KR20100093560A - 레이저 어닐링 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

렌즈 어레이 방식의 호모지나이저(homogenizer) 광학계의 경우, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향(X방향)으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단에 설치된 장축용 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈(장축용 집광 렌즈(22))에 입사되는 레이저광(1)의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되므로 세로줄무늬가 대폭으로 저감된다. 또한, 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향(Y방향)으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단에 설치된 단축용 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈(투영 렌즈(30))에 입사되는 레이저광(1)의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되므로 가로줄무늬가 대폭으로 저감된다.

Description

레이저 어닐링 방법 및 장치{LASER ANNEAL METHOD AND DEVICE}
본 발명은 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 유리 등의 절연 기판상에 형성된 비정질 반도체막이나 결정성 반도체막에 레이저 어닐링을 적용하여 고성능의 박막 트랜지스터가 제작되고 있다. 유리 기판은 종래 흔히 사용되어 온 석영 기판과 비교하여 저가이면서 가공성이 뛰어나고 대면적화가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 반도체막의 결정화에 레이저가 사용되는 것은 유리 기판의 융점은 600℃ 이하이지만 레이저를 사용하면 유리 기판을 가열하지 않고 비정질 반도체막을 용융, 결정화시킬 수 있기 때문이다.
레이저 어닐링을 적용하여 형성된 결정화 실리콘막은 높은 이동도를 가지기 때문에, 박막 트랜지스터를 형성하고, 한 장의 유리 기판상에 화소 구동용과 구동용 회로의 TFT를 형성할 수 있어, 휴대용이나 디지털 스틸 카메라 등의 액정 디스플레이에 탑재되어 상품으로서 보급되고 있다.
현재, 레이저 어닐링 장치는 엑시머 레이저나 고체 레이저 등의 레이저 광원으로부터 발진된 펄스 레이저광을 예를 들어, 100㎜~400㎜ × 0.05㎜~0.5㎜의 선형 빔으로 정형하고, 이 선형 빔을 유리 기판상의 비정질 실리콘막에 조사하여, 실리콘막을 용융 및 응고시킴으로써 결정화시키는 것이다. 유리 기판을 반송시킴으로써, 예를 들어 730×920㎜의 유리 기판상의 실리콘막의 전체 면을 비정질 실리콘에서 결정화 실리콘으로 개질시킬 수 있다.
상기 선형 빔을 이용한 레이저 어닐링 방법에는 몇 가지 문제점이 있으며, 그 중에서 특히 심각한 것은 육안으로 관찰가능한 줄무늬 모양이 선형 빔의 장축(長軸) 방향에 수직인 방향과 장축 방향에 평행한 방향에 나타나는 것이다. 이하, 선형 빔의 장축 방향에 수직인 줄무늬 모양을 ‘세로줄무늬’, 장축 방향과 평행한 줄무늬 모양을 ‘가로줄무늬’라고 부른다. 또한, 세로줄무늬와 가로줄무늬를 총칭하여 ‘조사(照射) 줄무늬’라고 부른다.
하기 특허 문헌의 도 1a 및 1b에는 이 조사 줄무늬의 상태가 나타나 있다. 이와 같은 조사 줄무늬가 나타난 상태로 액티브 매트릭스형의 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이를 제작할 경우, 이 조사 줄무늬와 동일한 줄무늬 모양이 화면에 그대로 생기는 불량이 발생한다. 특히, 유기 EL 디스플레이는 액정 디스플레이보다 조사 줄무늬에 대한 감도가 커서, 조사 줄무늬를 저감하기 위한 효과적인 해결 수단이 요구된다.
하기 특허 문헌 1 내지 4에는 조사 줄무늬를 저감하기 위한 방법에 대하여 몇 가지 제안이 이루어져 있다. 그렇지만, 조사 줄무늬의 발생 요인에 대해서는 빔의 균일성에 의한 것이나 간섭, 레이저 쇼트의 편차, 레이저 프로파일의 변동 등이 언급되었으나 확정되어 있지는 않다.
본 발명자들은 조사 줄무늬의 원인을 명확하게 하기 위하여 시행 착오를 반복한 결과, 그 요인을 특정하기에 이르렀다.
본 발명자들은 먼저, 선형 빔의 장축 방향의 광 강도를 균일화하기 위한 호모지나이저(homogenizer)에 있어서의 렌즈 어레이의 위치를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 1㎜씩 시프트시켰을 때에 세로줄무늬의 패턴이 어떻게 되는 지를 조사하였다. 그 결과, 세로줄무늬의 패턴이 변화되었다. 이 변화의 이유로서 생각되는 것은,
(a) 레이저 광원으로부터 발광된 레이저 빔 자체의 균일성이 요인이 되어 세로줄무늬가 나타나거나, 혹은,
(b) 호모지나이저를 구성하는 렌즈 표면에서 발생하는 산란광이 요인이 되어 세로줄무늬가 나타나는 것 중 어느 하나이다.
그래서, 다음으로, 상기 중 어느 것이 맞는 지를 특정하기 위하여, 동일한 호모지나이저 광학계에 상이한 2종류의 레이저를 입사시켜 세로줄무늬가 어떻게 되는 지를 조사하였다. 통상적으로, 레이저의 광 강도 프로파일은 각 레이저 장치에 고유한 것이므로, 만약 세로줄무늬의 패턴이 다르면 조사 줄무늬의 요인은 레이저 빔 자체의 균일성에 있다고 판단할 수 있다. 그런데, 결과는, 동일한 세로줄무늬의 패턴이 나타났다. 이에 의해, 조사 줄무늬의 요인은 렌즈 표면에서 발생하는 산란광에 있다고 판단되었다. 즉, 렌즈 표면에서 레이저광의 산란이 발생하고, 조사면에서의 균일성을 악화시키기 때문에 조사 줄무늬가 나타난다고 결론지었다.
렌즈의 면정밀도는 통상적으로 λ/4나 λ/10이지만, 레이저 어닐링에 이용되는 렌즈, 특히 후단(後段)의 렌즈는 100㎜ 이상의 대형 렌즈이기 때문에 가공 및 면정밀도의 계측이 어려워져서, 면정밀도가 현저하게 저하되어 면정밀도가 λ 이상이 될 수도 있다. 현재의 기술로는 대형 렌즈의 가공 정밀도에 한계가 있어, 이 이상의 면정밀도를 실현하는 것은 곤란하며, 그 밖의 방법으로 해결할 수밖에 없다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평10-294288호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2001-68430호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허 공개 평10-242073호 공보 특허 문헌 4: 일본 특허 공고 평5-41006호 공보
본 발명은 상기의 문제에 착안하여 창안된 것으로, 렌즈 표면에서 발생하는 산란광에 의한 조사면에서의 빔 균일성 악화에 수반되는 조사 줄무늬의 발생을 대폭으로 저감할 수 있는 레이저 어닐링 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
레이저광의 렌즈 표면에서의 산란광에 의한 균일성 악화를 저감하는 방법을 거듭 검토한 결과, 조사면에서의 빔 상태를 변화시키지 않고 렌즈에 입사되는 레이저광의 각도를 시간변동시키는 것을 창안하였다. 즉, 렌즈 표면에 입사되는 레이저광의 각도를 시간적으로 변화시킴으로써, 렌즈 표면에서 발생하는 산란광의 발생 상태를 변화시켜, 산란광에 의한 조사면에서의 빔 균일성에 시간변동을 줌으로써 육안으로 보이는 줄무늬를 없애는 방법이다. 레이저광은 선형 빔의 단축(短軸) 방향으로 중복 조사되기 때문에, 쇼트마다 장축 방향 또는 단축 방향의 균일성이 변동됨으로써, 줄무늬가 분산되는 효과가 생기고, 육안으로는 조사 줄무늬가 저감된다. 따라서, 예를 들어 오버랩률이 90% 이상인 경우에는, 육안으로는 줄무늬가 보이지 않게 조사되게 된다.
구체적으로, 세로줄무늬를 저감하기 위하여 이하의 수단이 적용된다.
렌즈 어레이 방식의 호모지나이저 광학계에서, 장축용 렌즈 어레이를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단에 설치된 장축용 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈에 입사되는 레이저광의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화된다. 따라서, 피조사면에서의 장축 방향의 빔 균일성이 쇼트마다 변동됨으로써, 렌즈 표면에서의 산란광에 기인하는 피조사면에서의 세로줄무늬가 분산되는 효과가 생겨, 육안으로는 세로줄무늬가 대폭으로 저감된다. 또한, 장축용 렌즈 어레이의 왕복 운동의 이동폭을 S, 장축용 렌즈 어레이를 왕복 운동시키지 않고 레이저 어닐링한 경우에 육안으로 볼 수 있게 나타나는 선형 빔의 주사 방향과 평행한 줄무늬의 모양의 피치를 P, 장축용 렌즈 어레이를 구성하는 각 원통형 렌즈(cylindrical lens)의 폭을 W로 했을 때, P/3≤S<W, P/2≤S<W, 또는 P≤S<W의 관계를 만족하게 하면, 세로줄무늬의 원인이 되는 에너지 분포의 불균일이 기판 반송 방향과 수직인 방향(도 2의 좌우 방향)으로 적당히 어긋나므로, 세로줄무늬를 적당히 분산시켜 육안으로 볼 수 있는 세로줄무늬의 발생을 효과적으로 저감할 수 있다. 혹은, 1.0㎜≤S<W, 1.5㎜≤S<W, 또는 3.0㎜≤S<W의 관계를 만족하게 하면 된다.
또한, 렌즈 어레이 방식의 호모지나이저 광학계에서, 장축용 집광 광학계와 피조사물 표면의 광로상 거리를 일정하게 유지한 채, 장축용 집광 광학계와 장축용 렌즈 어레이의 광로상 상대 거리를 증감시키면서 레이저 조사를 행함으로써도, 후단에 설치된 장축용 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈에 입사되는 레이저광의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되므로 세로줄무늬가 대폭으로 저감된다. 이 경우, 소형으로 구성되는 장축용 렌즈 어레이를 광축 방향으로 왕복 운동시킴으로써, 장축용 집광 광학계와 장축용 렌즈 어레이의 광로상 상대 거리의 증감을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 도파로 방식의 호모지나이저 광학계의 경우, 장축용 도입 렌즈를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단에 설치된 장축용 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈에 입사되는 레이저광의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되므로 세로줄무늬가 대폭으로 저감된다.
가로줄무늬를 저감하기 위해서 이하의 수단이 적용된다.
렌즈 어레이 방식의 호모지나이저 광학계에서, 단축용 렌즈 어레이를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단에 설치된 단축 방향 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈에 입사되는 레이저광의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화된다. 따라서, 피조사면에서의 단축 방향의 빔 균일성이 쇼트마다 변동됨으로써, 렌즈 표면에서의 산란광에 기인하는 피조사면에서의 가로줄무늬가 분산되는 효과가 생겨, 육안으로는 가로줄무늬가 대폭으로 저감된다.
또한, 렌즈 어레이 방식의 호모지나이저 광학계의 경우, 단축용 렌즈 어레이의 후단에 설치된 단축용 집광(condenser) 렌즈를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써도, 후단에 설치된 대형의 투영 렌즈에 입사되는 레이저광의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되므로 가로줄무늬가 대폭으로 저감된다.
또한, 단축용 호모지나이저보다 상류 측의 광로상에 설치된 반사 미러를, 선형 빔이 단축 방향으로 왕복 운동하게 요동시킴으로써도, 후단에 설치된 대형 렌즈에 입사되는 레이저광의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되므로 가로줄무늬가 대폭으로 저감된다. 이 경우, 단축용 호모지나이저는 렌즈 어레이 방식, 도파로 방식 중 어느 것이어도 된다.
또한, 도파로 방식의 호모지나이저 광학계의 경우, 단축용 도입 렌즈를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단에 설치된 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈에 입사되는 레이저광의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되므로 가로줄무늬가 대폭으로 저감된다.
또한, 레이저광의 편광 방향은 피조사물의 표면에 대하여 S편광인 것이 좋다. S편광의 레이저광에 의해 비정질 반도체막을 어닐링 처리할 경우, P편광으로 처리하는 것보다 입경이 크고(굵고) 균일한 결정립(結晶粒)의 다결정 반도체막이 얻어진다. 이 때문에, 육안으로 관찰되는 줄무늬가 저감되는 효과를 얻을 수 있다.
이상으로부터, 본 발명의 레이저 어닐링 방법 및 장치에 따르면, 렌즈 표면에서 발생하는 산란광에 의한 조사면에서의 빔 균일성의 악화에 수반되는 조사 줄무늬의 발생을 대폭으로 저감할 수 있다는 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 다른 도면이다.
도 2는 세로줄무늬의 피치 P를 설명하는 도면이다.
도 3은 장축용 원통형 렌즈 어레이의 왕복 운동의 이동폭 S와 원통형 렌즈의 폭 W에 대하여 설명하는 도면이다.
도 4a는 장축용 원통형 렌즈 어레이를 왕복 운동시키지 않고 레이저 어닐링한 반도체막의 사진을 나타내는 도면이다.
도 4b는 장축용 원통형 렌즈 어레이를 왕복 운동시켜 레이저 어닐링한 반도체막의 사진을 나타내는 도면이다.
도 5는 편광에 따른 결정립의 차이를 나타내는 SEM 사진이다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 다른 도면이다.
도 7a는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 다른 도면이다.
도 8a는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 8b는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 개략 구성을 나타내는 다른 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 한편, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명을 생략한다.
[제1 실시 형태]
도 1a 및 1b에 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치(10)의 개략 구성을 나타낸다. 도 1a는 평면도, 도 1b는 측면도이다. 또한, 도 1a에서는, 선형 빔의 단축 방향으로만 작용하는 광학계는 가상선(파선)으로 나타나 있다. 도 1b에서는, 선형 빔의 장축 방향으로만 작용하는 광학계는 가상선으로 나타나 있다.
이 레이저 어닐링 장치(10)는, 펄스 발진된 레이저광(1)을 정형하여 피조사물(3)의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광(1)이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물(3)에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물(3)의 표면을 어닐링 처리하는 것이다. 한편, 도 1a에서는 상하 방향이 선형 빔의 장축 방향이고, 도 1b에서는 피조사면에서의 좌우 방향이 선형 빔의 단축 방향이다.
이하, 레이저 어닐링 장치(10)를 보다 구체적으로 설명한다.
레이저광(1)은, 레이저 광원(12)으로부터 예를 들어, 2~4kHz의 펄스 주파수로 발진된다. 레이저 광원(12)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 엑시머 레이저, YAG 레이저, YLF 레이저, YVO4 레이저, 유리 레이저, 반도체 레이저, CO2 레이저 등을 적용할 수 있다. 특히, YAG 레이저, YLF 레이저, YVO4 레이저 등의 고체 레이저는 신뢰성이 높아서, 안정된 레이저 에너지의 이용을 높은 효율로 실현할 수 있다. 또한, 실리콘막에 대해서는, 330㎚~800㎚의 가시광선 영역에서 흡수계수가 높기 때문에 엑시머 레이저의 경우에는 기본파이면 되지만, 상기의 YAG 레이저, YLF 레이저, YVO4 레이저, 유리 레이저의 경우, 제2 또는 제3 고조파(高調波)를 이용하는 것이 좋다.
레이저 광원(12)으로부터 펄스 발진된 레이저광(1)은 반사 미러(11a, 11b)에 의해 순차적으로 반사된 후, 빔 확장기(beam expander)(14)에 의해 빔 지름이 확대된다. 일 구성예로서 나타낸 빔 확장기(14)는 볼록 구면 렌즈(15)와, 단축 방향으로 작용하는 단축용 원통형 렌즈(16)와, 장축 방향으로 작용하는 장축용 원통형 렌즈(17)로 이루어진다. 이 구성의 빔 확장기(14)에서는 장축 방향과 단축 방향의 확대율을 각각 설정할 수 있다. 한편, 빔 확장기(14)는 다른 구성이어도 되며, 예를 들어 오목 구면 렌즈와 볼록 구면 렌즈를 조합한 것이어도 된다.
빔 확장기(14)에 의해 빔 지름이 확대된 레이저광(1)은 장축용 호모지나이저(19)에 의해 피조사면에서의 선형 빔의 장축 방향의 광 강도 분포가 균일화되고, 단축용 호모지나이저(25)에 의해 피조사면에서의 선형 빔의 단축 방향의 광 강도 분포가 균일화된다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 장축용 호모지나이저(19)는, 입사되는 레이저광(1)을 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하는 복수의 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)와, 장축 방향으로 복수로 분할된 레이저광(1)을 피조사물(3)의 표면에서 장축 방향으로 중첩시키는 장축용 집광 광학계로서의 장축용 집광 렌즈(22)로 이루어진다.
이와 같이 구성된 장축용 호모지나이저(19)에 있어서, 빔 확장기(14)에 의해 확대된 레이저광(1)은 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)에 의해 장축 방향으로 복수로 분할된다. 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 통과하여 분할된 레이저광(1)은 장축용 집광 렌즈(22)에 의해 기판(2)상의 피조사물(3)의 표면에서 장축 방향으로 가늘고 긴 직사각형상 빔으로 결상된다. 한편, 장축용 집광 렌즈(22)와 기판(2)과의 사이의 광로에는 반사 미러(24)가 배치되어 있어, 장축용 집광 렌즈(22)로부터의 출사광이 기판(2)의 방향으로 반사되게 되어 있다.
기판(2)에 조사되는 직사각형상 빔의 장축 방향의 길이는, 예를 들어 수 10㎜로 할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 2개의 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)가 광축 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 합성 초점 거리는 각 렌즈 어레이(20a, 20b)의 초점 거리와 광축 방향의 거리에 의해 결정된다. 또한, 선형 빔의 장축 방향의 치수를 결정하는 요소에는 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 합성 초점 거리가 포함된다. 따라서, 각 렌즈 어레이(20a, 20b)의 광축 방향의 거리를 변경할 수 있는 구성으로 해 두면, 합성 초점 거리를 필요에 따라서 바꿈으로써 선형 빔의 장축 방향의 치수를 바꿀 수 있다. 단, 본 발명에서는 장축용 렌즈 어레이가 하나의 구성이어도 된다.
단축용 호모지나이저(25)는, 입사광을 단축 방향으로 복수로 분할하는 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)와, 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)에 의해 분할된 레이저광(1)을 피조사물(3)의 표면에서 단축 방향으로 중첩시키는 단축용 집광 광학계(29, 30)를 가진다. 본 실시 형태에서의 단축용 집광 광학계는 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)에 의해 분할된 레이저광(1)을 결상면 S에서 단축 방향으로 중첩시키는 단축용 집광 렌즈(29)와, 결상면 S의 단축상을 소정 배율로 피조사물(3)의 표면에 축소 투영하는 투영 렌즈(30)로 이루어진다.
이와 같이 구성된 단축 방향 호모지나이저(25)에 있어서, 빔 확장기(14)에 의해 확대된 레이저광(1)은 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)에 의해 단축 방향으로 복수로 분할된다. 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)를 통과하여 분할된 레이저광(1)은 단축용 집광 렌즈(29)에 의해 단축 방향으로 집광되고 결상면 S에서 결상된 후, 반사 미러(24)로 기판(2)의 방향으로 반사되고 나서, 투영 렌즈(30)에 의해 결상면 S에서의 단축상이 기판(2)상의 피조사물(3) 표면에 단축 방향으로 소정 배율로 축소 투영된다. 기판(2)에 조사되는 직사각형상 빔의 단축 방향의 길이는, 예를 들어 수 10㎛로 할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 2개의 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)는 광축 방향으로 간격을 두고 배치되어 있고, 각 렌즈 어레이(26a, 26b)의 광축 방향의 거리를 변경할 수 있는 구성으로 해 두면, 합성 초점 거리를 필요에 따라서 바꿈으로써 선형 빔의 단축 방향의 치수를 바꿀 수 있다. 단, 본 발명에서는 단축용 렌즈 어레이가 하나의 구성이어도 된다.
레이저광(1)이 조사되는 피조사물(3)은 비정질 반도체막이며, 기판(2)상에 예를 들어 CVD 등의 성막법에 의해 성막된다. 비정질 반도체막으로서는 a-Si막이나 비정질 구조를 가지는 화합물 반도체막(비정질 실리콘 게르마늄막 등) 등이 예시된다.
기판(2)은 기판 스테이지(4)에 의해 지지되어 선형 빔의 단축 방향으로 반송된다. 기판 스테이지(4)의 이동에 의해 기판(2)상의 피조사물(3)에 대하여 선형 빔을 단축 방향으로 상대적으로 주사할 수 있다. 기판 스테이지(4)의 이동 속도는 피조사면의 단위 영역당 조사 횟수가 복수회가 되도록, 즉 선형 빔이 중복 조사되도록 제어된다. 예를 들어, 오버랩률이 90% 이상이 되도록 조사된다. 한편, 오버랩률이란, 레이저 쇼트가 조사될 때마다 기판(2)이 이동하는 거리의, 선형 빔의 단축 방향 광 강도 분포에 있어서의 편평한 영역(가우시안 형상의 경우에는 반치폭)에 대한 비율을 나타낸 것이다.
본 실시 형태에 있어서 기판 스테이지(4)는 내부를 진공 또는 비산화성 가스 분위기로 제어 가능한 처리 챔버(40) 내에 설치되어 있다. 어닐링 처리 중, 처리 챔버(40) 내가 진공 또는 비산화성 가스 분위기로 제어됨으로써, 피조사물(3) 표면의 산화가 방지된다. 비산화성 가스로서는 수소나 불활성 가스(질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스, 네온 가스 등)를 사용할 수 있다. 한편, 처리 챔버(40)에는 레이저광(1)을 투과시키기 위한 투과창(41)이 마련되어 있다.
한편, 피조사물(3)이 형성된 기판(2)을 처리 챔버(40) 내에서 처리하는 상기 구성예를 대신하여, 처리 챔버(40)를 없애고, 선형 빔의 조사 부분에만 불활성 가스를 뿜는 방식을 채용해도 된다. 이 점은, 후술하는 제2 내지 제4의 실시 형태에서도 마찬가지이다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 레이저 어닐링 장치(10)는 레이저 조사 중에 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향(도면 중의 X방향)으로 왕복 운동시키는 장축용 렌즈 어레이 이동 장치(32)를 더 구비한다. 장축용 렌즈 어레이 이동 장치(32)는 도시하지 않은 제어 장치에 의해 자동 제어된다.
이와 같이, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단의 장축용 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈(본 실시 형태에서는 장축용 집광 렌즈(22))에 입사되는 레이저광(1)의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화된다. 따라서, 피조사면에서의 장축 방향의 빔 균일성이 쇼트마다 변동됨으로써, 렌즈 표면에서의 산란광에 기인하는 피조사면에서의 세로줄무늬가 분산되는 효과가 생겨 육안으로는 세로줄무늬가 대폭으로 저감된다. 따라서, 예를 들어 오버랩률이 90% 이상인 경우에는, 육안으로는 줄무늬가 보이지 않게 조사되게 된다.
이어서, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 왕복 운동의 이동폭을 S, 장축용 렌즈 어레이(2Oa, 20b)를 왕복 운동시키지 않고 레이저 어닐링한 경우에 육안으로 볼 수 있게 나타나는 선형 빔의 주사 방향(본 실시 형태에서는 기판(2)의 반송 방향)과 평행한 줄무늬 모양(세로줄무늬)의 피치를 P, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 구성하는 각 원통형 렌즈(21)의 폭을 W로 한 경우의 이동폭 S와 렌즈폭 W의 바람직한 조건에 대하여 설명한다.
도 2는, 세로줄무늬의 피치 P를 설명하는 모식도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 세로줄무늬는 교대로 나타나는 명부(明部) L과 암부(暗部) D로 이루어진다. 도 2는 모식도이기 때문에 명부 L과 암부 D의 경계가 명확하게 나타나고 있지만, 실제의 줄무늬에서는 명부 L과 암부 D가 그레데이션되어 교대로 나타난다. 명부 L의 중심 사이의 각 간격 PL1, PL2, PL3…에 편차가 있고, 암부 D의 중심 사이의 각 간격 PD1, PD2, PD3…에도 편차가 있다.
본 명세서에 있어서, 세로줄무늬의 피치 P는, 명부 L의 중심 사이의 각 간격 PL1, PL2, PL3…의 평균값 PLA, 암부 D의 중심 사이의 각 간격 PD1, PD2, PD3…의 평균값 PDA, 또는 PLA와 PDA를 합산한 평균값 중 어느 하나를 의미하는 것으로 한다.
도 3은, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 왕복 운동의 이동폭 S와 원통형 렌즈(21)의 폭 W에 대하여 설명하는 도면이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 왕복 운동의 이동폭 S는 원통형 렌즈 어레이(21)의 X방향의 이동 스트로크이고, 원통형 렌즈(21)의 폭 W는 왕복 이동 방향(X방향)의 길이이다.
세로줄무늬의 원인이 되는 빔 장축 방향의 에너지 분포의 불균일을 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 왕복 운동에 의해 분산시키는 것을 고려하면, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 왕복 운동의 이동폭 S는 적어도 P/3 이상인 것이 좋다. 또한, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 이동 스트로크가 렌즈폭 W를 넘지 않도록 이동폭 S는 원통형 렌즈의 폭 W보다 작은 것이 바람직하다.
따라서, P/3≤S<W의 조건을 만족하도록 이동폭 S와 렌즈폭 W를 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 세로줄무늬의 원인이 되는 에너지 분포의 불균일이 줄무늬 피치 P의 적어도 1/3에 해당하는 거리만큼 기판 반송 방향과 수직인 방향(도 2의 좌우 방향)과 어긋나므로, 세로줄무늬를 적당히 분산시켜 육안으로 볼 수 있는 세로줄무늬의 발생을 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 상기의 조건을 P/2≤S<W 혹은 P≤S<W로 하면 분산의 효과를 더욱 크게 할 수 있어, 보다 큰 줄무늬 저감 효과가 얻어진다.
또한, 세로줄무늬의 피치 P는 약 3~4㎜ 정도임이 확인되고 있다. 따라서, 구체적으로, 이동폭 S는 1.0㎜ 이상인 것이 바람직하고, 1.5㎜ 이상인 것이 보다 바람직하며, 3.0㎜ 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 이 경우도 S<W인 것이 바람직하다.
또한, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 왕복 운동의 주파수 F는 5Hz 이상인 것이 바람직하다. 도 4a는 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 왕복 운동시키지 않고 레이저 어닐링한 반도체막의 사진을 나타내는 도면이다. 도 4b는 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 7.5Hz의 주파수로 왕복 운동시켜서 레이저 어닐링한 반도체막의 사진을 나타내는 도면이다. 도 4b로부터, 주파수 F를 고속화함으로써, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 왕복 운동만으로, 세로줄무늬뿐만 아니라 가로줄무늬도 저감됨을 알 수 있다. 이 이유는, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 왕복 운동에 의해, 후단에 설치된 대형 렌즈(투영 렌즈(30))에 입사되는 레이저광(1)의 단축 방향의 에너지 분포가 변동되는 작용이 있어, 상술한 이동폭 S와 렌즈폭 W의 바람직한 조건 설정, 및 주파수 F의 고속화에 의해 상기의 작용이 보다 커짐으로써, 가로줄무늬에 대해서도 저감 효과가 생긴 것으로 추측된다.
또한, 레이저광(1)의 편광 방향은 비정질 반도체막(3)의 표면에 대하여 S편광인 것이 좋다. S편광이란 입사면(본 발명의 경우, 비정질 반도체막(3)의 표면)에 대하여 수평인 편광 방향을 말하고, P편광이란 입사면에 대하여 수직인 편광 방향을 말한다.
도 5는, P편광으로 처리한 경우와 S편광으로 처리한 경우의 결정립의 SEM 사진이다. S편광의 레이저광에 의해 비정질 반도체막을 어닐링 처리한 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, P편광으로 처리하는 것보다 입경이 크고(굵고) 균일한 결정립의 다결정 반도체막이 얻어진다. 이 때문에, 육안으로 관찰되는 줄무늬가 저감되는 효과가 얻어진다.
육안으로 보이는 줄무늬의 저감 효과는 P편광 성분이 적을수록 좋기 때문에, S편광이 가장 좋고, 이어서 P편광과 S편광의 교대 조사, 랜덤 편광, 마지막으로 P편광의 순서이다. 또한, 이와 같은 편광 방향의 영향의 관점에서, 레이저 광원(12)으로서는 직선 편광의 레이저광을 발진하는 고체 레이저 장치인 것이 좋다. 한편, 레이저광(1)의 편광 방향이 S편광이 바람직한 것에 대해서는 후술하는 제2 내지 제4 실시 형태에서도 마찬가지이다.
도 1b에 나타내는 바와 같이, 레이저 어닐링 장치(10)는 레이저 조사 중에 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향(도면 중의 Y방향)으로 왕복 운동시키는 단축용 렌즈 어레이 이동 장치(33)를 더 구비한다. 단축용 렌즈 어레이 이동 장치(33)는 도시하지 않은 제어 장치에 의해 자동 제어된다.
이와 같이, 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단의 단축용 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈(본 실시 형태에서는 투영 렌즈(30))에 입사되는 레이저광(1)의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화된다. 따라서, 피조사면에서의 단축 방향의 빔 균일성이 쇼트마다 변동됨으로써, 렌즈 표면에서의 산란광에 기인하는 피조사면에서의 가로줄무늬가 분산되는 효과가 생겨 육안으로는 가로줄무늬가 대폭으로 저감된다.
한편, 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 왕복 운동시킴으로써 세로줄무늬뿐만 아니라 가로줄무늬에 대해서도 저감되는 것은 상술한 바와 같다. 따라서, 단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)를 왕복 운동시키지 않고 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)만 왕복 운동시키는 구성으로 하고, 이에 의해 세로줄무늬와 가로줄무늬의 양쪽 모두를 저감하도록 해도 된다.
한편, 본 실시 형태에 있어서, 렌즈 어레이(20a, 20b, 26a, 26b)를 왕복 운동시켜도 피조사면에서의 빔 위치 등은 변화하지 않는다.
[제2 실시 형태]
도 6a 및 도 6b에, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치(10)의 개략 구성을 나타낸다.
도 6a에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 어닐링 장치(10)는, 제1 실시 형태에서의 장축용 렌즈 어레이 이동 장치(32)를 대신하여, 레이저 조사 중에 장축용 집광 광학계(본 실시 형태에서는 장축용 집광 렌즈(22))와 피조사물(3) 표면의 광로상 거리를 일정하게 유지한 채로 장축용 집광 광학계와 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 광로상 상대 거리를 증감시키기 위한 수단으로서, 레이저 조사 중에 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 광축 방향(도면 중의 Z방향)으로 왕복 운동시키는 장축용 렌즈 어레이 왕복 운동 장치(34)를 구비한다. 장축용 렌즈 어레이 왕복 운동장치(34)는 도시하지 않은 제어 장치에 의해 자동 제어된다.
이와 같이, 장축용 집광 광학계와 피조사물(3) 표면의 광로상 거리를 일정하게 유지한 채로 장축용 집광 광학계와 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 광로상 상대 거리를 증감시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단의 장축용 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈(장축용 집광 렌즈(22))에 입사되는 레이저광(1)의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되고, 렌즈 표면에서의 산란광에 기인하는 피조사면에서의 세로줄무늬가 분산되는 효과가 생기므로 세로줄무늬가 대폭으로 저감된다. 또한, 본 실시 형태와 같이, 소형으로 구성되는 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)를 광축 방향으로 왕복 운동시킴으로써, 장축용 집광 광학계와 장축용 렌즈 어레이(20a, 20b)의 광로상 상대 거리의 증감을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 어닐링 장치(10)는, 제1 실시 형태에서의 단축용 렌즈 어레이 이동 장치를 대신하여, 레이저 조사 중에 단축용 집광 렌즈를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향(도면 중의 Y방향)으로 왕복 운동시키는 단축용 집광 렌즈 이동 장치(35)를 구비한다. 단축용 집광 렌즈 이동 장치(35)는 도시하지 않은 제어 장치에 의해 자동 제어된다.
단축용 렌즈 어레이(26a, 26b)의 후단에 설치된 단축용 집광 렌즈(29)를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써도, 후단의 투영 렌즈(30)에 입사되는 레이저광(1)의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되고, 렌즈 표면에서의 산란광에 기인하는 피조사면에서의 가로줄무늬가 분산되는 효과가 생기므로 가로줄무늬가 대폭으로 저감된다.
본 실시 형태의 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 같다.
[제3 실시 형태]
도 7a 및 도 7b에, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치(10)의 개략 구성을 나타낸다.
도 7a에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 어닐링 장치(10)에서는, 장축용 호모지나이저(19)가 도파로(39)를 이용한 도파로 형식으로 구성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서 장축용 호모지나이저(19)는 레이저광(1)을 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하는 장축용 도파로(39)와, 이 장축용 도파로(39)에 레이저광(1)을 유도하는 장축용 도입 렌즈(38)와, 장축용 도파로(39)에 의해 분할된 레이저광(1)을 피조사물(3)의 표면에서 장축 방향으로 중첩시키는 장축용 집광 광학계로서의 장축용 단면(端面) 전사 광학계(23)로 이루어진다. 본 실시 형태에 있어서 장축용 단면 전사 광학계(23)는, 2개의 원통형 렌즈(23a, 23b)로 이루어지고, 장축용 도파로(39)의 출사면에서의 장축상을 소정 배율로 확대하여 피조사면에 투영한다.
또한, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 어닐링 장치(10)는, 레이저 조사 중에 장축용 도입 렌즈(38)를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향(도면 중의 X방향)으로 왕복 운동시키는 장축용 도입 렌즈 이동 장치(36)를 구비한다. 장축용 도입 렌즈 이동 장치(36)는 도시하지 않은 제어 장치에 의해 자동 제어된다.
이와 같이, 장축용 도입 렌즈(38)를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단의 장축용 집광 광학계(본 실시 형태에서는 장축용 단면 전사 광학계(23))를 구성하는 대형 렌즈(본 실시 형태에서는 원통형 렌즈(23a, 23b))에 입사되는 레이저광(1)의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되고, 렌즈 표면에서의 산란광에 기인하는 피조사면에서의 세로줄무늬가 분산되는 효과가 생기므로 세로줄무늬가 대폭으로 저감된다.
도 7b에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 어닐링 장치(10)에서는, 제1 실시 형태에서의 단축용 렌즈 어레이 이동 장치(33)를 대신하여, 레이저 조사 중에 선형 빔이 단축 방향으로 왕복 운동하도록 반사 미러(11b)를 요동시키는 미러 요동 장치(37)를 구비한다. 미러 요동 장치(37)는 도시하지 않은 제어 장치에 의해 자동 제어된다.
이와 같이, 단축용 호모지나이저(25)보다 상류 측의 광로상에 설치된 반사 미러(11a)를, 선형 빔이 단축 방향으로 왕복 운동하도록 요동시킴으로써, 후단의 대형 렌즈(본 실시 형태에서는 투영 렌즈(30) 및 원통형 렌즈(23a, 23b))에 입사되는 레이저광(1)의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되고, 렌즈 표면에서의 산란광에 기인하는 피조사면에서의 가로줄무늬가 분산되는 효과가 생기므로 가로줄무늬가 대폭으로 저감된다. 이 경우, 단축용 호모지나이저(25)는 렌즈 어레이 방식, 도파로 방식 중 어느 것이어도 된다. 또한, 요동시키는 반사 미러는 단축용 호모지나이저(25)보다 상류 측의 광로상에 설치된 반사 미러이면 어느 것이어도 되며, 반사 미러(11b) 대신에 반사 미러(11a)를 요동시켜도 된다.
본 실시 형태의 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 같다.
[제4 실시 형태]
도 8a 및 도 8b에, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 레이저 어닐링 장치(10)의 개략 구성을 나타낸다.
도 8b에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 어닐링 장치(10)에서는, 단축용 호모지나이저(25)가 도파로(44)를 이용한 도파로 형식으로 구성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서 단축용 호모지나이저(25)는, 레이저광(1)을 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하는 단축용 도파로(44)와, 이 단축용 도파로(44)에 레이저광(1)을 유도하는 단축용 도입 렌즈(43)와, 단축용 도파로(44)에 의해 분할된 레이저광(1)을 피조사물(3)의 표면에서 단축 방향으로 중첩시키는 단축용 집광 광학계로서의 단축용 단면 전사 광학계(31a, 31b)로 이루어진다. 본 실시 형태에 있어서 단축용 단면 전사 광학계는 2개의 원통형 렌즈(31a, 31b)로 이루어지고, 단축용 도파로(44)의 출사면에서의 단축상을 소정 배율로 축소하여 피조사면에 투영한다.
또한, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 어닐링 장치(10)는, 레이저 조사 중에 단축용 도입 렌즈(43)를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향(도면 중의 Y방향)으로 왕복 운동시키는 단축용 도입 렌즈 이동 장치(45)를 구비한다.
이와 같이, 단축용 도입 렌즈(43)를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키면서 레이저 조사를 행함으로써, 후단의 단축용 집광 광학계를 구성하는 대형 렌즈(본 실시 형태에서는 원통형 렌즈(31b), 장축용 집광 렌즈(22))에 입사되는 레이저광(1)의 입사각 및 강도가 쇼트마다 변화되고, 렌즈 표면에서의 산란광에 기인하는 피조사면에서의 가로줄무늬가 분산되는 효과가 생기므로 가로줄무늬가 대폭으로 저감된다.
한편, 세로줄무늬를 저감하기 위한 구성과 가로줄무늬를 저감하기 위한 구성의 조합은 상술한 각 실시 형태에서 설명한 것으로 한정되지 않으며, 각 실시 형태간에 세로줄무늬를 저감하기 위한 구성과 가로줄무늬를 저감하기 위한 구성을 자유롭게 바꾸어 조합해도 된다.
이상 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 상기에 개시된 본 발명의 실시 형태는 어디까지나 예시로서, 본 발명의 범위는 이들 발명의 실시 형태로 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허 청구의 범위의 기재에 의해 나타나고, 또한 특허 청구의 범위의 기재와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하는 것이다.

Claims (21)

  1. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법에 있어서,
    장축용 렌즈 어레이에 의해 레이저광을 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하고,
    장축용 집광 광학계에 의해 상기 장축용 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 장축 방향으로 중첩시키고,
    레이저 조사 중에, 상기 장축용 렌즈 어레이를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장축용 렌즈 어레이의 왕복 운동의 이동폭을 S, 상기 장축용 렌즈 어레이를 왕복 운동시키지 않고 레이저 어닐링한 경우에 육안으로 볼 수 있게 나타나는 상기 선형 빔의 주사 방향과 평행한 줄무늬 모양의 피치를 P, 상기 장축용 렌즈 어레이를 구성하는 각 원통형 렌즈의 폭을 W로 했을 때, P/3≤S<W, P/2≤S<W, 또는 P≤S<W의 관계를 만족하는 레이저 어닐링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 장축용 렌즈 어레이의 왕복 운동의 이동폭을 S, 상기 장축용 렌즈 어레이를 구성하는 각 원통형 렌즈의 폭을 W로 했을 때, 1.0㎜≤S<W, 1.5㎜≤S<W, 또는 3.0㎜≤S<W의 관계를 만족하는 레이저 어닐링 방법.
  4. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법에 있어서,
    장축용 렌즈 어레이에 의해 레이저광을 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하고,
    장축용 집광 광학계에 의해 상기 장축용 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 장축 방향으로 중첩시키고,
    레이저 조사 중에, 상기 집광 광학계와 피조사물 표면의 광로상 거리를 일정하게 유지한 채로, 상기 장축용 집광 광학계와 상기 장축용 렌즈 어레이의 광로상 상대 거리를 증감시키는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 장축용 렌즈 어레이를 광축 방향으로 왕복 운동시킴으로써, 상기 장축용 집광 광학계와 상기 장축용 렌즈 어레이의 광로상 상대 거리를 증감시키는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  6. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법에 있어서,
    장축용 도입 렌즈에 의해 장축용 도파로에 레이저광을 도입하고,
    상기 장축용 도파로에 의해 레이저광을 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하고,
    장축용 집광 광학계에 의해 상기 장축용 도파로에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 장축 방향으로 중첩시키고,
    레이저 조사 중에, 상기 장축용 도입 렌즈를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  7. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치에 있어서,
    레이저광을 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하는 장축용 렌즈 어레이와,
    이 장축용 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 장축 방향으로 중첩시키는 장축용 집광 광학계와,
    레이저 조사 중에 상기 장축용 렌즈 어레이를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 장축용 렌즈 어레이 이동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 장축용 렌즈 어레이의 왕복 운동의 이동폭을 S, 상기 장축용 렌즈 어레이를 왕복 운동시키지 않고 레이저 어닐링한 경우에 육안으로 볼 수 있게 나타나는 상기 선형 빔의 주사 방향과 평행한 줄무늬의 피치를 P, 상기 장축용 렌즈 어레이를 구성하는 각 원통형 렌즈의 폭을 W로 했을 때, P/3≤S<W, P/2≤S<W, 또는 P≤S<W의 관계를 만족하는 레이저 어닐링 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 장축용 렌즈 어레이의 왕복 운동의 이동폭을 S, 상기 장축용 렌즈 어레이를 구성하는 각 원통형 렌즈의 폭을 W로 했을 때, 1.0㎜≤S<W, 1.5㎜≤S<W, 또는 3.0㎜≤S<W의 관계를 만족하는 레이저 어닐링 장치.
  10. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치에 있어서,
    레이저광을 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하는 장축용 렌즈 어레이와,
    이 장축용 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 장축 방향으로 중첩시키는 장축용 집광 광학계와,
    레이저 조사 중에 상기 장축용 렌즈 어레이를 광축 방향으로 왕복 운동시키는 장축용 렌즈 어레이 왕복 운동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  11. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치에 있어서,
    레이저광을 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하는 장축용 도파로와,
    이 장축용 도파로에 레이저광을 유도하는 장축용 도입 렌즈와,
    상기 장축용 도파로에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 장축 방향으로 중첩시키는 장축용 집광 광학계와,
    레이저 조사 중에 상기 장축용 도입 렌즈를 선형 빔의 장축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 장축용 도입 렌즈 이동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  12. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법에 있어서,
    단축용 렌즈 어레이에 의해 레이저광을 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하고,
    단축용 집광 광학계에 의해 상기 단축용 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 단축 방향으로 중첩시키고,
    레이저 조사 중에, 상기 단축용 렌즈 어레이를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  13. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법에 있어서,
    단축용 렌즈 어레이에 의해 레이저광을 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하고,
    단축용 집광 렌즈에 의해 상기 단축용 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저광을 결상면에서 단축 방향으로 중첩시키고,
    투영 렌즈에 의해 결상면의 단축상을 소정 배율로 피조사물의 표면에 축소 투영하고,
    레이저 조사 중에, 상기 단축용 집광 렌즈를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  14. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법에 있어서,
    단축용 호모지나이저(homogenizer)에 의해 선형 빔의 단축 방향의 광 강도 분포를 균일화하고,
    레이저 조사 중에, 단축용 호모지나이저보다 상류 측의 광로상에 설치된 반사 미러를, 선형 빔이 단축 방향으로 왕복 운동하도록 요동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  15. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법에 있어서,
    단축용 도입 렌즈에 의해 단축용 도파로에 레이저광을 유도하고,
    상기 단축용 도파로에 의해 레이저광을 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하고,
    단축용 집광 광학계에 의해 상기 단축용 도파로에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 단축 방향으로 중첩시키고,
    레이저 조사 중에, 상기 단축용 도입 렌즈를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  16. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치에 있어서,
    레이저광을 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하는 단축용 렌즈 어레이와,
    상기 단축용 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 단축 방향으로 중첩시키는 단축용 집광 광학계와,
    레이저 조사 중에 상기 단축용 렌즈 어레이를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 단축용 렌즈 어레이 이동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  17. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치에 있어서,
    레이저광을 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하는 단축용 렌즈 어레이와,
    상기 단축용 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저광을 결상면에서 단축 방향으로 중첩시키는 단축용 집광 렌즈와,
    결상면의 단축상을 소정 배율로 피조사물의 표면에 축소 투영하는 투영 렌즈와,
    레이저 조사 중에 상기 단축용 집광 렌즈를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 단축용 집광 렌즈 이동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  18. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치에 있어서,
    선형 빔의 단축 방향의 광 강도 분포를 균일화하는 단축용 호모지나이저와,
    이 단축용 호모지나이저보다 상류 측의 광로상에 설치된 반사 미러와,
    레이저 조사 중에 선형 빔이 단축 방향으로 왕복 운동하도록 상기 반사 미러를 요동시키는 미러 요동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  19. 펄스 발진된 레이저광을 정형하여 피조사물의 표면에서 선형 빔으로 집광하고, 레이저광이 중복 조사되도록 선형 빔을 피조사물에 대하여 선형 빔의 단축 방향으로 상대적으로 주사하여, 레이저 조사에 의해 피조사물의 표면을 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치에 있어서,
    레이저광을 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 복수로 분할하는 단축용 도파로와,
    이 단축용 도파로에 레이저광을 유도하는 단축용 도입 렌즈와,
    상기 단축용 도파로에 의해 분할된 레이저광을 피조사물의 표면에서 단축 방향으로 중첩시키는 단축용 집광 광학계와,
    레이저 조사 중에 상기 단축용 도입 렌즈를 선형 빔의 단축 방향에 대응하는 방향으로 왕복 운동시키는 단축용 도입 렌즈 이동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  20. 제1항 내지 제6항, 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저광의 편광 방향은 피조사물의 표면에 대하여 S편광인 레이저 어닐링 방법.
  21. 제7항 내지 제11항, 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저광의 편광 방향은 피조사물의 표면에 대하여 S편광인 레이저 어닐링 장치.
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