경로 중에 배치되어 광축(AX) 주위에 회전 가능한 도브프리즘(3)은, 위상 시프터(1)와 2차광원(2f)으로부터의 사출광 빔(레이저 광)을 광축(AX)을 중심으로 하여 광학적으로 상대 회전시키기 위한 회전기구를 구성하고 있다. 위상 시프터(1)의 상세한 설명은 뒤에서 설명한다. 위상 시프터(1)를 통과한 레이저 광은 피처리기판(4)의표면에 소정의 광 강도분포를 가지고 입사한다. 피처리기판(4)은 예를 들면 액정 디스플레이용 판 글래스의 위에 화학기상성장법(CVD)에 의해 하지절연막 및 비정질 실리콘막, 광흡수 절연막이 순차 형성된 것이다. 피처리기판(4)은 진공 척이나 정전 척 등에 의해 기판 스테이지(5) 상에 있어서 미리 정해진 소정의 위치에 위치 결정되어 보전되어 있다.

도 3은 라인형 위상 시프터(1)를 통해서 피처리기판(4)의 표면상에 V자형의 광 강도분포가 형성되는 원리를 개념적으로 설명하는 도면이다. 또, 도 4는 라인형 위상 시프터(1)를 통해서 피처리기판(4)의 표면 상에 어레이화된 V자형의 광 강도분포가 형성되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 0도(광축(AX)에 평행한 방향)와 최대 입사각(θ)과의 사이에서 여러가지 입사각도를 가지는 광속이 라인형 위상 시프터(1)에 입사하는 상태가 도시되어 있다. 이 경우, 도면 중 파선으로 도시하는 바와 같이 입사각도가 0도인 광속(31)에 의해 위상 시프터(1)에서 거리(d)만큼 간격를 둔 피처리기판(4)의 표면상에는 위상 시프터(1)의 위상 시프트선(1a)에 대응하는 위치를 중심으로 하는 역피크 패턴상의 광 강도분포(32)가 형성된다.

한편, 도면 중 실선으로 도시하는 바와 같이 입사각도가 θ로 위상 시프터에 입사한 광속(33)에 의해 피처리기판(4)의 표면상에는 위상 시프트선(1a)에 대응하는 위치로부터 위상 시프터(1)의 피치방향으로 거리(d×θ)만큼 가로이동한 위치를 중심으로 하는 역피크 패턴상의 광 강도분포(34)가 형성된다. 여기서, 광 강도분포(32)와 광 강도분포(34)는 서로 거의 같은 역피크 패턴상의 광 강도분포이다. 따라서, 0도와 최대 입사각도(θ)와의 사이에서 여러 입사각도를 가지는 광속에 의거하여 피처리기판(4)의 표면상에 형성되는 광 강도분포는 입사각도가 0도인 광속(31)에 의해 얻어지는 역피크 패턴상의 광 강도분포(32)를 거리(d×θ)까지의 사이에서 여러 거리만큼 가로이동한 역피크 패턴상의 광 강도분포가 서로 겹침으로써 얻어진다.

이렇게 하여 라인형 위상 시프터(1)를 통해서 피처리기판(4)의 표면상에는, 위상 시프터(1)의 위상 시프트선(1a)에 대응하는 위치에 있어서 광 강도가 가장 작고 또 위상 시프터의 피치방향에 대응하는 방향을 따라서 광 강도가 증대하는 대략 V자형의 광 강도분포(35)가, 바람직한 조건에서는 형성된다. 이 경우, V자형의 광 강도분포(35)에 있어서 광 강도가 가장 작은 영역 또는 그 근방이 결정핵의 형성점 즉 결정성장 개시점이 되어, 이 결정성장 개시점으로부터 V자형의 광 강도구배(나아가서는 온도구배)의 방향으로 결정이 측면성장한다.

여기서, V자형의 광 강도분포(35)에 있어서의 광 강도의 최대값을 1로 규격화했을 때의 광 강도의 최소값 즉 α값이 중요해진다. α값이 너무 커지면 광 강도의 최소점을 결정성장 개시에 적합한 강도로 한 경우, 광 강도의 구배를 크게 할 수 없으므로 큰 결정립을 생성할 수 없다. 역으로, α값이 너무 작아지면, 광 강도의 최소점을 결정성장 개시에 적합한 강도로 한 경우, 광 강도의 최대점에서는 어블레이션이 발생하여 결정핵이 파괴되어 버린다. 또 광 강도의 최대값을 어블레이션이 발생하지 않는 강도로 설정한 경우에는 아몰퍼스영역이 커지므로 위상 시프트선(1a)이 일정 피치로 배치되는 것을 생각하면, 대입경의 결정을 얻는 것이 곤란해진다. 이와 같이, 결정핵을 확실하게 생성하여 대입경의 결정으로 성장시키는 데는 α값을 모든 조건에 의해 정해지는 최적값으로 설정할 필요가 있다.

또, 결정핵으로부터의 충분한 측면방향의 결정성장을 실현하여 대입경의 결정립을 충전률이 높은 어레이형상(위상 시프터선(1a)에 따르는 방향과 이 방향에 직교하는 방향, 즉 측면방향으로 결정립이 늘어선 상태)으로 하는 데는, 측면방향에 대해서는 도 4에 도시하는 바와 같이 서로 이웃하는 2개의 V자형의 광 강도분포가 크게 이간하지 않고 거의 접하도록(연속하도록) V자형의 광 강도분포를 어레이화할 필요가 있다. α값 및 V자형의 광 강도분포의 어레이화를 최적화하는 데는 사용하는 레이저 광의 인플루언스 등의 조건에 대응시켜, 위상 시프터(1)에 대한 광속의 최대 입사각(θ)을 조정하여 최적할 필요가 있다. 최대 입사각(θ)이 최적값보다도 작으면 가로이동이 너무 작아져 α값이 최적값보다도 작아지는 경향이 있다.

또, 최대입사각(θ)이 최적값보다도 크면, 가로 이동이 너무 커져 α값이 최적값보다도 커지는 경향이 있다. 또한, 최대입사각(θ)이 최적값보다도 작으면 서로 이웃하는 2개의 V자형의 광 강도분포가 이간하여 결정립을 충전률이 높은 어레이형상으로 생성할 수 없게 되는 경향이 있다. 이와 같이, 위상 시프터(1)에 대한 광속의 최대입사각(θ)을 조정하여 최적화함으로써, 위상 시프터(1)에 의해 얻어지는 광 강도분포를 소망의 연속된 V자 형태로 조정할 수 있다.

또한, 위상 시프터(1)에 대한 광속의 최대입사각(θ)을 조정하는 데는, 예를 들어 조명광학계(2)를 다시 짜는 방법이나, 조명광학계(2)의 출사동공에 가변 개구조리개를 삽입하는 방법 등을 생각할 수 있다. 그러나, 조명광학계(2)를 다시 짜는 방법은 다시 짜기 위한 복잡한 구성이 필요해져 현실적이지는 않다. 한편, 가변 개구조리개를 이용하는 방법은 조리개를 통과할 즈음에 광량 손실이 발생하여 V자형의 광 강도분포에 있어서의 광 강도가 전체적으로 저하해버린다는 불편이 있다. 또, 조명계에 플라이 아이렌즈를 이용한 경우에는, 유한개의 실질적인 면광원에 의해 2차광원(2f)이 구성되므로 가변 개구조리개를 이용하는 방법에서는 광속의 최대입사각(θ)을 연속적으로 변화시킬 수 없다는 단점도 있다.

본 실시형태에서는, 1차원 패턴(서로 평행한 직선형상의 위상 시프트선)의 라인형 위상 시프터(1)를 이용하고 있으므로, 광속의 입사각도 성분 중 V자형의 광 강도분포의 형성에 영향을 미치는 것은 라인형 위상 시프터(1)의 1차원 패턴의 피치(위상 시프트선 간격) 방향을 따른 입사각도 성분만이다. 그래서, 본 실시형태에서는 조명광학계(2)의 출사동공(50)(도 5) 또는 그 근방에는 장방형상의 2차광원(2f)을 형성하고, 위상 시프터(1)와 2차광원(2f)(정확하게는 2차광원으로부터의 사출광 빔)을 광축(AX)을 중심으로 하여 광학적으로 상대 회전시킴으로써 실효적인 최대 입사각도(θ)를 변화시키는 수법을 채용하고 있다. 즉, 위상 시프터(1)와 조명광학계(2)의 출사동공(50)을 광축(AX)에 대해서 상대적으로 회전시킴으로써, 위상 시프터(1)로의 실효입사각도를 변화시킨다. 도 5에 도시되는 바와 같이 출사동공(50)은 비원형이다. 출사동공(50)은 위상 시프터(1)에 형성되는 피조사면이다.

도 5는 본 실시형태에 있어서의 기본적인 작용을 설명하는 도면이다. 도 5에서는 이해를 용이하게 하기 위해서 출사동공(50)은 지면과 평행하게 도시되어 있지만, 실제적으로는 지면에 대해서 직교 즉, 광축에 대해서 직교하고 있는 것은 자명할 것이다. 도 5를 참조하면, 조명광학계(2)의 출사동공 또는 그 근방에 형성되는 2차광원(2f)은 비원형으로, 여기서는 전체적으로 장방형상이며, 제2 플라이 아이렌즈(2e)의 각각의 렌즈 요소에 대응하도록 종횡으로 위치하는 복수(도 5에서는 예시적으로 3×9=27개)의 실질적인 면광원(51)에 의해 구성되어 있다. 여기서, 각 면광원(51)은 제1 플라이 아이렌즈(2c)의 렌즈 요소 수에 대응하는 수가 작은 광원의 집합에 의해 각각 구성되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는 제2 플라이 아이렌즈(2e)는 광축(Z방향)에 직교하는 세로방향(X방향)에 9개의 볼록렌즈를, 또 가로방향(Y방향)에 3개의 볼록렌즈를 늘어놓아 구성되어 있다. 그러나, 이와 같은 볼록렌즈의 배치 및 수는 임의이며, 여러가지로 변경 가능한 것은 이해할 수 있을 것이다.

한편, 라인형 위상 시프터(1)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 한 방향(도면 중 Y방향)을 따라서 서로 번갈아 반복되는 2개의 직사각형상의 영역 즉 라인부(52) 및 스페이스부(53)로 구성되며, 라인부(52)와 스페이스부(53)와의 사이에는 예를 들면 180도의 위상차가 부여되어 있다. 라인형 위상 시프터(1)는 투명체 예를 들어 고온에서 안정적인 석영 글래스로 이루어지며, 라인부(52) 및 스페이스부(53)는 라인부(52)가 높게(두껍게), 스페이스부(53)가 낮게(얇게) 고저로 형성된다. 고저는 석영 글래스의 한 면을 선택적으로 에칭함으로써 얻어진다. 도 5(a)에 도시하는 초기 상태에서는 회전기구(제어계)로서의 도브프리즘(3)이 도 2에 도시하는 바와 같은 회전위치상태에 있어, 위상 시프터(1)와 2차광원(2f)과의 상대 회전각도(Ø)가 0이다. 이 결과, 장방형상의 2차광원(2f)의 단변방향과 위상 시프터(1)의 1차원 패턴의 피치방향이 대응하여, 위상 시프터(1)로의 입사광속의 피치방향을 따른 실효적인 최대 입사각도(θ)는 가장 작아진다.

이에 대하여, 도 5(a)에 도시하는 초기상태로부터 도브프리즘(3)을 광축(AX) 주위에 회전시킴으로써 위상 시프터(1)와 2차광원(2f)을 각도(Ø1) 만큼 상대 회전시킨 도 5(b)에 도시하는 회전상태가 얻어진다. 도 5(b)에 도시하는 회전상태에서의 입사각(θ)은 장방형상의 2차광원(2f)의 단변방향과 위상 시프터(1)의 피치방향이 이미 대응하지 않게 되어, 위상 시프터(1)로의 입사광속의 실효적인 최대 입사각도(θ)는 도 5(a)에 도시하는 초기상태보다도 커진다. 그리고, 위상 시프터(1)와 2차광원(2f)을 90도 만큼 상대 회전시킨 회전상태(도시하지 않음)에서는 장방형상의 2차광원(2f)의 장변방향과 위상 시프터(1)의 피치방향이 상대함으로써, 위상 시프터(1)로의 입사광속의 실효적인 최대 입사각도(θ)가 가장 커진다. 이들 회전에 있어서 기본적으로 광의 이용 효율에 변화는 없다.

이와 같이, 본 실시형태에서는 1차원 패턴의 라인형 위상 시프터(1)와 장방형상의 2차광원(2f)을 도브프리즘(3)의 작용에 의해 광학적으로 상대 회전시킴으로써 광량손실 없이 위상 시프터(1)로의 입사광속의 최대 입사각도(θ)를 연속적으로 변화시킬 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에서는 라인형 위상 시프터(1)로의 입사광속의 최대 입사각도(θ)를 적절히 변화시켜 라인형 위상 시프터(1)에 의해 얻어지는 광 강도분포를 소망의 연속된 V자 형태로 조정할 수 있고, 나아가서는 결정핵으로부터의 충분한 길이의 측면방향의 결정성장을 실현하여 대입경의 결정화 반도체막을 생성할 수 있다.

다음에, 도브프리즘(3)의 회전에 의해 위상 시프터(1)의 패턴과 조명광학계(2)의 출사동공(50)(2차광원(2f))이 광학적으로 상대 회전하는 모습을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 도 2에 대응하는 사시도이다. 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 도브프리즘(3)을 광축 주위에 회전시킴으로써 조명광학계(2)의 출사동공(50)을 도면 중 파선으로 나타내는 위치(50a)로 실제로 광축 주위에 기계적으로 회전시키지 않아도, 또 위상 시프터(1)의 패턴을 실제로 광축 주위에 회전시키지 않아도 위상 시프터(1)의 패턴과 조명광학계(2)의 출사동공(50)(2차광원(2f))을 광학적으로 상대 회전시킬 수 있다. 그리고, 그 결과 도브프리즘(3)의 회전에 의해 위상 시프터(1)의 패턴과 조명광학계(2)의 출사동공(50)(2차광원(2f))을 광학적으로 상대 회전시킴으로써 광량 손실없이 위상 시프터(1)로의 입사광속의 최대 입사각도(θ)(입사각도 폭, 즉 ±θ)를 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이 도브프리즘(3)의 회전은 이 프리즘을 지지하는 도시하지 않는 프레임을 수동 또는, 예를 들어 기어열과 같은 감속수단을 통해서 모터와 같은 구동수단에 의해 회전시킴으로써 이루어질 수 있어, 이 회전위치는 결정화 공정 동안은 유지될 수 있는 것은 자명할 것이다.

도 7 내지 도 9는 본 실시형태의 각 수치 실시예에 있어서 피처리기판의 표면에 형성되는 광 강도분포를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도면에 있어서, 세로축은 광 강도로, 평균값을 1.0으로 규격화하고 있다. 가로축은 피처리기판(4)(비결정 반도체막)의 광 조사면에서의 측면방향의 위치로, 반복 패턴 중 1주기만을 골라낸 것이다. 각 수치 실시예에서는 KrF 엑시머 레이저 광원(2a)으로부터 사출되는레이저 광의 파장(λ)을 0.248㎛로 상정하고 있다. 또, 라인형 위상 시프터(1)를 구성하는 라인부(52) 및 스페이스부(53)의 피치방향 치수가 같이 10㎛로, 라인부(52)와 스페이스부(53)와의 사이에 180도의 위상차가 부여되어 있는 것으로 상정하고 있다. 또, 위상 시프터(1)와 피처리기판(4)의 표면과의 간격(d)을 60㎛로 상정하고 있다. 또, 최적인 α값을 0.45로 상정하고 있다.

또한, 2차광원(2f)은 도 5에 도시하는 바와 같이 종횡으로 위치하는 3×9=27개의 면광원(51)에 의해 구성되며, 도 5(a)의 초기상태에 있어서 서로 이웃하는 면광원(51)의 중심간 거리는 세로방향에 있어서도 가로방향에 있어서도 입사각도로 환산하여 0.012rad(라디안)인 것으로 상정하고 있다. 도 7에 도시하는 제1수치 실시예에서는 위상 시프터(1)와 2차광원(2f)과의 상대 회전각도(Ø)를 30도로 설정하고 있다. 이 경우, 라인형 위상 시프터(1)로의 입사광속의 최대 입사각도(θ)는, 장변 방향을 따르는 중앙 1열의 면광원의 열에서 유사해진다고 생각하면, 0.012×4×sin30°=0.024rad≒1.376도가 된다.

도 8에 도시하는 제2수치 실시예에서는 위상 시프터(1)와 2차광원(2f)과의 상대 회전각도(Ø)를 50도로 설정하고 있다. 이 경우, 라인형 위상 시프터(1)로의 입사광속의 최대 입사각도(Ø)는 0.012×4×sin50°≒0.0368rad≒2.110도가 된다. 도 9에 도시하는 제3수치 실시예에서는 위상 시프터(1)와 2차광원(2f)과의 상대 회전각도(Ø)를 70도로 설정하고 있다. 이 경우, 라인형 위상 시프터(1)로의 입사광속의 최대 입사각도(Ø)는 0.012×4×sin70°≒0.0451rad≒2.585도가 된다.

도 7의 제1수치 실시예에서 얻어진 광 강도분포를 참조하면, 서로 이웃하는2개의 V자형의 광 강도분포가 크게 이간하는 형태로 되어 있어 결정립을 충전률이 높은 어레이형상으로 생성할 수 없는 것을 알 수 있다. 또한, 제1수치 실시예에서는 최대입사각(θ)이 최적값보다도 너무 작으므로, α값이 약 0.25로 되어 최적값보다도 작아져 아몰퍼스영역이 커져 대입경의 결정을 얻는 것이 곤란하다.

또, 도 9의 제3수치 실시예에서 얻어진 광 강도분포를 참조하면, 중앙에 있어서 광 강도의 소용돌이가 발생하여 명료한 V자형의 광 강도분포가 얻어지고 있지 않으므로, 결정핵이 생성되어도 그 위치가 정해지기 어려워, 결정의 측면성장도 도중에서 정지하기 쉬운 것을 알 수 있다. 또, 제3수치 실시예에서는, 최대입사각(θ)이 최적값보다도 너무 크므로 α값이 약 0.55로 되어 최적값보다도 커져 아몰퍼스영역이 형성되지 않게 되어, 나아가서는 결정핵이 생성되지 않게 되는 가능성이 있다.

이에 대하여, 도 8의 제2수치 실시예에서 얻어진 광 강도분포를 참조하면, 1주기 전체에 걸쳐(10㎛의 거리 전체에 걸쳐) 하나의 V자형의 패턴으로 되어 있으므로 서로 이웃하는 V자형 패턴의 광 강도분포가 서로 거의 접하는 α값이 약 0.42의 소망의 V자 형태로 조정되어, 결정립을 충전률이 높은 어레이형상으로 생성할 수 있는 것을 알 수 있다. 또 제2수치 실시예에서는 최대입사각(θ)이 거의 최적값으로 설정되고 나아가서는 α값도 거의 최적값으로 설정되어, 소망의 V자 형태의 광 강도분포에 의거하여 결정핵으로부터의 충분한 길이의 측면방향의 결정성장을 실현하여 대입경의 결정화 반도체막을 생성할 수 있다.

또한, 도시를 생략하였지만, 각 수치 실시예에 도시하는 상대 회전각도 Ø=30도, 50도 및 70도 이외의 여러 상대 회전각도(Ø)에 대해서 수치 실시예를 시도하여, 상대 회전각도(Ø)의 변화에 의해 α값을 연속적으로 변화사키는 것이 가능한 것을 확인하였다. 또, 상대 회전각도(Ø)의 변화에 의해 광 강도분포의 V자 형태를 연속적으로 변화시키는 것이 가능한 것을 확인하였다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 조명광학계(2)의 출사동공 또는 그 근방에 장방형상의 2차광원(2f)을 형성하고 있다. 그러나, 여기에 한정되지 않고, 광축에 대해서 회전 비대칭인 형상을 가지는 2차광원을 이용하여, 더 일반적으로는 비원형상의 2차광원을 이용하여 본 발명을 실시할 수 있다.

또, 상술한 실시형태에서는, 위상 시프터(1)와 2차광원(2f)을 광축(AX)을 중심으로 하여 광학적으로 상대 회전시키기 위한 회전기구로서, 조명광학계(2)와 위상 시프터(1)와의 사이의 광 경로 중에 배치되어 광축(AX) 주위에 회전 가능한 도브프리즘(3)을 이용하고 있다. 도브프리즘을 통과하는 광속이 평행광에 가까울수록 수차가 적어지므로, 수차를 작게 하고 싶을 경우에는 바람직하다. 또 도브프리즘 대신에 미러나 프리즘 등을 조합하여 동등한 기능을 가지는 광학계를 이용하는 것도 가능하다. 또, 도브프리즘(3) 등의 비원형 광학조사를 이용하지 않고, 예를 들어 위상 시프터(1)와 피처리기판(4)과 기판 스테이지(5)를 광축(AX) 주위에 일체적으로 회전시키는 회전기구나, 조명광학계(2)를 회전시키는 회전기구를 이용할 수도 있다. 단, 이들의 경우 비원형 광학소자를 사용하는 경우와 비교하여 회전기구가 대형이 되고 또 복잡해진다.

상술한 실시형태에서는, 위상 시프터(1)와 피처리기판(즉 다결정 반도체막또는 비정질 반도체막)(4)과 서로 거의 평행하게 또 근접시켜 배치하여, 소위 디포커스법에 따르는 결정화 장치에 대해서 본 발명을 적용하고 있다. 그러나, 여기에 한정되지 않고 이하에 설명하는 바와 같이, 위상 시프터(1)와 피처리기판(4)과의 사이에 결상광학계를 개재시켜 소위 투영 디포커스법에 따르는 결정화 장치에 대해서 본 발명을 적용하는 변형예도 가능하다.

도 10은 도 1의 실시형태의 변형예에 관련된 결정화 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 10의 변형예는 도 1의 실시형태와 유사한 구성을 가지는데, 도 10의 변형예에서는 위상 시프터(1)와 피처리기판(4)과의 사이의 광 경로 중에 결상광학계(6)를 구비하고 있는 점이 도 1의 실시형태와 다르다. 이하, 도 1의 실시형태와의 상이점에 주목하여 도 10의 변형예를 설명한다. 또한, 도 10에서는 도면의 명료화를 위해서 조명광학계(2)의 내부구성의 도시를 생략하고 있다.

변형예에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이 피처리기판(4)은 위상 시프터(1)와 광학적으로 공역인 면으로부터 광축(AX)을 따라서 소정 거리만큼 떨어져 설정되어 있다. 또한, 결상광학계(6)는 굴절형 광학계라도 좋으며, 반사형 광학계라도 좋으며, 굴절반사형 광학계라도 좋다. 투영 디포커스법에 따르는 변형예에 있어서도 라인형 위상 시프터(1)로의 입사광속의 최대 입사각도(θ)를 적절히 변화시켜 라인형 위상 시프터(1)에 의해 얻어지는 광 강도분포를 소망의 V자 형태로 조정할 수 있다.

또, 조명광학계로서 2세트의 플라이 아이렌즈를 이용한 광학계를 예시하였는데, 1세트의 플라이 아이렌즈라도 좋고, 전혀 이용하지 않는 광학계라도 좋다. 또,본 발명에서 이용하는 2차광원은 실상(實像)일 필요는 없고 허상이라도 좋다. 또, 실상·허상에 관계없이 명확하게 결상된 것이 아니어도 좋다. 예를 들어, 레이저에서 나오는 평행광을 원통형 렌즈(cylindrical lens)로 한 방향만 집광한 경우는 선형상의 2차광원이 무한원으로 존재한다고 생각한다. 상술한 실시형태에서는, 1차원 패턴의 위상패턴에 관해서 설명하였는데, 2차원 패턴의 위상 시프터라도 한 방향으로 늘어나는 라인형 위상 시프터에 대해서는 동일한 효과를 얻을 수 있다. 요컨대, 위상 시프터(1)의 패턴과 2차광원(2f)을 상대적으로 회전시키기 위해 회전가능하게 도브프리즘을 광 경로에 설치한 광학계이다.

또, 상술한 실시형태에 있어서, 광 강도분포는 설계 단계에서도 계산할 수 있지만, 실제 피처리면에서의 광 강도분포를 관찰하여 확인해 두는 것이 바람직하다. 그를 위해서는, 피처리기판(4)의 피처리면을 광학계로 확대하여 CCD 등의 촬상소자로 입력하면 좋다. 사용광이 자외선인 경우는, 광학계가 제약을 받으므로 피처리면에 형광판을 설치하여 가시광으로 변환해도 좋다.

도 11은 본 실시형태의 결정화 장치를 이용하여 결정화된 영역에 전자디바이스를 제작하는 공정을 도시하는 공정단면도이다. 도 11(a)에 도시하는 바와 같이, 절연기판(80)(예를 들면 알칼리 글래스, 석영 글래스, 플라스틱, 폴리이미드 등)의 위에, 하지막(81)(예를 들면 막두께 50nm의 SiN 및 막두께 100nm의 SiO₂적층막 등) 및 비정질 반도체막(82)(예를 들어 막두께 50nm∼200nm 정도의 Si, Ge, SiGe 등)을 화학기상성장법이나 스퍼터법 등을 이용하여 순차 성막한 피처리기판(4)을 준비한다. 그리고, 도 1에 도시하는 결정화 장치를 이용하여 비결정 반도체막(비정질 반도체막 또는 다결정 반도체막)(82)의 표면의 일부, 예를 들면 미리 정해진 영역 또는 전부에 레이저 광(83)(예를 들어 KrF 엑시머 레이저 광)을 조사한다.

이 결과, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 대입경의 결정을 가지는 결정화 반도체막(다결정 반도체막 또는 단결정화 반도체막)(84)이 생성된다. 다음에, 도 11(c)에 도시하는 바와 같이, 포토리소그래피기술을 이용하여 결정화 반도체막(84)을 예를 들어 박막 트랜지스터를 형성하기 위한 영역이 되는 섬형상의 반도체막(85)으로 가공하여, 표면에 게이트 절연막(86)으로서 막두께 20nm∼100nm의 SiO₂막을 화학기상성장법이나 스퍼터법 등을 이용하여 성막한다. 또한, 도 11(d)에 도시하는 바와 같이, 게이트 절연막 상에 게이트 전극(87)(예를 들면 실리사이드나 MoW 등)을 형성하고, 게이트 전극(87)을 마스크로 하여 불순물 이온(88)(N채널 트랜지스터의 경우에는 인, P채널 트랜지스터의 경우에는 붕소)을 반도체막(85) 중에 이온 주입한다. 그 후, 질소분위기에서 어닐링처리(예를 들면 450℃에서 1시간)을 행하여, 주입된 상기 불순물을 활성화하여 섬형상의 반도체막(85)에 소스영역(91), 드레인영역(92)을 형성한다. 다음에, 도 11(e)에 도시하는 바와 같이 층간절연막(89)을 상기 게이트 절연막(86) 및 게이트전극(87) 상에 성막한다. 그리고, 이 층간절연막(89)과 게이트 절연막(86)에 콘택트홀을 뚫어 채널(90)로 연결되는 소스영역(91) 및 드레인영역(92)에 접속하는 소스전극(93) 및 드레인전극(94)을 형성한다.

이상의 공정에 있어서, 도 11(a) 및 (b)에 도시하는 공정에서 생성된 다결정 반도체막 또는 단결정화 반도체막(84)의 대입경 결정의 위치에 맞추어, 채널(90)을 형성한다.

이상의 공정에 의해, 다결정 트랜지스터 또는 단결정화 반도체에 박막 트랜지스터(TFT)를 형성할 수 있다. 이렇게 하여 제조된 다결정 트랜지스터 또는 단결정화 트랜지스터는 액정표시장치(디스플레이)나 EL(Electro Luminecence) 디스플레이 등의 구동 회로나 메모리(SRAM나 DRAM)나 CPU 등의 집적회로 등에 적용 가능하다.

Claims

조명광학계와, 이 조명광학계로부터의 광 빔을 소정의 광 강도분포로 광 변조하는 위상 시프터를 구비하고, 광 변조된 광 빔을 다결정 반도체막 또는 비정질 반도체막에 조사하여 결정화 반도체막을 생성하는 결정화 장치로서,

상기 조명광학계는 단면이 비원형상인 광 빔을 사출하고,

이 조명광학계로부터의 광 빔과 상기 위상 시프터를 광 빔의 광축을 중심으로 하여 광학적으로 상대 회전시키기 위한 회전기구를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제1항에 있어서,

상기 조명광학계는 상기 광축에 대해서 회전 비대칭인 형상을 가지며, 상기 단면이 비원형상인 광 빔을 사출하는 광원을 가지는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제1항에 있어서,

상기 회전기구는 상기 조명광학계와 상기 위상 시프터 사이의 광 경로 중에 배치되어 상기 광축을 중심으로 하여 회전 가능한 도브프리즘을 가지는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다결정 반도체막 또는 상기 비정질 반도체막과 상기 위상 시프터의 사출면과는 서로 거의 평행하게 또 근접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다결정 반도체막 또는 상기 비정질 반도체막과 상기 위상 시프터 사이의 광 경로 중에 배치된 결상광학계를 또한 구비하며,

상기 다결정 반도체막 또는 상기 비정질 반도체막은, 상기 광학변조소자와 광학적으로 공역인 면으로부터 상기 결상광학계의 광축을 따라서 소정 거리만큼 떨어져 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
조명광학계로부터 사출된 광 빔을 위상 시프터를 통해서, 소정의 광 강도분포를 가지는 광 빔으로 하여, 비결정 반도체막에 조사하여 결정화 반도체막을 생성하는 결정화 방법으로서,

상기 조명광학계로부터 사출되는 광 빔은 비원형상의 단면을 가지며,

상기 비결정 반도체막에 있어서 소망의 광 강도분포를 얻기 위해서 상기 위상 시프터와 상기 비원형상 단면의 광 빔을 광축을 중심으로 하여 광학적으로 상대 회전시키는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
제6항에 있어서,

상기 광원과 상기 위상 시프터 사이의 광 경로 중에 배치된 도브프리즘을 상기 광축을 중심으로 하여 회전시킴으로써 상기 위상 시프터와 상기 비원형 단면의 광 빔을 상대 회전시키는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 비결정 반도체막과 상기 위상 시프터의 사출면을 서로 거의 평행하게 또 근접시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 비결정 반도체막과 상기 위상 시프터 사이의 광 경로 중에 결상광학계를 배치하고,

상기 비결정 반도체막의 표면을 상기 위상 시프터와 광학적으로 공역인 면으로부터 상기 결상광학계의 광축을 따라서 소정 거리만큼 떨어져 설정하는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
결정화하기 위한 단면이 비원형의 에너지 광을 사출하는 조명광학계와,

상기 조명광학계의 광 경로에 회전 가능하게 설치된 투명체로 이루어진 비원형상 광학소자와,

상기 비원형상 광학소자의 광 경로에 설치된 입사광을 위상변조하기 위한 위상 시프터와,

상기 위상 시프터의 광 경로에 피결정화 처리체를 위치시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
결정화하기 위한 단면이 비원형의 에너지 광을 사출하는 조명광학계와,

상기 조명광학계의 광 경로에 설치된 투명체로 이루어진 비원형상 광학소자와,

상기 비원형상 광학소자의 광 경로에 설치된 입사광을 위상변조하기 위한 위상 시프터와,

상기 위상 시프터의 광 경로에 피결정화 처리체를 위치시키는 수단과,

상기 광학소자를 회전시킴으로써 상기 위상 시프터로의 상기 에너지 광의 입사각을 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 광학소자는 도브프리즘인 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 조명광학계는 에너지 광을 사출하는 1차광원과, 이 1차광원과 상기 비원형 광학소자 사이에 배치되어, 에너지 광이 상기 위상 시프터에 입사하는 입사각을 균일화하는 제1호모지나이저와, 에너지 광이 상기 위상 시프터에 입사하는 에너지 광의 광 강도를 균일화하는 제2호모지나이저를 구비하며, 이들 제1 및 제2호모지나이저는 상기 1차원 광원으로부터의 에너지 광을 단면이 비원형인 상기 에너지 선으로 변환하여 사출하는 2차광원을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제13항에 있어서,

제1호모지나이저와 제2호모지나이저는 플라이 아이렌즈를 가지며, 한쪽의 호모지나이저는 광축에 직교하는 평면 내에서 세로와 가로로 다른 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 위상 시프터는 서로 이간하며, 서로 평행한 직선상의 복수의 단차부를 구비한 투명한 본체를 가지는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
결정화하기 위한 에너지 광을 사출하는 광원과,

상기 광원으로부터의 광 경로에 설치된 조명광학계와,

상기 조명광학계의 광 경로에 설치된 투명체로 이루어진 비원형상 광학소자와,

상기 비원형상 광학소자의 광 경로에 설치된 입사광을 위상변조하기 위한 위상 시프터와,

상기 위상 시프터의 광 경로에 피결정화 처리체를 위치시키는 수단을 구비하는 결정화 장치에 의한 결정화 방법으로서,

상기 광학소자를 회전시킴으로써 상기 위상 시프터로의 상기 에너지 광의 입사각을 제어하여 결정화하는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
조명광학계로부터의 광 빔을 위상 시프터를 통해서 V자형의 광 강도분포로 한 광 빔으로 비결정 반도체막을 조사하여, 비결정 반도체막의 조사영역을 결정화 반도체막으로 하는 결정화 방법으로서,

상기 위상 시프터에 입사하는 광 빔의 입사각도 폭을 조정하여 상기 V자형의 광 강도분포를 소망의 V자 형태로 조정하는 공정과,

상기 소망의 V자 형태로 조정된 광 빔으로 상기 비결정 반도체막을 조사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
결정화하기 위한 광 빔을 사출하는 광원과,

상기 광원으로부터의 광 경로에 설치된 조명광학계와,

상기 조명광학계의 광 경로에 설치된 위상 시프터와,

상기 조명광학계에 설치되고, 상기 위상 시프터에 입사하는 광 빔의 입사각도 폭을 제어하는 제어계를 구비하는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.