KR20060127757A - 레이저 어닐링용 위상시프터 - Google Patents

레이저 어닐링용 위상시프터 Download PDF

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KR20060127757A
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마사유키 쥬몬지
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가부시키가이샤 에키쇼센탄 기쥬쓰 가이하쓰센타
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Abstract

본 발명의 목적은 입자의 부착을 효과적으로 억제할 수 있는 레이저 어닐링용 위상시프터를 제공하는 것이다. 제 1층(1)과 제 3층(3)은 석영유리로 제작되고, 이 층들(1, 3)의 표면에는 2차원 패턴의 미세한 그루브(5, 6)가 형성된다. 제 1층(1)과 제 3층(3)은 이들 면에 서로 그루브(5, 6)면이 제공될 수 있는 상태로 배치되고 그 사이에는 제 2층(2)이 끼워진다. 제 1층(1)의 주변 가장자리부는 스페이서(4)에 의해 제 3층(3) 위에 적층된다. 제 2층(2)은 제 1층(1)과 제 3층(3)사이로 도입되는 비활성가스로 이루어진다.

Description

레이저 어닐링용 위상시프터{Phase Shifter for laser annealing}
도 1은, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터 단면구조의 일예를 도시한 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터 단면구조의 다른 예를 도시한 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터 단면구조의 또 다른 예를 도시한 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터 단면구조의 또 다른 예를 도시한 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터를 채택한 레이저 어닐링장치의 개략구성도이다.
도 6은, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터를 이용하여 결정화한 조직을 나타내는 암시야사진의 개략도(간섭이 없는 경우)이다.
도 7은, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터를 이용하여 결정화한 조직을 나타내는 암시야사진의 개략도(간섭이 있는 경우)이다.
본 발명은 상이한 위상을 가지는 레이저광의 간섭에 의해 소정의 강도분포를 갖는 조명광으로 피처리기판을 조사하는데 이용되는 위상시프터에 관한 것이다. 예를 들어, 이 위상시프터는 피처리기판상에 박막트랜지스터를 형성할 때, 피처리기판상의 특정영역에서 결정립을 성장시키기 위해 실시하는 레이저 어닐링중에 사용한다.
능동 매트릭스형 LCD와 같은 표시장치나 유기EL 표시장치에서, 유리, 플라스틱 등으로 된 절연기판상에는 화소를 개별적으로 구동하기 위해 다수의 박막트랜지스터(TFTs)가 형성된다. 형성온도가 낮기 때문에, TFT의 소스, 드레인, 및 채널영역으로는 비정질 실리콘(a-Si)막이 사용되는데, 이 막은 기상성장법에 의해 비교적 용이하게 형성되고 대량생산에도 적합하여 TFT형성용 반도체 박막으로 널리 사용되어 오고 있다.
그러나, 비정질 실리콘막은 도전성(a-Si의 이동도는 폴리-Si보다 2이상 디지트만큼 작다)등의 물성에서 다결정 실리콘(Poly-Si)에 비해 열등하다. 따라서, TFT의 동작속도를 증가시키기 위해서는 TFT의 소스, 드레인, 및 채널영역을 다결정 실리콘막에 형성하는 방법을 확립할 필요가 있다.
현재 상황에서는, 다결정 실리콘막의 형성방법으로서, 엑시머레이저를 이용하는 어닐링공정(이하, 엑시머레이저 어닐링(ELA)법이라고 한다)을 이용하고 있다. 이 ELA법은 레이저광의 평균강도(플루언스)를 변화시켜 다결정실리콘을 형성하는 이외에 많은 공정에 적용될 수 있다. 예를 들어, 레이저광의 강도를 단지 가열기능 만 가지는 영역에 세팅하면 TFT를 형성하기 위해 필요한 불순물 활성화공정에도 적용가능하다. 레이저광의 강도를 매우 증가시키면, 급격한 온도상승이 야기되어 TFT에서 막을 제거하는 용도로도 사용가능하다. 이러한 현상을 이용하는 것은 TFT에 제한적이지 않고 반도체 제조공정에 널리 활용될 수 있다.
이러한 ELA법은 다용도 유리기판이 사용되는 온도영역(실온에서 약 500℃까지)에서 실시될 수 있다(마쓰무라, 표면과학 Vol. 21, No. 5, PP. 278~287, 2000). 이 ELA법에서는, 예를 들면, 기판상에 소정두께(예를 들면, 약 50nm)로 비정질실리콘막을 증착한 다음, 불화크립톤(KrF) 엑시머레이저광(파장 248nm), 염화크세논(XeCl) 엑시머레이저광(파장 308nm) 등으로 비정질 실리콘막을 조사한다. 이 비정질 실리콘막은 국부적으로 용해, 재결정화되어 평균입경이 약 0.1~0.2㎛인 다결정 실리콘막으로 변화한다.
다결정 실리콘막은 LCD나 유기 EL과 같은 표시장치에서 동작속도를 증가시키거나 수행능력을 개선하는데는 한계가 있음이 밝혀졌다. 그 이유는, 능동층에 존재하는 많은 수의 결정입계가 TFT의 문턱전압(Vth)의 불균일을 증가시키고, TFT가 다결정실리콘을 사용하는 경우에는 동작속도를 현저히 떨어뜨리기 때문이다. 따라서, 각 TFT의 능동층의 결정입계를 제어하거나 또는 결정립의 크기를 크게 성장시켜 결정입계를 제거할 필요가 있다.
본 발명자들은 TFT의 크기보다 충분히 더 큰 결정립을 형성하고, 결정립의 발생위치를 제어하여 TFT의 능동층에는 결정입계가 없는 공정을 연구하였다. 이 공정에서는, 비정질 실리콘막에 레이저광으로 조사되는 광로 중에 레이저광의 위상을 변조하기 위한 광학장치(이하, 위상시프터라고 한다)를 삽입하여, 비정질 실리콘막에 조사되는 레이저광의 광강도분포를 적절한 형상으로 조정함으로써 결정립의 직경을 증가시킨다(횡방향 결정성장). 그 결과, 2 내지 7㎛ 정도의 큰 결정립 직경을 가지는 실리콘 단결정의 위치를 제어함으로써 횡방향 결정성장을 실현할 수 있는 기술을 개발하였다. 또한, 소망하는 결정크기를 가지는 막을 안정적으로 결정화하기 위해서는, 서브미크론 레벨의 미크론 영역에서 비정질 실리콘막에 조사되는 레이저광의 광강도분포가 대입경의 결정립의 위치가 제어되는 결정화를 위해 특히 중요하다는 사실이 밝혀졌다.
피처리기판상에서의 광강도구배가 결정립 성장에 중요한 요소이므로, 광강도분포를 형성하기 위한 위상시프터의 단면구조와 표면상태가 중요하다. 또한, 입자(먼지)가 위상시프터의 불균일한 표면에 쉽게 부착한다. 그 이유는, 위상시프터는 일반적으로 유리와 같은 절연물질로 제작되므로, 정전기가 자주 발생한다. 그 결과, 공기중의 입자가 부착되는 것이다.
부착된 입자는 레이저광을 차단하거나 위상정보를 방해하여 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 입자에 의해 광강도분포가 방해를 받아 원하지 않는 광강도분포상의 감소 또는 증가현상이 나타난다. 그 결과, 위치제어를 수반하는 횡방향 결정성장이 방해를 받는다. 고에너지의 레이저조사에 의해 위상시프터의 표면에 부착된 입자가 연소하는 경우에는 위상시프터의 수명이 감소한다. 입자를 제거하기 위한 장치를 고안하는 것을 고려해 볼 수 있으나(예로는 마스크의 표면으로 공기를 분무하는 것), 정전기에 의해 불균일한 표면에 부착된 입자를 쉽게 제거하는 것이 불가능하다.
본 발명은 레이저 어닐링에 사용되는 종래의 위상시프터가 가지는 상술한 문제점을 제거하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 입자가 쉽게 부착되지 않아서 부착된 입자의 영향을 최소화할 수 있는 레이저 어닐링용 위상시프터를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 레이저 어닐링중에 규칙적인 광강도분포의 조명광속으로 피처리표면을 조사하는 레이저 어닐링에 사용하는 위상시프터로서, 상기 위상시프터는,
레이저광의 파장에서 제1 굴절률을 갖는 제 1층;
상기 제 1층상에 위치하고 레이저광의 파장에서 상기 제1굴절률과는 상이한 제2 굴절률을 갖는 제 2층;
상기 제 2층상에 위치하고 레이저광의 파장에서 상기 제1 굴절률을 갖는 제 3층; 및
상기 제 1층 및 제 3층의 주변 가장자리부를 따라서 상기 제 1층 및 제 3층의 사이에 위치하는 스페이서를 포함하며,
상기 제 1층과 제 2층간의 계면 및 상기 제 2층과 제 3층간의 계면의 적어도 하나에는 2차원 패턴의 미세한 단차부가 형성되어 상기 단차부를 통과하는 레이저광과 상기 단차부 이외의 부분을 통과하는 레이저광과의 사이에 위상차가 발생하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링용 위상시프터가 제공된다.
본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터에 의하면, 단차부를 통과하는 레이저광의 광로길이와 단차부 이외 부분(즉, 기준면)을 통과하는 레이저광의 광로길이와의 사이에 광로차가 발생한다. 이 광로차는 단차부의 높이(또는 깊이)에 제1 굴절률과 제2 굴절률의 차이를 곱해서 얻어지는 값에 대응한다. 이에 따라 단차부를 통과하는 레이저광과 단차부 이외의 부분을 통과하는 레이저광과의 사이에는 위상차가 발생한다. 이러한 위상차를 갖는 레이저광은 피처리기판상에서 상호간섭을 일으켜 피처리면상에 광강도분포를 형성한다.
따라서, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터를 사용하면 규칙적인 광강도분포의 레이저광을 피처리면에 조사하는 것이 가능하다. 결론적으로, 피처리면을 구성하는 박막이 용해한 다음 재결정화하는 경우에 온도분포패턴을 조정하면, 피처리면에 결정립의 핵생성 및 성장을 제어하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터에 의하면, 제 1층과 제 2층과의 계면 및 제 2층과 제 3층과의 계면이 외부로부터 격리되어 있다. 따라서, 단차부에 입자가 부착하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 입자부착에 의해 수반될 수 있는 광강도분포에 있어서의 원하지 않는 감소 또는 상승이 억제된다. 결정립의 생성위치와 크기를 안정적으로 제어할 수 있다. 이러한 것으로 인하여, 고에너지 레이저 조사에 의해 위상시프터의 단차부에서 입자가 연소하는 현상을 제거할 수 있다.
예를 들면, 제 1층 및 제 3층은 석영유리로 제작되고, 제 2층은 불활성가스 로 이루어진다.
또는, 제 1층 및 제 3층은 석영유리로 제작되고, 제 2층은 다공성 실리카로 이루어진다.
이 경우에, 레이저 어닐링용 위상시프터는 바람직하기로는 레이저광의 파장에서 80% 이상의 투과율을 가진다.
바람직하기로는, 서로 인접하는 두 계면에서의 레이저광의 간섭현상을 방지하기 위하여, 제 2층의 두께(d)는 d≥λ2/△λ를 만족하도록 한다. 여기서, λ는 레이저광의 파장이고, △λ는 발진스펙트럼폭이다.
상술한 바와 같이, 레이저 어닐링용 위상시프터를 3개층으로 구성하는 대신에 2개층으로 구성해도 좋다.
이 경우에는, 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터는,
레이저광의 파장에서 제1 굴절률을 갖는 제 1층; 및
상기 제 1층상에 위치하고 레이저광의 파장에서 상기 제1굴절률과는 상이한 제2 굴절률을 갖는 제 2층으로 구성되고,
상기 제 1층과 제 2층의 계면에는 2차원 패턴의 미세한 단차부가 형성되어 상기 단차부를 통과하는 레이저광과 상기 단차부 이외의 부분을 통과하는 레이저광과의 사이에는 위상차가 발생하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 경우에, 바람직하기로는 레이저 어닐링용 위상시프터는 레이저광의 파장에서 80% 이상의 투과율을 가진다.
또한, 본 발명에서는, 반도체 박막을 결정화하기 위하여 규칙적인 광강도분포의 조명광속으로 반도체 박막을 조사하는 레이저 어닐링장치가 제공되며, 이 레이저 어닐링장치는,
레이저 광원;
상기 레이저 광원에서 초점으로 출사되는 레이저광을 수렴하는 조명계;
상기 조명계의 초점에 위치하는 위상시프터; 및
상기 위상시프터와 반도체 박막 사이에 위치하는 결상광학계를 포함하며,
상기 레이저 어닐링용 위상시프터에는 상술한 바와 같은 단면구조가 제공되어 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명하기로 한다.
(실시예1)
도 1은 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터의 단면구조의 개략도이다. 이 도면에서, 도면부호1은 제 1층, 2는 제 2층, 3은 제 3층을 나타낸다.
제 1층(1)과 제 3층(3)은, 예를 들면 석영유리로 제작된다. 제 1층(1)의 표면에는 2차원 패턴이 미세한 그루브(5)(단차부)로 형성된다. 마찬가지로, 제 3층(3)의 표면에도 2차원 패턴이 미세한 그루브(6)(단차부)로 형성된다. 제 1층(1)과 제 3층(3)사이에는 제 2층이 삽입되어 있고, 그 표면은 각 그루브(5, 6)면으로 이루어진다. 제 1층(1)의 주변 가장자리부는 스페이서(4)를 개재하여 제 3층(3)과 적층되어 있다.
이 실시예에서, 제 2층(2)은 제 1층(1)과 제 3층(3)과의 사이로 도입되는 비 활성가스로 구성된다. 스페이서(4)의 면은 경면으로 연마된다. 스페이서의 재질은 알루미늄, 크롬, 스탠레스 스틸과 같은 금속이나 석영 또는 유리이다. 스페이서(4)는 가능하다면 위상시프터와 열팽창률이 동일한 것이 좋다. 이렇게 함으로써, 고강도의 레이저광의 투과에 의한 온도상승에 의해 위상시프터가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 각 층은 바람직하기로는 광학접촉(경면연마에 의한 가압본딩)에 의해 스페이서(4)에 본딩된다. 이 본딩은 실리콘오일이나 에폭시제로 해도 좋다. 이 경우에, 본딩면이 레이저광의 광로로 들어가지 않도록 주의할 필요가 있다. 비활성가스(예를 들면, N2, He, Ne 등)대신에, 제 2층으로는 레이저광의 강도에 따라 깨끗한 공기를 사용할 수도 있다. 도 1에 도시한 각 층(1 내지 3)에 수직한 부분에서 제 1층(1)과 제 3층(3)의 면에 있는 그루브(5, 6)의 배치와 단면형상에 대해서는, 중심대칭면이 삽입되는 2개층 사이에서 경면대칭관계가 있다.
이 실시예에서 제 1층(1)과 제 3층(3)과의 간격(그루브(5, 6)의 저부에서의 값)(d)은 투영렌즈의 실시를 고려하여 60㎛로 설계한다. 제 1층과 제 3층 사이에 간격을 두는 이유는 이 간격이 너무 작으면 레이저광이 이 간격을 통과하는 중에 간섭현상이 나타난다. 상기 간격(d)은 d≥λ2/△λ의 관계를 만족할 때 이러한 간섭현상이 억제된다. 여기서, λ는 레이저광의 파장이고 △λ는 레이저광의 발진 스펙트럼폭이다. 레이저광의 이러한 간섭현상의 문제점을 후술한다.
(실시예2)
도 2는 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터의 단면구조를 나타내는 다른 예이다. 각 층의 단면형상은 도 1에 도시한 상기 실시예의 것과 동일하다.
본 실시예에서는, 제 1층(1)과 제 3층(3)은 석영유리로 제작되고, 제 2층(2b)은 다공성 실리카(즉, U.S.Aerogel Inc. 제조의 상표명 "Silica Aerogel")로 구성된다. 다공성 실리카는 광굴절률이 1.01~1.06이며 공기와 매우 가깝다. 제 1층(1)과 제 3층(3)으로 되는 석영유리(굴절률이 1.45)와는 충분히 상이하다. 또한, 다공성 실리카는 KrF 엑시머레이저에서 출사되는 레이저광(파장:248mm)에 대하여 약 80%의 비교적 고투과율을 가지며, 위상시프터를 통과하는 레이저광의 감쇠가 최소화될 수 있다.
이 위상시프터는 다음과 같이 조립된다. 다공성 실리카가 제 1층(1)과 제 3층(3)사이에 삽입되고, 이들 층사이에 가압하중을 작용한다. 다음에, 제 1층(1)과 제 3층(3)의 주변 가장자리부를 따라서 제 1층(1)과 제 3층(3)사이에 스페이서(미도시)를 부착한다. 이어서, 스페이서를 제 1층(1)과 제 3층(3)에 본딩한다. 결과로, 제 1층(1)과 제 3층(3)사이의 스페이서는 입자의 침입을 방지한다. 레이저광으로 피처리기판을 조사하면 기판표면의 어블레이션에 의해 입자가 발생한다. 이 입자는 장치에서 분산되어 위상시프터의 주변에 도달할 염려가 있다.
(실시예3)
도 3은 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터의 단면구조를 나타내는 또 다른 예이다. 이 실시예는 도 1에 도시한 실시예의 변형이다. 이 실시예에서는, 제 3층(3c)은 평판상의 석영유리로 되어 있다. 즉, 제 2층(2c)과 제 3층(3c)사이의 계면(6c)에는 어떠한 2차원 패턴의 미세한 단차부도 존재하지 않는다. 기타 부분에 관하여는 상술한 도 1의 실시예에서와 유사하다.
(실시예4)
도 4는 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터의 단면구조를 나타내는 또 다른 예이다. 이 실시예에서는, 위상시프터가 2개층, 즉 제 1층(11)과 제 2층(12)으로 되어 있고, 이 2개층(11, 12)사이에는 미세한 그루브(15)형태로 2차원 패턴이 형성된다.
이 실시예에서, 제 1층(11)은 석영유리로, 제 2층(12)은 상술한 바 있는 다공성 실리카로 구성된다. 이 2개층은 가압하중을 적용하여 서로 본딩된다. 제 1층(11)과 제 2층(12)의 계면에 있는 접착제(미도시)에 의해 주변 가장자리부는 서로 본딩된다.
(실시예5)
도 5는 본 발명의 레이저 어닐링용 위상시프터를 채택하여 반도체 박막을 결정화하는데 이용하는 레이저 어닐링장치의 개략도이다. 이 도면에서, 도면부호31은 반도체박막, 40은 레이저 광원, 41은 조명계, 45는 위상시프터, 그리고 46은 결상광학계를 각각 나타낸다.
반도체 박막(31)이 피처리기판(30)의 표면에 증착된다. 피처리기판(30)은 기판스테이지(32)상에 유지된다. 조명계(41)에는 어테뉴에이터(42)와 호모지나이저(43)가 구비된다. 결상광학계(46)에는 제1 컨덴서 렌즈(47), 어퍼쳐(48), 및 제2 컨덴서 렌즈(49)가 구비된다.
레이저광원(40)(즉, KrF 엑시머레이저)에서 출사되는 레이저광의 광강도(레 이저 플루언스)는 어테뉴에이터(42)에 의해 조정되고 2차원 광강도분포가 호모지나이저(43)에 의해 균질화된다. 그 다음에, 이 광이 위상시프터(45)로 입사한다. 단차부가 형성된 위상시프터(45)의 면이 조명계(41)의 초점에 위치된다.위상시프터(45)를 통하여 위상변조된 레이저광은 결상광학계(46)를 통과하여 피처리기판(3)으로 입사된다. 피처리기판(30) 표면상의 반도체박막은 결상광학계(46)의 초점에 위치된다.
호모지나이저(43)의 구성과 관련하여, 레이저광을 제1 플라이아이렌즈를 사용하여 다수의 광으로 분할한 다음, 제2 플라이아이렌즈를 사용하여 서로 중첩되도록 하여 균일한 광강도를 형성하도록 하는 시스템을 채택하는 것이 일반적이다.
결상광학계(46)는 위상시프터(45)를 통과하는 광을 축소시키고, 피처리기판(30)의 표면에 상으로 형성한다. 위상시프터(45)에서 형성된 광강도분포의 패턴은 결상광학계(46)에서 2차원적으로 축소되어 피처리기판(30)상에 투영된다. 결상광학계(46)에서의 축소는, 예를 들면 1/5이다. 이러한 방식으로, 피처리기판(30)상의 반도체 박막(31)이 소정의 광강도분포 패턴의 레이저광에 의해 용해되고, 응고하여 결과적으로 결정화된다.
다음에, 도 1 내지 도 3에 도시한 각 단면구조의 위상시프터에서 레이저광의 간섭현상에 의한 문제점에 관하여 설명하기로 한다.
레이저 공간 코히어런스는 λ2/△λ로 정의된다. 여기서, λ는 레이저광의 파장이고, △λ는 레이저파장의 반가폭(FWHM)이다. 공간두께가 이 값보다 작을 때 에는 간섭현상이 발생한다. 따라서, 도 1 내지 도 3의 각각에 도시한 중간층(제 2층(2, 2b 또는 2c))을 가지는 위상시프터에서는, 제 1층(1)과 제 3층(3)사이의 간격을 d로 할 때 d≥λ2/△λ의 조건을 만족할 필요가 있다.
이러한 사실을 확인하기 위하여, 도 3의 단면구조를 갖는 위상시프터와 도 5의 레이저 어닐링장치를 이용하여 실험을 실시하였다. 이 실험에서, 레이저광원(40)으로는 KrF 엑시머레이저를 사용하였다. 측정한 결과, 이 레이저는 0.248㎛의 파장을 가졌다. 또한, △λ는 약 0.0007㎛이었다. 따라서, 코히어런스 길이는 약 87.9㎛이었다.
이 값이 적정한지의 여부를 입증하기 위하여, d(도 3)가 30㎛ 및 110㎛로 설정된 위상시프터를 이용하여 반도체 박막을 레이저 어닐링에 의해 결정화하였다. 레이저광의 플루언스는 약 700mJ/cm2이었다. 위상시프터의 제 1층(1)과 제 2층(2c)간의 계면과 제 2층(2c)과 제 3층(3c)간의 계면의 어느 하나는 결상광학계의 초점깊이(DOF)의 범위에 있음이 확인되었다.
레이저 어닐링된 피처리기판을 관찰해 보았을 때, d=110㎛로 설정된 위상시프터를 이용하여 레이저 어닐링된 기판(30)에는 도 6에 개략적으로 도시한 바와 같이 광학현미경으로 촬영한 암시야 사진에서 미세하고 규칙적인 스트립패턴이 관찰되었다. 이 스트립패턴은 위상시프터의 단차부의 패턴에 따라 결정화된 영역(검은 밴드부)으로 구성된다. 간격에 의한 레이저광의 간섭현상으로 예상되는 어떠한 비정상적인 부분은 관찰되지 않았다.
한편, d=30㎛로 설정된 위상시프터를 이용하여 레이저 어닐링된 기판(30)에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 실시예의 것과 유사한 스트립패턴 뿐만 아니라, 광학현미경에 의한 암시야 사진에서 약 75도로 상기 패턴을 가로지르는 상태에서 120㎛ 정도의 피치를 가지는 조대한 스트립패턴이 관찰되었다. 이러한 제2 스트립패턴은 상이한 결정화상태를 가지는 영역으로 구성되고, 간섭현상의 산물이다.
본 발명에 의하면, 입자가 쉽게 부착되지 않아서 부착된 입자의 영향을 최소화할 수 있는 레이저 어닐링용 위상시프터를 제공한다.

Claims (14)

  1. 레이저 어닐링중에 규칙적인 광강도분포의 조명광속으로 피처리표면을 조사하는 레이저 어닐링에 사용하는 위상시프터로서, 상기 위상시프터는,
    레이저광의 파장에서 제1 굴절률을 갖는 제 1층;
    상기 제 1층상에 위치하고 레이저광의 파장에서 상기 제1굴절률과는 상이한 제2 굴절률을 갖는 제 2층;
    상기 제 2층상에 위치하고 레이저광의 파장에서 상기 제1 굴절률을 갖는 제 3층; 및
    상기 제 1층 및 제 3층의 주변 가장자리부를 따라서 상기 제 1층 및 제 3층의 사이에 위치하는 스페이서를 포함하며,
    상기 제 1층과 제 2층간의 계면 및 상기 제 2층과 제 3층간의 계면의 적어도 하나에는 2차원 패턴의 미세한 단차부가 형성되어 상기 단차부를 통과하는 레이저광과 상기 단차부 이외의 부분을 통과하는 레이저광과의 사이에 위상차가 발생하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링용 위상시프터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1층과 제 3층은 석영유리로 제작되고, 제 2층은 비활성가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링용 위상시프터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1층 및 제 3층은 석영유리로 제작되고, 제 2층은 다공성 실리카로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링용 위상시프터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 위상시프터는 레이저광의 파장에서 80% 이상의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링용 위상시프터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제 2층의 두께(d)는 d≥λ2/△λ를 만족하고, 여기서 λ는 레이저광의 파장이고, △λ는 발진 스펙트럼폭인 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링용 위상시프터.
  6. 레이저 어닐링중에 소정의 광강도분포의 조명광속으로 피처리표면을 조사하는 레이저 어닐링에 사용되는 위상시프터로서, 상기 위상시프터는,
    레이저광의 파장에서 제1 굴절률을 갖는 제 1층; 및
    상기 제 1층상에 위치하고 레이저광의 파장에서 상기 제1굴절률과는 상이한 제2 굴절률을 갖는 제 2층으로 구성되고,
    상기 제 1층과 제 2층의 계면에는 2차원 패턴의 미세한 단차부가 형성되어 상기 단차부를 통과하는 레이저광과 상기 단차부 이외의 부분을 통과하는 레이저광과의 사이에는 위상차가 발생하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링용 위상시프터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 위상시프터는 레이저광의 파장에서 80% 이상의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링용 위상시프터.
  8. 반도체박막을 결정화하기 위하여 규칙적인 광강도분포의 조명광속으로 반도체박막을 조사하는 레이저 어닐링장치로서, 상기 장치는,
    레이저 광원;
    상기 레이저 광원에서 초점으로 출사되는 레이저광을 수렴하는 조명계;
    상기 조명계의 초점에 위치하는 위상시프터; 및
    상기 위상시프터와 반도체 박막사이에 위치하는 결상광학계를 포함하며,
    상기 위상시프터는,
    레이저광의 파장에서 제1 굴절률을 갖는 제 1층;
    상기 제 1층상에 위치하고 레이저광의 파장에서 상기 제1굴절률과는 상이한 제2 굴절률을 갖는 제 2층;
    상기 제 2층상에 위치하고 레이저광의 파장에서 상기 제1 굴절률을 갖는 제 3층; 및
    상기 제 1층 및 제 3층의 주변 가장자리부를 따라서 상기 제 1층 및 제 3층의 사이에 위치하는 스페이서를 포함하며,
    상기 제 1층과 제 2층간의 계면 및 상기 제 2층과 제 3층간의 계면의 적어도 하나에는 2차원 패턴의 미세한 단차부가 형성되어 상기 단차부를 통과하는 레이저광과 상기 단차부 이외의 부분을 통과하는 레이저광과의 사이에 위상차가 발생하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제 1층과 제 3층은 석영유리로 제작되고, 제 2층은 비활성가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제 1층 및 제 3층은 석영유리로 제작되고, 제 2층은 다공성 실리카로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 위상시프터는 레이저광의 파장에서 80% 이상의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제 2층의 두께(d)는 d≥λ2/△λ를 만족하고, 여기서 λ는 레이저광의 파장이고, △λ는 발진 스펙트럼폭인 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링장치.
  13. 반도체박막을 결정화하기 위하여 규칙적인 광강도분포의 조명광속으로 반도체박막을 조사하는 레이저 어닐링장치로서, 상기 장치는,
    레이저 광원;
    상기 레이저 광원에서 초점으로 출사되는 레이저광을 수렴하는 조명계;
    상기 조명계의 초점에 위치하는 위상시프터; 및
    상기 위상시프터와 반도체 박막사이에 위치하는 결상광학계를 포함하며,
    상기 위상시프터는,
    레이저광의 파장에서 제1 굴절률을 갖는 제 1층; 및
    상기 제 1층상에 위치하고 레이저광의 파장에서 상기 제1굴절률과는 상이한 제2 굴절률을 갖는 제 2층으로 구성되고,
    상기 제 1층과 제 2층의 계면에는 2차원 패턴의 미세한 단차부가 형성되어 상기 단차부를 통과하는 레이저광과 상기 단차부 이외의 부분을 통과하는 레이저광과의 사이에는 위상차가 발생하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 위상시프터는 레이저광의 파장에서 80% 이상의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링장치.
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