KR20090017084A - Laser heat treatment equipment and method for processing the same - Google Patents

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Abstract

An apparatus for laser heat treatment and the heat-treating method are provided to control the width of the line beam and to waste the electricity and shorten the thermal processing annealing time. The stage(110) moves the mounted substrate(100) to the one axis direction. The head(130) is formed in the one-axis direction and vertical direction to project the laser beam(120) having the section of line-shape. A pair of gantry(140) are formed on the substrate in order to support the head. The controller controls the intensity of the laser beam, the transition speed, the shape and the area etc. The controller controls the width of the line beam in order to nearly coincide with the width of the substrate region.

Description

레이저 열처리 장치 및 그 열처리 방법{Laser heat treatment equipment and method for processing the same}Laser heat treatment equipment and heat treatment method {Laser heat treatment equipment and method for processing the same}

본 발명은 레이저 열처리 장치 및 그 열처리 방법에 대한 것으로서 특히 전력을 낭비하는 일이 없이 열처리 시간을 단축할 수 있는 레이저 열처리 장치 및 그 열처리 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a laser heat treatment apparatus and a heat treatment method thereof, and more particularly, to a laser heat treatment apparatus and a heat treatment method capable of shortening the heat treatment time without wasting power.

집적회로의 제조시 반도체 기판에 포토레지스트 코팅, 포토리소그래픽 노출, 포토레지스트 현상, 에칭, 폴리싱, 및 가열 또는 열처리와 같은 처리를 하는 여러 공정들을 포함한다. 여기서 열처리는 이온 주입에 의해 주입된 불순물을 활성화하거나 이온 주입시 발생된 단결정 기판의 미세한 균열을 완화(어닐링)시키는 공정이다. 열처리에는 급속 열처리(RTA), 레이저 열처리(LTP) 등과 같은 방법이 있다. 레이저 열처리는 '레이저 어닐링'이라고도 불린다.BACKGROUND OF THE INVENTION The manufacture of integrated circuits includes various processes of processing such as photoresist coating, photolithographic exposure, photoresist development, etching, polishing, and heating or heat treatment to a semiconductor substrate. Here, the heat treatment is a process of activating impurities implanted by ion implantation or mitigating (annealing) minute cracks in the single crystal substrate generated during ion implantation. Heat treatment includes methods such as rapid heat treatment (RTA), laser heat treatment (LTP), and the like. Laser heat treatment is also called 'laser annealing'.

반도체 기판을 레이저 처리하기 위한 여러 가지 기법과 시스템들이 집적회로 제조 산업에서 알려져 있고 이용되어 왔다. 레이저 처리는 바람직하게는 재료의 온도가 어닐링 온도까지 올라갔다가 최초 (즉, 주위) 온도로 되돌아가는 단일 사이클에서 행해진다.Various techniques and systems for laser processing semiconductor substrates have been known and used in the integrated circuit manufacturing industry. The laser treatment is preferably done in a single cycle in which the temperature of the material rises to the annealing temperature and then returns to the original (ie ambient) temperature.

집적회로의 성능에 있어 실질적인 개선은 활성화, 어닐링 등에 요구되는 열처리 사이클이 ms 이하로 유지될 때에만 실현이 가능하다. ms 보다 짧은 열처리 사이클 시간은 펄스형 레이저를 균일하게 이상의 회로 전체에 확산 방사시킴으로써 곧바로 얻을 수가 있다. 그러나, 이러한 ms 보다 짧은 열처리 사이클 시간은 불규일한 온도 분배를 야기시킨다는 문제점이 있다. 반면 보다 균일한 온도 분배는, 가열 깊이를 보다 깊게 하고 방사 펄스를 보다 길게 하면 얻을 수 있다. 그러나, 주기에 걸친 레이저 펄스 길이를 ms보다 길게 늘리는 것은 펄스당 에너지가 너무 높아지는 문제점이 있다.Substantial improvements in the performance of integrated circuits can be realized only when the heat treatment cycles required for activation, annealing, etc. are kept below ms. Heat treatment cycle times shorter than ms can be obtained immediately by uniformly diffusing a pulsed laser throughout the ideal circuit. However, there is a problem that heat treatment cycle times shorter than ms result in nonuniform temperature distribution. On the other hand, a more uniform temperature distribution can be obtained by deepening the heating depth and making the radiation pulse longer. However, increasing the laser pulse length over a period longer than ms has the problem that the energy per pulse becomes too high.

펄스형 방사를 이용한 대체 방법은 연속 방사를 이용하는 것이다. 레이저 다이오드 바 어레이는 100W/cm 범위의 출력 전력으로 얻을 수 있으며 약 미크론 폭의 라인 빔를 방출하도록 제어될 수 있다. 그것들은 또한 전기를 방사로 컨버팅하는 데 있어 매우 효율적이다. 또한, 약간 다른 파장으로 각기 동작하는 바에는 다이오드가 많이 있어 균일한 라인 이미지를 형성하도록 이미징되는 것이 가능하다.An alternative method using pulsed radiation is to use continuous radiation. The laser diode bar array can be obtained with output power in the range of 100 W / cm and can be controlled to emit a line beam of about microns wide. They are also very efficient at converting electricity into radiation. In addition, there are many diodes, each operating at slightly different wavelengths, which can be imaged to form a uniform line image.

그러나, 종래의 다이오드를 연속 방사원으로 사용하는 방법은 지그재그의 형태로 원형인 웨이퍼 기판을 스캔하거나, 동심원을 그리면서 스캔을 진행함으로써 열처리 시간이 지연되고, 중복 스캔되는 영역이나 스캔되지 않은 영역이 발생할 가능성 때문에 동일한 열처리 효과를 얻기 위해 매우 정밀한 제어가 필요하며, 필요에 따라서는 재스캔 등을 하여야 한다는 문제점이 있었다.However, the conventional method of using a diode as a continuous radiation source is to scan a circular wafer substrate in the form of a zigzag, or to perform a scan while drawing a concentric circle, which delays the heat treatment time and may cause overlapped or unscanned regions. Because of the possibility, very precise control is required to obtain the same heat treatment effect, and there is a problem of rescanning if necessary.

본 발명의 목적은 전력을 낭비하는 일이 없이 열처리 시간을 단축할 수 있는 레이저 열처리 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a laser heat treatment apparatus capable of shortening the heat treatment time without wasting power.

본 발명의 다른 목적은 중복 스캔 영역이나 스캔되지 않은 영역이 발생될 염려가 없는 레이저 열처리 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a laser heat treatment apparatus in which there is no fear of generating a redundant scan area or an unscanned area.

본 발명의 상기 목적은 기판을 장착하고 일축 방향으로 이동가능한 스테이지, 기판 위에 라인 빔을 조사하는 헤드 및 상기 스테이지를 일축 방향으로 이동시켜 상기 라인 빔이 상기 기판 위를 스캔하도록 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 스캔은 기판에만 라인 빔이 조사될 수 있도록 상기 라인 빔의 폭이 조절되면서 이루어지는 레이저 열처리 장치에 의해 달성된다.The object of the present invention includes a stage for mounting a substrate and moving in one axis direction, a head for irradiating a line beam on the substrate, and a control unit for moving the stage in one axis direction to control the line beam to scan on the substrate; The scanning is accomplished by a laser heat treatment apparatus in which the width of the line beam is adjusted so that the line beam is irradiated only to a substrate.

본 발명의 다른 목적은 기판을 장착하기 위한 스테이지, 기판 위에 라인 빔을 조사하는 헤드, 상기 헤드를 지지하고 상기 헤드를 이동시키는 헤드 이동부 및 상기 헤드 이동부에 의해 상기 헤드를 일축 방향으로 이동하도록 하여 상기 라인 빔이 상기 기판 위를 스캔하도록 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 스캔은 기판에만 라인 빔이 조사될 수 있도록 상기 라인 빔의 폭이 조절되면서 이루어지는 레이저 열처리 장치에 의해 달성된다.Another object of the present invention is to move the head uniaxially by a stage for mounting a substrate, a head for irradiating a line beam on the substrate, a head moving part for supporting the head and moving the head and the head moving part. And a control unit configured to control the line beam to be scanned on the substrate, wherein the scan is achieved by a laser heat treatment apparatus in which the width of the line beam is adjusted so that only the substrate is irradiated with the line beam.

본 발명의 또 다른 목적은 복수의 기판을 원형으로 배열하여 장착하고 회전 가능한 스테이지, 기판 위에 라인 빔을 조사하는 헤드 및 상기 스테이지를 회전시 켜 상기 라인 빔이 상기 기판 위를 스캔하도록 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 스캔은 기판에만 라인 빔이 조사될 수 있도록 상기 라인 빔의 폭이 조절되면서 이루어지는 레이저 열처리 장치에 의해 달성된다.Still another object of the present invention is to provide a rotatable stage in which a plurality of substrates are arranged in a circle and mounted therein, a head for irradiating a line beam onto the substrate, and a controller for rotating the stage to control the line beam to scan the substrate. And the scan is achieved by a laser heat treatment apparatus in which the width of the line beam is adjusted so that only the substrate can be irradiated with the line beam.

본 발명의 또 다른 목적은 복수의 기판을 원형으로 배열하여 장착하는 스테이지, 기판 위에 라인 빔을 조사하는 헤드, 상기 헤드를 지지하고 상기 헤드를 원 또는 다각형을 그리도록 이동시키는 헤드 이동부 및 상기 헤드 이동부에 의해 상기 헤드를 이동시켜 상기 라인 빔이 상기 기판 위를 스캔하도록 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 스캔은 기판에만 라인 빔이 조사될 수 있도록 상기 라인 빔의 폭이 조절되면서 이루어지는 레이저 열처리 장치에 의해 달성된다.Still another object of the present invention is a stage for arranging and mounting a plurality of substrates in a circular shape, a head for irradiating a line beam on the substrate, a head moving part for supporting the head and moving the head to draw a circle or polygon and the head And a control unit which controls the line beam to scan the substrate by moving the head by a moving unit, and the scan is performed by adjusting the width of the line beam so that the line beam is irradiated only on the substrate. Is achieved by.

본 발명에 따른 레이저 열처리 장치에서 처리되는 기판은 웨이퍼 기판을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use a wafer substrate for the substrate processed in the laser heat treatment apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 레이저 열처리 장치에서 헤드는 라인 빔을 발진하는 라인 소스, 상기 라인 빔의 세기를 조절하기 위한 어테뉴에이터, 상기 라인 빔의 형태를 변형하기 위한 빔 형성기, 상기 라인 빔의 세기를 균일화하기 위한 빔 균질기 및 상기 라인 빔의 형태 또는 초점을 제어하기 위한 광학계를 포함하는 것이 바람직하다.In the laser heat treatment apparatus according to the present invention, a head includes a line source for oscillating a line beam, an attenuator for adjusting the intensity of the line beam, a beam former for modifying the shape of the line beam, and uniformizing the intensity of the line beam. It is preferred to include a beam homogenizer for the optical system for controlling the shape or focus of the line beam.

이때 라인 소스는 복수의 레이저 다이오드를 구비하고, 상기 복수의 레이저 다이오드는 하나 또는 복수의 열로 배열되는 것을 사용할 수 있다.In this case, the line source may include a plurality of laser diodes, and the plurality of laser diodes may be arranged in one or a plurality of rows.

한편, 본 발명에 따른 레이저 열처리 장치에서 라인 소스는 하나 또는 복수의 레이저 발진기 및 복수의 광섬유로 구성되고, 상기 광섬유는 상기 레이저 광원 에 일단이 연결되고, 타단은 하나 또는 복수의 열로 배열되어 라인 빔을 방출하는 라인 소스 방출면을 형성하는 것일 수 있다.On the other hand, in the laser heat treatment apparatus according to the present invention, the line source is composed of one or a plurality of laser oscillators and a plurality of optical fibers, one end of which is connected to the laser light source, and the other end of which is arranged in one or a plurality of rows of line beams. It may be to form a line source emitting surface for emitting.

본 발명에 따른 레이저 열처리 장치에서 레이저 다이오드 또는 레이저 발진기는 200nm 내지 1100nm의 레이저 파장을 출력하는 것이 바람직하며, 레이저 발진기는 다이오드 레이저, DPSS, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저 또는 펨토 초 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.In the laser heat treatment apparatus according to the present invention, the laser diode or the laser oscillator preferably outputs a laser wavelength of 200 nm to 1100 nm, and the laser oscillator uses a diode laser, a DPSS, KrF excimer laser, an ArF excimer laser, or a femtosecond laser. desirable.

본 발명의 또 다른 목적은 판에 대한 열처리 조건이 설정되는 단계, 기판을 피처리 위치로 운반되는 단계, 상기 기판 상을 라인 빔 형태의 레이저 빔에 의해 일축 방향으로 스캔하여 열처리하되 상기 스캔시 라인 빔의 폭을 상기 기판의 폭에 맞추어 조절하면서 기판을 열처리하는 단계 및 상기 기판을 상기 피처리 위치로부터 제거하는 단계를 포함하는 레이저 열처리 방법에 의해 달성된다. 이때 기판은 웨이퍼를 사용하는 것이 바람직하다.Still another object of the present invention is the step of setting the heat treatment conditions for the plate, the step of transporting the substrate to the target position, the heat treatment by scanning the uniaxial direction on the substrate by a laser beam in the form of a line beam, the line during the scan Heat treatment of the substrate while adjusting the width of the beam to the width of the substrate and removing the substrate from the target position. At this time, the substrate is preferably a wafer.

본 발명에 따른 레이저 열처리 방법은 기판을 열처리하는 단계에서 상기 스캔이 상기 기판을 상기 일축 방향으로 이동시키거나 상기 레이저 빔을 이동하여 이루어지는 것이 바람직하다.In the laser heat treatment method according to the present invention, it is preferable that the scan is performed by moving the substrate in the uniaxial direction or by moving the laser beam in the heat treatment of the substrate.

본 발명에 따른 레이저 열처리 방법에서 기판을 열처리하는 단계는 상기 열처리 조건을 만족시키기 위해 반복적으로 수행되는 것이 바람직하다.In the laser heat treatment method according to the present invention, the heat treatment of the substrate is preferably performed repeatedly to satisfy the heat treatment conditions.

본 발명에 따른 레이저 열처리 방법에서 레이저 열처리 방법은 복수의 기판에 대해 동시에 수행되는 것이 바람직하다.In the laser heat treatment method according to the present invention, the laser heat treatment method is preferably performed simultaneously on a plurality of substrates.

본 발명에 따른 레이저 열처리 방법에서 기판을 피처리 위치로 운반되는 단 계 및 상기 기판을 열처리하는 단계 사이에는 기판을 가열하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In the laser heat treatment method according to the present invention, it is preferable to further include the step of heating the substrate between the step of transporting the substrate to the target position and the step of heat treatment of the substrate.

본 발명에 따른 레이저 열처리 장치는 스캔을 함에 있어서 라인 빔의 폭을 조절함으로써 전력을 낭비하는 일이 없이 열처리 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있으며, 한 번의 스캔으로 기판의 전 영역에 대한 열처리가 이루어지므로 중복 스캔 영역이나 스캔되지 않은 영역이 발생될 염려가 없다는 장점이 있다.Laser heat treatment apparatus according to the present invention has the advantage that the heat treatment time can be shortened without wasting power by adjusting the width of the line beam in the scan, heat treatment for the entire area of the substrate in one scan As a result, there is no fear of generating a duplicate scan area or an unscanned area.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The foregoing terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors properly define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 열처리 장치를 도시한 것이다.1 shows a laser heat treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 열처리 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판을 장착하고 장착된 기판(100)을 일축 방향으로 이동시키기 위한 스테이지(110), 기판(100)상에 일축 방향과 수직 방향으로 단면이 라인 형태인 레이저 빔(120)을 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 헤드(130) 및 헤드(130)를 지지하기 위한 한 쌍의 갠트리(140)가 형성된다. 이때, 각 갠트리(140)에 의해 지지되는 헤드(130)의 수는 스테이지(110)상에 기판이 몇 열로 배열되는지 여부에 따라 달라진다. 즉 기판이 1열로 배열되어 있다면 갠트리(140)에 장착되는 헤드(130)의 수는 하나이지만 2열로 기판이 배열된 경우에는 갠트리(140)에는 2개의 헤드(130)가 장착된다. 또한, 헤드(130)가 설치된 갠트리(140) 쌍은 스테이지(110)에 배치되는 기판의 수에 따라 복수 개가 설치될 수 있다. 이는 열처리 공정이 보다 신속하게 진행되도록 해준다. 본 발명에 있어서 기판(100)은 원형인 웨이퍼(wafer)가 적용된다.Laser heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, the stage 110 for mounting the substrate and to move the mounted substrate 100 in one axis direction, one axis direction on the substrate 100 At least one head 130 for irradiating the laser beam 120 having a line cross-section in a vertical direction with and a pair of gantry 140 for supporting the head 130 is formed. In this case, the number of heads 130 supported by each gantry 140 depends on how many rows the substrates are arranged on the stage 110. That is, when the substrates are arranged in one row, the number of heads 130 mounted on the gantry 140 is one, but when the substrates are arranged in two rows, the two heads 130 are mounted on the gantry 140. In addition, a plurality of gantry 140 pair in which the head 130 is installed may be installed in accordance with the number of substrates disposed on the stage 110. This allows the heat treatment process to proceed more quickly. In the present invention, a wafer having a circular shape is applied to the substrate 100.

스테이지(110)의 저면에는 스테이지를 일축 방향으로 움직이기 위한 가이드 레일(160)과 스테이지 및 가이드 레일(160)을 지지하는 지지테이블(150) 및 지지테이블(150)을 받치면서 진동을 흡수할 수 있는 제진대를 구비한 지지대(170)가 형성되어 있다.The bottom of the stage 110 may absorb vibration while supporting the guide rail 160 for moving the stage in one direction, the support table 150 and the support table 150 for supporting the stage and the guide rail 160. A support 170 is provided with a vibration damping stand.

스테이지(110) 하부에 일축으로 형성된 가이드 레일(160)은 스테이지(110)를 일축 방향으로 움직일 수 있게 한다. 지지대와 가이드 레일(160) 사이에 형성된 지지테이블(150)은 스테이지의 양 변으로부터 수 백mm 정도 폭이 추가로 연장되어 형성할 수 있고 헤드(130)가 장착되는 갠트리(140)를 지지한다. The guide rail 160 formed uniaxially under the stage 110 allows the stage 110 to move in one axial direction. The support table 150 formed between the support and the guide rail 160 may further be formed by a width of several hundred mm from both sides of the stage, and supports the gantry 140 on which the head 130 is mounted.

그리고, 스테이지(110)의 일측에는 기판 표면으로 질소와 아르곤 등의 퍼지 가스를 공급하기 위한 가스 라인(도시되지 않음)이 구비된다. 한편, 스테이지(110)상에 기판의 이송 및 로딩은 스테이지(110)의 이송 방향의 측면에 각각 구비된 로봇 암(180)에 의하여 수행된다. 스테이지(110)는 기판(100)의 장착 시 충돌로 인하여 발생할 수 있는 기판(100)의 손상을 막으면서, 기판을 고정하기 위한 다른 고정부재(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 스테이지(110)상에 기판(100)을 고정하기 위해 스테이지(110)에 결합된 진공 수단(도시되지 않음)에 의해 기판(100)의 아래부분을 진공상태로 만들어 고정시키거나, 클램프(clamp)를 스테이지(110)의 외주(外周)를 따라 일정간격 이격되도록 복수로 구비하여 스테이지(110)상의 기판(100)을 고정할 수도 있다. One side of the stage 110 is provided with a gas line (not shown) for supplying a purge gas such as nitrogen and argon to the surface of the substrate. On the other hand, the transfer and loading of the substrate on the stage 110 is performed by the robot arm 180 provided on the side of the transfer direction of the stage 110, respectively. The stage 110 may further include another fixing member (not shown) for fixing the substrate while preventing damage to the substrate 100 that may occur due to a collision when the substrate 100 is mounted. In order to fix the substrate 100 on the stage 110, a lower portion of the substrate 100 is vacuumed and fixed by a vacuum means (not shown) coupled to the stage 110, or clamped. It may be provided with a plurality of spaced apart a predetermined interval along the outer periphery of the stage 110 to secure the substrate 100 on the stage 110.

스테이지(110)는 가이드 레일(160) 상에서 움직이기 위하여 구동 리니어 모터(도시되지 않음) 또는 에어 슬라이드(도시되지 않음)와 연결되어 있다. 그리고, 레이저 가공시 기판을 미세하게 움직이기 위하여 미세 구동 리니어 모터(도시되지 않음)를 이용할 수도 있다.The stage 110 is connected with a drive linear motor (not shown) or an air slide (not shown) to move on the guide rail 160. In addition, a fine driving linear motor (not shown) may be used to finely move the substrate during laser processing.

헤드(130)는 기판(100)상에 라인 형태인 레이저 빔(120)을 조사하기 위한 적어도 하나의 갠트리(140) 쌍에 대해 하나 이상을 구비하게 되는데, 본 발명의 일실시예에 있어서는 하나의 갠트리(140) 쌍에 대해 2개의 헤드(130)를 일렬로 구비한다. 그리고, 레이저를 조사하기 위한 헤드(130)는 스테이지의 상부에 일정간격 이격되어 위치하고 있다.Head 130 is provided with one or more for at least one pair of gantry 140 for irradiating the laser beam 120 in the form of a line on the substrate 100, in one embodiment of the present invention Two heads 130 are provided in a line with respect to the gantry 140 pair. In addition, the head 130 for irradiating the laser is positioned at a predetermined interval spaced above the stage.

헤드(130) 내에는 라인 빔(120)을 발생시키는 라인 소스와 어테뉴에이터, 빔 형성기, 빔 균질기 또는 광학계를 구비한다. 라인 빔(120)은 라인 소스에서 방사되 고 직각 띠 형상을 가지는 광자에 의한 에너지 빔을 의미한다. 라인 소스는 길고 좁은 방출면으로부터 단파장대역인 200nm 내지 1100nm 범위 내에서 특정 파장대의 방사 에너지를 방출하는 방사 에너지 빔의 소스를 말한다. 라인 소스는 일렬 또는 여러 열로 길이축을 따라 배치되는 레이저 다이오드와 같은 레이저 발진기를 갖는 레이저 다이오드의 어레이일 수 있다. 또는 라인 소스는 일단이 헤드 내부 또는 외부에 별도로 장치된 레이저 발진기와 연결되고, 다른 타단이 일렬 또는 여러 열로 길이축을 따라 배치되는 광섬유 끝단의 어레이일 수 있다. 본 실시예에서의 라인 소스는 그것의 선형 방출면을 따라 일정한 간격으로 배치된 복수의 레이저 다이오드을 각각 갖는 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이를 구비한다. 이 경우 레이저 다이오드는 상대적으로 밀접하게 간격을 두고, 레이저 다이오드 어레이의 축을 정의하는 선형 방향에 따라서 일정한 간격으로 배치된다. 만약 기판이 실리콘 기판이고 이온 주입에 의해 형성된 소스/드레인 영역의 두께가 1㎛ 이하이면, 약 350 nm 내지 950 nm 의 파장 범위의 방사 에너지는 위 기판을 처리하는데 특히 효과적이다. 그러나, 본 발명의 장치는 상술한 파장 범위의 방사 에너지를 발생시키는 라인 소스에 제한되지 않는다. The head 130 includes a line source for generating the line beam 120, an attenuator, a beam former, a beam homogenizer, or an optical system. The line beam 120 refers to an energy beam by photons that are radiated from a line source and have a rectangular band shape. A line source refers to a source of a radiant energy beam that emits radiant energy in a specific wavelength band within a short wavelength band of 200 nm to 1100 nm from a long narrow emission surface. The line source may be an array of laser diodes having a laser oscillator, such as a laser diode, arranged along the length axis in one or several rows. Alternatively, the line source may be an array of optical fiber ends, one end of which is connected to a laser oscillator installed separately inside or outside the head, and the other end of which is disposed along the length axis in one or several rows. The line source in this embodiment includes one or more laser diode arrays each having a plurality of laser diodes arranged at regular intervals along its linear emitting surface. In this case the laser diodes are relatively closely spaced and are arranged at regular intervals along the linear direction defining the axis of the laser diode array. If the substrate is a silicon substrate and the thickness of the source / drain regions formed by ion implantation is 1 μm or less, the radiant energy in the wavelength range of about 350 nm to 950 nm is particularly effective for treating the substrate. However, the apparatus of the present invention is not limited to line sources that generate radiant energy in the above-described wavelength range.

본 발명의 레이저 발진기는 다이오드 레이저, DPSS(Diode Pumped Solid State) 레이저, KrF 엑시머 레이저, 나노초 또는 펨토 초 레이저를 사용할 수 있다. KrF, ArF 엑시머 레이저, 나노초 레이저 또는 펨토 초의 초단파 레이저를 레이저 발진기로 사용하는 경우 발진기의 부피가 다이오드 레이저보다 크므로 복수의 광섬유 다발을 이용하여 라인 소스를 형성하는 것이 바람직하다.The laser oscillator of the present invention may use a diode laser, a Diode Pumped Solid State (DPSS) laser, a KrF excimer laser, a nanosecond or femtosecond laser. When KrF, ArF excimer laser, nanosecond laser or femtosecond microwave laser is used as the laser oscillator, it is preferable to form a line source using a plurality of optical fiber bundles because the volume of the oscillator is larger than the diode laser.

칠러(도시되지 않음)는 레이저 발진기의 타측에 구비되어 레이저 발진기로부터 발생하는 열을 제거한다. 칠러는 레이저 발진기 각각에 구비하거나 하나의 칠러만을 사용하여 복수의 레이저 발진기에서 발생하는 열을 제거할 수 있다.A chiller (not shown) is provided on the other side of the laser oscillator to remove heat generated from the laser oscillator. The chiller may be provided in each of the laser oscillators or only one chiller may be used to remove heat generated from the plurality of laser oscillators.

본 발명에 있어서 라인 소스의 폭은 열처리 대상인 웨이퍼 기판의 지름과 거의 같거나 커야 하므로 그 폭만큼의 다이오드 레이저 또는 광섬유 끝단의 어레이를 가져야 한다. In the present invention, the width of the line source should be approximately equal to or larger than the diameter of the wafer substrate to be heat treated, and therefore, the width of the line source should have an array of diode laser or optical fiber ends corresponding to the width.

라인 소스의 다이오드 레이저 또는 광섬유 끝단과 마찬가지로 어테뉴에이터(attenuator), 빔, 형성기, 빔 균질기 또는 광학계는 기판 지름만큼의 폭을 가지는 라인 빔(120)을 기판에 조사할 수 있도록 각각 적어도 하나 이상의 수량으로 준비되며, 이들은 하나의 헤드(130)에 구비되어 스테이지에 고정되어 있는 기판 상부의 갠트리(140)에 위치한다. 그리고 상술한 바와 같이 한 쌍의 갠트리(140)에 장착되는 헤드(130)의 수는 기판이 몇 열인지 여부에 의하여 결정된다.Like a diode laser or optical fiber end of a line source, an attenuator, beam, former, beam homogenizer, or optics may be used to irradiate the substrate with a line beam 120 that is as wide as the substrate diameter. They are prepared, and they are provided in one head 130 is located in the gantry 140 on the substrate is fixed to the stage. As described above, the number of heads 130 mounted on the pair of gantry 140 is determined by how many rows the substrate is.

라인 빔 형태의 레이저 빔을 용이하게 형성하기 위해서 라인 소스의 광원인 각 다이오드 레이저 또는 각 광섬유 끝단에 대해 각각의 어테뉴에이터, 빔 형성기, 빔 균질기 및 광학계를 동일한 수로 대응시키는 것이 바람직하다.In order to easily form a laser beam in the form of a line beam, it is preferable to correspond each attenuator, beam former, beam homogenizer and optical system to the same number for each diode laser or each optical fiber end which is a light source of the line source.

어테뉴에이터(도시되지 않음)는 레이저 발진기의 출력단에 위치하여 레이저 빔의 출력을 조절하며, 어테뉴에이터 출력단에 구비된 빔 형성기는 레이저빔의 단면적을 조절하여 다양한 형태의 단면적을 갖는 레이저 빔으로 변환할 수 있다.An attenuator (not shown) is positioned at the output end of the laser oscillator to adjust the output of the laser beam, and the beam former provided at the attenuator output end adjusts the cross-sectional area of the laser beam to convert it into a laser beam having various cross-sectional areas. Can be.

빔 균질기(도시되지 않음)는 빔 형성기를 거쳐 출력된 레이저 빔의 세기를 균일하게 조절함으로써, 정밀하면서도 우수한 단면 프로파일을 갖는 패터닝된 시료 박막을 형성할 수 있다.A beam homogenizer (not shown) can form a patterned sample thin film having a precise and excellent cross-sectional profile by uniformly adjusting the intensity of the laser beam output through the beam former.

다수의 렌즈, 빔 스플리터, 프리즘 및 다이클로익 미러를 포함하는 광학계(도시되지 않음)는 빔 균질기의 출력단에 위치하여 최종 기판(110) 표면에 레이저 빔의 초점을 조절할 수 있도록 한다.An optical system (not shown), which includes a plurality of lenses, beam splitters, prisms, and dichroic mirrors, is located at the output of the beam homogenizer to adjust the focus of the laser beam on the final substrate 110 surface.

헤드(130)에는 검출기를 더 포함할 수 있다. 검출기는 라인 소스에서 방사되는 레이저 빔의 에너지를 검출하여 기판에 입사되는 방사 에너지량을 나타내는 검출 신호를 제어부에 보낸다. The head 130 may further include a detector. The detector detects energy of the laser beam emitted from the line source and sends a detection signal indicating the amount of radiation energy incident on the substrate to the controller.

기판에 입사되는 라인 빔 형태의 레이저는 기판에 수직이 아닌 각도로 입사되도록 조정된다. 레이저가 기판에 수직으로 입사되면 기판에 의해 반사된 레이저가 다시 라인 소스로 향하게 되는 것을 막기 위한 것이다.The laser in the form of a line beam incident on the substrate is adjusted to be incident at an angle other than perpendicular to the substrate. When the laser is incident perpendicularly to the substrate, it is intended to prevent the laser reflected by the substrate from being directed back to the line source.

모니터링 부(도시되지 않음)는 광학계 일측에는 위치하며 기판으로 조사된 후 반사되어 빔 스플리터를 통하여 경로가 변경된 레이저 빔을 감지한다. 이때 반사된 방사 에너지에 대한 신호를 제어부로 보내 제어부에서 실시간으로 열처리 공정을 제어할 수 있도록 한다. 또한, 반사된 레이저 빔을 영상으로 변환하여 외부의 모니터로 영상을 전송하도록 할 수 있다. 헤드(130)가 복수인 경우 모니터링 부도 헤드(130)의 수에 맞추어 설치된다.The monitoring unit (not shown) is located on one side of the optical system and is irradiated onto the substrate to reflect the laser beam and detect the changed laser beam through the beam splitter. At this time, the signal for the reflected radiation energy is sent to the controller so that the controller can control the heat treatment process in real time. In addition, the reflected laser beam may be converted into an image to transmit an image to an external monitor. In the case where there are a plurality of heads 130, the monitoring unit may be installed according to the number of heads 130.

제어부는 모니터링 부에서 입력된 신호와 가공 초기에 조작제어부를 통하여 입력된 초기 설정값을 비교하며 스테이지를 움직이기 위한 리니어 모터와 레이저 발진기를 포함하는 레이저 열처리 장치를 구성하는 모든 구성을 제어한다. 제어부 는 각 구성의 동작이나 헤드(130)에서 출력하는 레이저 빔의 세기, 형상 및 면적 그리고 스테이지의 이동 속도와 거리 등을 제어할 수 있다. 특히 라인 소스가 다이오드 레이저인 경우 제어부는 다이오드 레이저 각각의 작동과 세기를 조절할 수 있도록 구성된다. 이러한 구성에 의해 제어부는 기판 전체에 대한 열처리 정도를 측정할 수 있으며 열처리가 부족한 영역이 생기는 경우 추가적인 열처리 공정을 그 영역에 적당한 세기의 레이저로 수행할 수 있다.The control unit compares the signal input from the monitoring unit with the initial setting value input through the operation control unit at the beginning of the processing and controls all the components constituting the laser heat treatment apparatus including a linear motor and a laser oscillator for moving the stage. The controller may control the operation of each component or control the intensity, shape and area of the laser beam output from the head 130, and the moving speed and distance of the stage. In particular, when the line source is a diode laser, the control unit is configured to adjust the operation and intensity of each diode laser. By such a configuration, the controller can measure the degree of heat treatment for the entire substrate, and when an area lacking heat treatment occurs, an additional heat treatment process can be performed with a laser having an appropriate intensity in the area.

본 발명에 따른 장치를 동작시키기 전에 제어부 또는 사용자는 강도 제어 신호와 스캔 속도의 레벨들 사이의 관계를 결정하고, 기판에서의 방사 에너지양을 결정한다. 기판에 전달되는 방사 에너지양은 대략적으로 스캔 속도에 의해 나누어지는 방사 에너지 강도에 비례한다. 그러므로 제어부는 강도 제어 신호와 스캔 제어 신호의 소정의 레벨들에 대해 기판에 공급되는 방사 에너지양을 결정하기 위해 검출기로부터의 신호를 적분하도록 미리 프로그램될 수 있다.Prior to operating the device according to the invention, the controller or the user determines the relationship between the intensity control signal and the levels of the scan rate and determines the amount of radiant energy at the substrate. The amount of radiant energy delivered to the substrate is approximately proportional to the radiant energy intensity divided by the scan rate. Therefore, the control part may be preprogrammed to integrate the signal from the detector to determine the amount of radiation energy supplied to the substrate for predetermined levels of the intensity control signal and the scan control signal.

아울러 본 발명에 있어서 제어부는 도 2에서 도시된 바와 같이 스캔이 진행됨과 동시에 미리 설정된 기판(200)의 위치와 기판(200)의 크기 및 라인 빔(210)이 조사되는 위치의 기판 길이에 따라서 라인 빔(210)의 폭을 조절한다. 즉 열처리 공정시 라인 빔(210)은 기판(200)의 일측 끝단에서부터 타측 끝단으로 이동하게 되는데 이때 본 발명에서의 기판(200)은 웨이퍼를 사용하고, 이러한 웨이퍼 기판은 원형이므로 라인 빔(210)이 조사되는 영역의 폭은 계속적으로 변화하게 된다. 제어부는 기판(200) 이외의 스테이지부에 라인 빔(210)이 조사되는 것을 최소화하기 위해 라인 빔(210)이 조사되는 기판(200) 영역의 폭과 거의 일치하도록 라인 빔의 폭을 조절한다. 이때 제어부는 미리 설정된 기판(200)의 위치와 모니터링 부로부터 들어온 신호를 통해 파악된 기판(200)의 위치에 오차가 있는 경우 이러한 오차를 보정할 수도 있다.In addition, in the present invention, as shown in FIG. 2, the control unit performs line scanning according to the position of the substrate 200, the size of the substrate 200, and the length of the substrate at which the line beam 210 is irradiated as the scan proceeds. The width of the beam 210 is adjusted. That is, during the heat treatment process, the line beam 210 moves from one end of the substrate 200 to the other end. In this case, the substrate 200 uses a wafer, and since the wafer substrate is circular, the line beam 210 is used. The width of this irradiated area is constantly changing. The controller adjusts the width of the line beam to substantially match the width of the area of the substrate 200 to which the line beam 210 is irradiated in order to minimize the irradiation of the line beam 210 to the stages other than the substrate 200. In this case, the controller may correct the error when there is an error in the position of the substrate 200 and the position of the substrate 200 determined through the signal input from the monitoring unit.

라인 빔(210) 폭의 조절은 라인 소스가 다이오드 레이저의 어레이인 경우 해당 다이오드 레이저만 작동시키는 것에 의해 조절이 가능하다. 또는 빔 형성기에 의해 라인 빔(210)의 폭을 조절하고 레이저 발전기의 출력을 조절하여 폭이 조절되는 라인 빔(210)의 단위 면적당 입사 에너지에 변화가 없도록 하여 라인 빔(210)의 폭을 조절할 수 있다. 빔 형성기 등을 사용하여 라인 빔(210)의 폭을 조절하는 방법은 레이저 발진기로 다이오드 레이저는 물론 다른 레이저를 사용하는 경우에도 이용될 수 있다. 이렇게 라인 빔(210)의 폭을 조절하게 되면 기판 지름만큼의 폭을 가지는 큰 라인 소스를 사용하더라도 전력의 낭비를 현저하게 줄일 수 있다는 이점이 있다.The width of the line beam 210 can be adjusted by only operating the diode laser when the line source is an array of diode lasers. Alternatively, the width of the line beam 210 is adjusted by adjusting the width of the line beam 210 by the beam former and adjusting the output of the laser generator so that the incident energy per unit area of the line beam 210 whose width is adjusted is not changed. Can be. The method of adjusting the width of the line beam 210 using a beam shaper or the like may be used when using a diode laser as well as another laser as the laser oscillator. When the width of the line beam 210 is adjusted in this way, even if a large line source having a width as large as the substrate diameter is used, there is an advantage that the waste of power can be significantly reduced.

기판은 일정한 속도로 계속적으로 이동하고 있거나, 일정한 시간 동안 정지된 상태로 열처리 공정 즉, 레이저 빔의 조사가 이루어질 수 있으며, 이때, 기판의 이동속도는 기판상에 존재하는 피처리 물질(비정질 실리콘층, 고농도 혹은 저농도의 불순물 이온 존재하는 영역, 마이크로 칩 등)에 따라 변경되는 것이 바람직하다. 그리고, 레이저 빔을 이용한 열처리 공정 시 온도의 제어는 레이저 빔의 출력 에너지 또는 출력시간을 제어함으로써 용이하게 제어할 수 있도록 한다.The substrate is continuously moving at a constant speed, or a heat treatment process, that is, irradiation of a laser beam, may be performed in a state where it is stopped for a predetermined time, and at this time, the moving speed of the substrate may be a target material (amorphous silicon layer) , A region where a high concentration or low concentration of impurity ions are present, a microchip, or the like. In addition, the temperature control during the heat treatment process using the laser beam can be easily controlled by controlling the output energy or output time of the laser beam.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 발진기 및 제어부는 펄스로서 방사 에너지를 발생시킬 수 있도록 할 수 있다. 펄스 레이저를 이용한다면 소정의 펄스 길 이, 펄스 강도, 펄스 수에 대한 파라미터 신호는 원하는 에너지의 정도 및 조건에 따라 설정될 수 있다.The laser oscillator and the control unit according to another embodiment of the present invention may enable to generate radiant energy as a pulse. If a pulse laser is used, a parameter signal for a predetermined pulse length, pulse intensity, and number of pulses may be set according to a desired degree of energy and a condition.

본 발명에 따른 장치는 온도 제어부, 가열 요소 및 온도 센서를 구비할 수도 있다. 가열 요소는 스테이지에서 기판이 재치되는 위치에 설치되고, 온도 센서는 기판에 근접한 위치에 설치될 수 있다. 이들 요소는 방사 에너지 조사시 발생될 수 있는 기판상에 형성된 회로에 대한 열적 충격을 감소시키기 위해 기판에 방사 에너지를 조사하기 전 기판의 온도를 상승시키는데 이용될 수 있다. 적절한 기판 가열 온도는 미리 설정될 수 있으며, 제어부는 소정의 목표 온도 신호를 온도 제어부에 보낸다. 온도 제어부는 저항 코일 등의 가열 요소에 전류를 공급하도록 연결된다. 온도 센서는 실제의 온도 신호를 발생시키고, 그러한 신호를 온도 제어부에 공급하도록 연결된다. 목표 온도 신호와 실제의 온도 신호에 기초하여, 온도 제어부는 소정의 온도로 기판을 가열시키고 유지하기 위해 피드백 방법으로 전류 신호를 발생시킨다.The device according to the invention may comprise a temperature control, a heating element and a temperature sensor. The heating element is installed at the position where the substrate is placed in the stage, and the temperature sensor may be installed at a position proximate to the substrate. These elements can be used to raise the temperature of the substrate before irradiating the radiant energy to the substrate in order to reduce thermal impact on circuits formed on the substrate that can occur upon radiant energy irradiation. The appropriate substrate heating temperature can be preset and the control unit sends a predetermined target temperature signal to the temperature control unit. The temperature control unit is connected to supply a current to a heating element such as a resistance coil. The temperature sensor generates an actual temperature signal and is connected to supply such a signal to a temperature controller. Based on the target temperature signal and the actual temperature signal, the temperature control section generates a current signal in a feedback manner to heat and maintain the substrate at a predetermined temperature.

본 실시예에 따른 레이저 열처리 장치의 열처리 동작을 설명하면 다음과 같다. Referring to the heat treatment operation of the laser heat treatment apparatus according to the embodiment as follows.

먼저 열처리 준비 단계로서 기판을 기판 운반용 카세트 등에서 레이저 열처리 장치의 스테이지로 이송하여 스테이지 상의 기판 위치에 올려놓는다. 기판은 진공 수단 등에 의해 스테이지에 고정되며, 필요한 경우 가열 요소에 의해 미리 목표 온도로 가열시킨다. 제어부 또는 사용자는 강도 제어 신호와 스캔 속도의 레벨들 사이의 관계를 결정하고 기판에서의 방사 에너지양을 결정한다.First, as a heat treatment preparation step, the substrate is transferred from the substrate carrying cassette to the stage of the laser heat treatment apparatus and placed on the substrate on the stage. The substrate is fixed to the stage by vacuum means or the like and, if necessary, is heated to the target temperature in advance by a heating element. The controller or user determines the relationship between the intensity control signal and the levels of the scan speed and determines the amount of radiant energy at the substrate.

열처리 동작이 시작되면 스테이지(110)가 가이드 레일(160) 상에서 움직여 기판을 헤드(130)가 위치한 곳으로 천천히 이동시킨다. 기판의 끝단이 헤드(130)의 아래에 오게 되면 레이저 발진기가 작동된다. 라인 소스는 라인 빔이 조사되는 영역의 기판 영역의 폭에 따라 라인 빔의 폭을 조절한다. 즉 열처리가 이루어지면서 헤드(130) 아래를 기판이 지나가면 라인 빔은 점점 폭이 넓어졌다가 기판의 중심영역이 지나가면 점점 폭이 좁아지도록 조절된다. 열처리 동작 동안 기판에 조사되는 레이저의 성상은 모니터링 부와 제어부에 의해 계속적으로 모니터링되어 실시간으로 공정이 제어된다.When the heat treatment operation is started, the stage 110 moves on the guide rail 160 to slowly move the substrate to the position where the head 130 is located. When the end of the substrate comes under the head 130, the laser oscillator is activated. The line source adjusts the width of the line beam according to the width of the substrate area of the area to which the line beam is irradiated. That is, as the heat treatment is performed, the line beam becomes wider as the substrate passes under the head 130, and then becomes narrower as the center region of the substrate passes. The characteristics of the laser irradiated onto the substrate during the heat treatment operation are continuously monitored by the monitoring unit and the control unit to control the process in real time.

이러한 열처리 동작은 기판에 목표치의 에너지가 모두 조사될 때까지 반복될 수 있으며 열처리가 끝나면 기판은 다음 공정을 위해 이송된다.This heat treatment may be repeated until all of the target energy is irradiated onto the substrate, and after the heat treatment, the substrate is transferred for the next process.

본 발명에 따른 열처리 장치는 다양한 형태의 실시예로 구체화될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에서 헤드(130)는 도 1에서와 같은 갠트리(140)를 사용하지 않고 별도의 헤드 지지 부재에 의하여 고정되는 것으로 구성될 수도 있다. 즉 스테이지와 결합되어 헤드(130)를 지지하되 한 쌍이 아닌 일체로서 구성된 헤드 지지 부재가 갠트리(140)를 대체할 수 있으며, 스테이지와 결합되어 있지 않고 다른 부분 또는 외부에 고정된 헤드 지지 부재가 헤드를 지지할 수도 있다. 이러한 헤드 지지 부재는 도 1의 갠트리(140) 쌍과 같이 여러 개가 설치될 수 있다.The heat treatment apparatus according to the present invention can be embodied in various forms of embodiments. That is, in another embodiment of the present invention, the head 130 may be configured to be fixed by a separate head support member without using the gantry 140 as shown in FIG. 1. That is, the head support member, which is coupled to the stage to support the head 130 but is formed as a unit, not as a pair, may replace the gantry 140, and the head support member which is not coupled to the stage and fixed to another part or the outside is the head It can also support. Several head support members may be installed, such as the gantry 140 pair of FIG. 1.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 도 1의 장치처럼 스테이지 즉, 기판이 움직여 스캔이 이루지는 것이 아니라 스테이지는 고정된 채 헤드만이 움직여 스캔이 이 루어질 수도 있다. 본 실시예에 따른 레이저 열처리 장치에서는 헤드를 이동시키기 위해 도 1의 갠트리(140)에 대응되나 갠트리(140)와 같이 고정되어 있지 않고 이동이 가능한 헤드 이동부를 포함하게 된다.In another embodiment of the present invention, as in the apparatus of FIG. 1, the scan may be performed by moving only the head with the stage fixed, instead of moving the stage, that is, the substrate. The laser heat treatment apparatus according to the present exemplary embodiment includes a head moving part that corresponds to the gantry 140 of FIG. 1 to move the head but is not fixed like the gantry 140.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 열처리 장치를 도시하고 있다. 도 1에 따른 일실시예에서의 스테이지는 일렬 또는 복수의 열로 기판을 배치하나, 본 실시예에서는 기판(300)을 도 3에서와 같이 원형으로 배치된다. 또한 스테이지(310)도 원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우에는 헤드(320)가 헤드 고정 수단에 의해 고정된 상태에서 기판이 회전하면서 스캔이 이루어지도록 구성할 수 있다. 이때 제어부는 회전에 의한 스캔임을 고려하여 라인 소스의 라인 빔 에너지를 폭 방향으로 다르게 설정할 수도 있다. 이 경우 다른 실시예에서는 기판이 고정되고 헤드는 헤드 이동부에 장착되어 헤드 이동부의 이동에 의해 헤드가 이동하면서 스캔이 이루어질 수 있다. 이 경우 헤드 이동부는 기판이 배열된 형상을 따라 원을 그리거나 각 기판 사이에 꼭지점을 둔 다각형을 따라 이동하면서 스캔이 이루어질 수 있다. 헤드 이동부가 원을 그리는 경우 제어부는 회전에 의한 스캔임을 고려하여 역시 라인 소스의 라인 빔 에너지를 폭 방향으로 다르게하는 특별한 설정을 할 수도 있다.Figure 3 shows a laser heat treatment apparatus according to another embodiment of the present invention. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the stages are arranged in one row or a plurality of rows, but in this embodiment, the substrate 300 is disposed in a circular shape as in FIG. 3. In addition, the stage 310 is preferably formed in a circular shape. In this case, the head 320 may be configured to scan while the substrate is rotated while the head 320 is fixed by the head fixing means. In this case, the controller may set the line beam energy of the line source in the width direction in consideration of scan by rotation. In this case, in another embodiment, the substrate is fixed and the head is mounted to the head moving part so that the scan can be performed while the head moves by the movement of the head moving part. In this case, the head moving unit may scan while drawing a circle along a shape in which the substrates are arranged or moving along a polygon having a vertex between the substrates. When the head moving unit draws a circle, the control unit may also make a special setting to vary the line beam energy of the line source in the width direction in consideration of scanning by rotation.

아울러 본 발명에 따른 장치는 전체적으로 챔버의 형태로 구성될 수도 있으며, 이 경우 헤드는 챔버의 외벽 부근에 결합되고, 헤드가 이동하면서 스캔하는 방식을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the apparatus according to the invention may be configured in the form of a chamber as a whole, in which case the head is preferably coupled to the outer wall of the chamber, it is preferable to use a method of scanning while the head moves.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 열처리 장치를 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing a laser heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 레이저 열처리 장치에 있어서 라인 빔의 스캔 방법을 나타내는 개념도,2 is a conceptual diagram showing a scanning method of a line beam in the laser heat treatment apparatus of the present invention;

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 열처리 장치의 스테이지 및 기판 배열을 나타내는 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a stage and a substrate arrangement of the laser heat treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

100, 200, 300: 기판 110, 310: 스테이지100, 200, 300: substrate 110, 310: stage

120: 라인 빔 130: 헤드120: line beam 130: head

140: 갠트리 150: 지지테이블140: gantry 150: support table

160: 가이드 레일 180: 로봇 암160: guide rail 180: robot arm

210: 라인 빔 320: 헤드210: line beam 320: head

Claims (32)

기판을 장착하고 일축 방향으로 이동가능한 스테이지;A stage mounted to the substrate and movable in the uniaxial direction; 기판 위에 라인 빔을 조사하는 헤드; 및A head for irradiating a line beam onto the substrate; And 상기 스테이지를 일축 방향으로 이동시켜 상기 라인 빔이 상기 기판 위를 스캔하도록 제어하는 제어부A control unit for controlling the line beam to scan the substrate by moving the stage in one axis direction 를 구비하고, 상기 스캔은 상기 라인 빔의 폭을 조절하여 기판에만 라인 빔이 조사될 수 있도록 하는 레이저 열처리 장치.And the scan adjusts the width of the line beam so that the line beam is irradiated only to the substrate. 기판을 장착하기 위한 스테이지;A stage for mounting the substrate; 기판 위에 라인 빔을 조사하는 헤드;A head for irradiating a line beam onto the substrate; 상기 헤드를 지지하고 상기 헤드를 이동시키는 헤드 이동부; 및A head moving part supporting the head and moving the head; And 상기 헤드 이동부에 의해 상기 헤드를 일축 방향으로 이동하도록 하여 상기 라인 빔이 상기 기판 위를 스캔하도록 제어하는 제어부A control unit for controlling the line beam to scan the substrate by moving the head in one axis direction by the head moving unit; 를 구비하고, 상기 스캔은 상기 라인 빔의 폭을 조절하여 기판에만 라인 빔이 조사될 수 있도록 하는 레이저 열처리 장치.And the scan adjusts the width of the line beam so that the line beam is irradiated only to the substrate. 복수의 기판을 원형으로 배열하여 장착하고 회전 가능한 스테이지;A stage rotatably arranged and mounted with a plurality of substrates in a circle; 기판 위에 라인 빔을 조사하는 헤드; 및A head for irradiating a line beam onto the substrate; And 상기 스테이지를 회전시켜 상기 라인 빔이 상기 기판 위를 스캔하도록 제어 하는 제어부A controller for rotating the stage to control the line beam to scan the substrate 를 구비하고, 상기 스캔은 상기 라인 빔의 폭을 조절하여 기판에만 라인 빔이 조사될 수 있도록 하는 레이저 열처리 장치.And the scan adjusts the width of the line beam so that the line beam is irradiated only to the substrate. 복수의 기판을 원형으로 배열하여 장착하는 스테이지;A stage for arranging and mounting a plurality of substrates in a circular shape; 기판 위에 라인 빔을 조사하는 헤드;A head for irradiating a line beam onto the substrate; 상기 헤드를 지지하고 상기 헤드를 원 또는 다각형을 그리도록 이동시키는 헤드 이동부; 및A head moving part supporting the head and moving the head to draw a circle or a polygon; And 상기 헤드 이동부에 의해 상기 헤드를 이동시켜 상기 라인 빔이 상기 기판 위를 스캔하도록 제어하는 제어부A control unit which controls the line beam to scan the substrate by moving the head by the head moving unit 를 구비하고, 상기 스캔은 상기 라인 빔의 폭을 조절하여 기판에만 라인 빔이 조사될 수 있도록 하는 레이저 열처리 장치.And the scan adjusts the width of the line beam so that the line beam is irradiated only to the substrate. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 기판은 웨이퍼 기판인 레이저 열처리 장치.And the substrate is a wafer substrate. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드는,The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the head, 라인 빔을 발진하는 라인 소스;A line source for oscillating a line beam; 상기 라인 빔의 세기를 조절하기 위한 어테뉴에이터;An attenuator for adjusting the intensity of the line beam; 상기 라인 빔의 형태를 변형하기 위한 빔 형성기;A beam former for modifying the shape of the line beam; 상기 라인 빔의 세기를 균일화하기 위한 빔 균질기; 및A beam homogenizer for equalizing the intensity of the line beam; And 상기 라인 빔의 형태 또는 초점을 제어하기 위한 광학계;An optical system for controlling the shape or focus of the line beam; 를 포함하는 레이저 열처리 장치.Laser heat treatment apparatus comprising a. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 라인 소스는 복수의 레이저 다이오드를 구비하고, 상기 복수의 레이저 다이오드는 하나 또는 복수의 열로 배열되는 레이저 열처리 장치.And said line source comprises a plurality of laser diodes, said plurality of laser diodes being arranged in one or a plurality of rows. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 레이저 다이오드는 200nm 내지 1100nm의 레이저 파장을 출력하는 레이저 열처리 장치.The laser diode is a laser heat treatment apparatus for outputting a laser wavelength of 200nm to 1100nm. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 라인 소스는 The line source is 하나 또는 복수의 레이저 발진기; 및One or a plurality of laser oscillators; And 복수의 광섬유Multiple optical fibers 로 구성되고, 상기 광섬유는 상기 레이저 광원에 일단이 연결되고, 타단은 하나 또는 복수의 열로 배열되어 라인 빔을 방출하는 라인 소스 방출면을 형성하는 레이저 열처리 장치.Wherein the optical fiber has one end connected to the laser light source and the other end arranged in one or a plurality of rows to form a line source emitting surface for emitting a line beam. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 레이저 발진기는 다이오드 레이저, DPSS, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저 또는 펨토 초 레이저인 레이저 열처리 장치.Wherein the laser oscillator is a diode laser, DPSS, KrF excimer laser, ArF excimer laser or femtosecond laser. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 레이저 발진기는 200nm 내지 1100nm의 레이저 파장을 출력하는 레이저 열처리 장치.The laser oscillator outputs a laser wavelength of 200nm to 1100nm. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 라인 빔 폭의 조절은 상기 제어부의 제어 신호에 의해 빔 형성기 및 라인 소스의 출력을 조정하여 이루어지는 레이저 열처리 장치.The line beam width adjustment is performed by adjusting the output of the beam former and the line source according to the control signal of the control unit. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 스테이지에 결합하는 가열 수단을 더 포함하는 레이저 열처리 장치.And a heating means coupled to the stage. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스테이지에 고정되고 상기 헤드를 좌우에서 지지하는 겐트리 쌍을 더 포함하는 레이저 열처리 장치.And a gantry pair fixed to the stage and supporting the head from side to side. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 겐트리 쌍은 적어도 하나 이상으로 구비하는 레이저 열처리 장치.And at least one gantry pair. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 헤드의 상부와 결합하여 상기 헤드를 지지하는 헤드 지지 부재를 더 포함하는 레이저 열처리 장치.And a head support member coupled to an upper portion of the head to support the head. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 헤드 지지 부재는 적어도 하나 이상으로 구비하는 레이저 열처리 장치.And at least one head support member. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 스테이지의 일측 또는 타측에 상기 기판을 외부로 이송하기 위한 기판 이송부를 더 포함하는 레이저 열처리 장치.And a substrate transfer part for transferring the substrate to one side or the other side of the stage to the outside. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 기판의 표면에 퍼지 가스를 제공하기 위한 가스 공급부를 더 포함하는 레이저 열처리 장치.And a gas supply unit for supplying a purge gas to the surface of the substrate. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 광학계 일측에 위치하고 상기 기판에 의해 반사된 상기 라인 빔을 수광하여 방사 에너지 신호를 상기 제어부에 전달하는 모니터링 부를 더 포함하는 레이 저 열처리 장치.And a monitoring unit positioned at one side of the optical system and receiving the line beam reflected by the substrate to transmit a radiation energy signal to the control unit. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 모니터링부는 CCD 카메라 또는 레이저 간섭계를 포함하는 레이저 열처리 장치.The monitoring unit laser heat treatment apparatus comprising a CCD camera or a laser interferometer. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 기판을 상기 스테이지에 고정시키는 진공 수단을 더 포함하는 레이저 열처리 장치.And vacuum means for fixing the substrate to the stage. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 기판을 상기 스테이지에 고정시키는 클램프 수단을 더 포함하는 레이저 열처리 장치.And a clamp means for fixing the substrate to the stage. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 라인 빔의 폭은 상기 기판의 지름 이상인 레이저 열처리 장치.And a width of the line beam is greater than or equal to the diameter of the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스테이지는 구동 리니어 모터 또는 에어 슬라이드에 의해 구동되는 레이저 열처리 장치.And said stage is driven by a driving linear motor or an air slide. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 기판은 복수 개가 장착되고 상기 헤드는 적어도 하나 이상으로 구비하는 레이저 열처리 장치.A plurality of substrates are mounted and the laser heat treatment apparatus provided with at least one head. 기판에 대한 열처리 조건이 설정되는 단계;Setting heat treatment conditions for the substrate; 기판을 피처리 위치로 운반되는 단계;Conveying the substrate to a processing position; 상기 기판 상을 라인 빔 형태의 레이저 빔에 의해 일축 방향으로 스캔하여 열처리하되 상기 스캔시 라인 빔의 폭을 상기 기판의 폭에 맞추어 조절하면서 기판을 열처리하는 단계; 및Heat-treating the substrate on the substrate in a uniaxial direction by means of a laser beam in the form of a line beam; And 상기 기판을 외부로 이송하는 단계Transferring the substrate to the outside 를 포함하는 레이저 열처리 방법.Laser heat treatment method comprising a. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 기판을 열처리하는 단계에서In the step of heat-treating the substrate 상기 스캔은 상기 기판을 상기 일축 방향으로 이동시키거나 상기 레이저 빔을 이동하여 이루어지는 레이저 열처리 방법The scanning is performed by moving the substrate in the uniaxial direction or by moving the laser beam. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 기판을 열처리하는 단계는 상기 열처리 조건을 만족시키기 위해 반복적 으로 수행되는 레이저 열처리 방법.And heat treating the substrate is repeatedly performed to satisfy the heat treatment conditions. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 레이저 열처리 방법은 복수의 기판에 대해 동시에 수행되는 레이저 열처리 방법.The laser heat treatment method is performed on a plurality of substrates at the same time. 제 27 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 30, 기판을 피처리 위치로 운반되는 단계 및 상기 기판을 열처리하는 단계 사이에는 기판을 가열하는 단계를 더 포함하는 레이저 열처리 방법.And heating the substrate between the step of transporting the substrate to a processing position and heat treating the substrate. 제 27 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 30, 상기 기판은 웨이퍼 기판인 레이저 열처리 방법.And said substrate is a wafer substrate.
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