KR20160014525A - 고효율 라인-형성 광학 시스템 및 방법 - Google Patents

고효율 라인-형성 광학 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

고효율로 라인 이미지를 형성하는 라인-형성 광학시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 방법은 제1 방향에서 가우시안 분포를 가진 제1 강도 프로파일을 가진 레이저 빔을 형성하는 단계 및 제1 투과 광을 형성하기 위해 제1 방향으로 레이저 빔의 50% 이상을 통과시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 중심피크 및 이 중심피크에 바로 인접한 제1 측면 피크를 가진 제2 강도 프로파일을 규정하기 위해 중간 이미지 평면에 제1 투과 광을 집속하는 단계; 그 다음 제2 투과 광을 규정하기 위해 제1 측면 피크들 각각 내의 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하는 단계; 및 그 다음에 제2 투과 광으로부터 라인 이미지를 이미지 평면에 형성하는 단계를 추가로 포함한다.

Description

고효율 라인-형성 광학 시스템 및 방법{HIGH-EFFICIENCY LINE-FORMING OPTICAL SYSTEMS AND METHODS}
본 발명은 라인 이미지를 형성하는 광학 시스템에 관한 것이며, 더 구체적으로는 고효율 라인-형성 광학 시스템 및 방법에 관한 것이다.
여기서 언급된 모든 간행물 또는 특허 문헌의 전체 개시내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함되며, 미국 특허 제8,014,427호를 포함한다.
다양한 응용들은 고출력 레이저 빔으로부터 형성된 균일한 라인 이미지의 사용을 필요로 한다. 그러한 한 가지 응용은 레이저 열처리(LTP: laser thermal processing)이며, 이것은 당해 기술분야에서 레이저 스파이크 어닐링(LSA: laser spike annealing) 또는 그냥 "레이저 어닐링"으로 지칭되며, 트랜지스터와 같은 능동 마이크로회로 소자들을 형성할 때 반도체 웨이퍼의 선택된 영역 내 도펀트를 활성화시키기 위해 반도체 제조에서 사용된다.
레이저 어닐링의 한 가지 유형은 도펀트를 활성화하기에 충분히 길지만 도펀트 확산을 최소화하기에는 충분히 짧은 시간 동안 반도체 웨이퍼의 표면을 소정 온도("어닐링 온도")까지 가열하기 위해 레이저 빔으로부터 형성되는 주사된 라인 이미지를 사용한다. 반도체 웨이퍼의 표면이 상기 어닐링 온도에 있는 시간은 라인 이미지의 파워밀도 외에, 라인 이미지가 주사되는 속도("주사 속도")로 나눈 라인 이미지 폭에 의해 결정된다.
레이저 어닐링 응용을 위해 사용되는 고출력 레이저의 한 가지 유형은 CO2 레이저이다. CO2 레이저를 가지고 레이저 어닐링을 수행하는 종래의 방법들은 한 쌍의 칼날-에지(knife-edges) 위에 레이저 빔을 이미징한 후 그것을 통과시켜 이미지 평면에 전달하여 라인 이미지를 형성하는 것을 포함한다. 상기 칼날-에지는, 생성되는 라인 이미지 역시 라인 이미지의 길이를 따라 비교적 균일하도록 강도가 비교적 균일한, 가우시안 레이저 빔의 좁은 중심 부분만(예컨대, 10%) 투과시키도록 위치된다.
안타깝게도, 레이저 빔의 좁은 중심 부분만을 사용하는 것은 광 빔의 나머지 90%는 거부되는 것을 의미한다. 이것은 고강도 레이저 빔을 매우 비효율적으로 사용하는 것이다. 한편, 종래의 교훈에 따르면, 가우시안 빔의 더 큰 부분을 통과시키려고 하면 빔의 중심으로부터의 거리가 멀어지면 따른 가우시안 빔 강도의 상당한 저하로 인해, 라인 이미지의 불균일이 라인 이미지의 길이를 따라 당연히 발생할 것이다.
본 발명의 일 측면은, 오브젝트 평면 및 이미지 평면을 가지며 상기 이미지 평면에 라인 이미지를 형성하는 라인-형성 광학시스템이다. 이 시스템은: 최초 레이저 빔을 방출하는 레이저 소스; 상기 최초 레이저 빔을 수신하며, 그것으로부터 적어도 제1 방향에서 가우시안 분포를 갖는 제1 강도 프로파일을 가지는 조절 레이저 빔을 형성하는 빔-조절 광학시스템; 상기 오브젝트 평면에 동작 가능하게 배치되며, 상기 조절 레이저 빔의 50% 이상을 포함하는 제1 투과 광을 규정하기 위해 상기 제1 방향에서 상기 제1 강도 프로파일의 단부를 절단하는 제1 슬릿 애퍼처를 규정하는 제1 애퍼처 디바이스; 및 상기 오브젝트 평면 및 이미지 평면을 규정하고 또한 제2 애퍼처 디바이스가 동작 가능하게 배치되는 중간 이미지 평면을 규정하는 중계 광학시스템(relay optical system)을 포함하고, 상기 중계 광학시스템은 중심피크 및 상기 중심피크에 바로 인접한 제1 측면 피크들을 가진 제2 강도 프로파일을 상기 중간 이미지 평면에서 규정하고, 상기 제2 애퍼처 디바이스는 제2 투과 광을 규정하기 위해 상기 제1 방향에서 및 상기 제1 측면 피크들 각각의 내에서 상기 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하도록 구성되고, 상기 중계 광학시스템은 상기 제2 투과 광으로부터 상기 라인 이미지를 상기 이미지 평면에 형성한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 제1 측면 피크 각각이 바람직하게는 최대값(MX), 제1 최소값(m1) 및 제2 최소값(m2)에 의해 규정되는, 라인-형성 광학시스템이다. 상기 제2 애퍼처 디바이스는 바람직하게는 제2 슬릿 애퍼처를 규정한다. 상기 제2 슬릿 애퍼처는 바람직하게는 제1 측면 피크 각각의 최대값(MX)과 제2 최소값(m2) 사이에서 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 중계 광학시스템이 바람직하게는 상기 제1 방향에서 실질적으로 1X 배율을 가지는, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 중계 광학시스템이 바람직하게는 상기 제1 방향에서만 광출력(optical power)을 가지는, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 라인 이미지가 바람직하게는 5mm ≤ L ≤ 100 mm 범위의 길이(L)를 갖고 상기 길이(L)에 대해서 +/-5% 이내의 강도 균일성을 갖는, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 중계 광학시스템이 바람직하게는 반사형 광학 소자들만으로 이루어지는, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 레이저 소스가 바람직하게는 명목상 10.6 ㎛의 동작 파장을 갖는, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 제1 애퍼처 디바이스가 바람직하게는 상기 오브젝트 평면 내에 동작 가능하게 배치된 한 쌍의 블레이드를 포함하는, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 제2 애퍼처 디바이스가 바람직하게는 상기 중간 이미지 평면 내에 동작 가능하게 배치된 한 쌍의 블레이드를 포함하는, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 라인 이미지가 바람직하게는 5 mm ≤ L ≤ 100 mm 범위에 있는 길이(L)를 갖고 25 ㎛ ≤ w ≤ 500 ㎛ 범위의 너비(w)를 갖는, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은 표면을 가진 웨이퍼를 어닐링하는 레이저 어닐링시스템이다. 이 레이저 어닐링시스템은: 상기 라인 이미지가 상기 길이(L)에 의해 규정된 긴 치수를 갖는 제 1 항의 라인-형성 광학시스템; 및 상기 웨이퍼 표면 위에 주사 방향으로 상기 라인 이미지를 주사하여 상기 웨이퍼 표면을 어닐링하도록 상기 이미지 평면에서 상기 웨이퍼를 동작 가능하게 지지하고 이동시키도록 구성된 스테이지를 포함하고, 상기 주사 방향은 상기 라인 이미지의 긴 치수에 수직이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 웨이퍼 표면이 바람직하게는 도펀트를 포함하는 디바이스 피처를 포함하고, 상기 웨이퍼 표면의 어닐링이 바람직하게는 상기 도펀트를 활성화시키는, 레이저 어닐링시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은 라인 이미지를 형성하는 방법이다. 이 방법은: 적어도 제1 방향으로 가우시안 분포를 가진 제1 강도 프로파일을 가진 레이저 빔을 형성하는 단계; 상기 제1 방향으로 상기 레이저 빔의 50% 이상을 통과시켜 제1 투과 광을 형성하는 단계; 중심피크 및 상기 중심피크에 바로 인접한 제1 측면 피크들을 가진 제2 강도 프로파일을 규정하도록 중간 이미지 평면에 상기 제1 투과 광을 집속하는 단계; 제2 투과 광을 규정하기 위해 상기 제1 측면 피크들 각각 내의 상기 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하는 단계; 및 상기 제2 투과 광으로부터 이미 평면에 상기 라인 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 제1 측면 피크들 각각이 바람직하게는 최대값(MX), 제1 최소값(m1) 및 제2 최소값(m2)에 의해 규정된다. 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하는 상기 단계는 바람직하게는 상기 제1 측면 피크들 각각의 최대값(MX)과 제2 최소값(m2) 사이에서 수행된다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 중간 이미지 평면이 바람직하게는 중계 광학시스템에 의해 규정된다. 상기 중계 광학시스템은 바람직하게는 상기 제1 방향에서 실질적으로 1X 배율을 가진다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 중계 광학시스템이 바람직하게는 원통형 거울을 포함하는, 라인 이미지 형성 방법이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 라인 이미지가 바람직하게는 5mm ≤ L ≤ 100 mm 범위의 길이(L)를 갖고 상기 길이(L)에 대해서 +/-5% 이내의 강도 균일성을 갖는, 라인 이미지 형성 방법이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 중계 광학시스템이 바람직하게는 반사형 광학 소자들만으로 이루어지는, 라인 이미지 형성 방법이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하는 상기 단계가 바람직하게는 한 쌍의 블레이드에 의해 규정된 슬릿 애퍼처를 통해 상기 제1 투과 광의 중심부분을 통과시키는 단계를 포함하는, 라인 이미지 형성 방법이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 라인 이미지가 바람직하게는 5 mm ≤ L ≤ 100 mm 범위에 있는 길이(L)를 갖고 25 ㎛ ≤ w ≤ 500 ㎛ 범위의 너비(w)를 갖는, 라인 이미지 형성 방법이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 라인 이미지가 바람직하게는 상기 길이(L)에 의해 규정된 긴 치수를 갖고, 바람직하게는 상기 긴 치수에 수직인 주사 방향으로 웨이퍼 표면 위에 상기 라인 이미지를 주사하는 단계를 추가로 포함하는, 라인 이미지 형성 방법이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 웨이퍼 표면이 바람직하게는 도펀트를 포함하는 디바이스 피처를 포함하는, 라인 이미지 형성 방법이다. 웨이퍼 표면 위에 라인 이미지를 주사하는 상기 단계는 바람직하게는 상기 도펀트를 활성화킨다.
본 발명의 또 다른 측면은, 오브젝트 평면 및 이미지 평면을 가지며 상기 이미지 평면에 라인 이미지를 형성하는 라인-형성 광학시스템이다. 이 라인-형성 광학시스템은: 제1 방향으로 길쭉하고 상기 제1 방향으로 가우시안 분포를 가지는 제1 강도 프로파일을 가지는 레이저 빔을 방출하는 레이저 소스 시스템; 상기 제1 방향에서 상기 레이저 빔의 단부를 절단하여 상기 레이저 빔의 중심부분의 50% 이상을 투과시키도록 동작 가능하게 정렬된 제1 애퍼처 디바이스; 및 제2 애퍼처 디바이스가 동작 가능하게 배치되는 중간 이미지 평면을 가지며, 상기 제1 방향으로 길쭉하고 중심피크 및 상기 중심피크에 바로 인접한 제1 측면 피크들을 갖는 제2 강도 프로파일을 상기 중간 이미지 평면에 규정하는 제1 광학소자(first optical component)를 가지는 중계 광학시스템을 포함하고, 상기 제2 애퍼처 디바이스는 제2 투과 광을 규정하기 위해 상기 제1 측면 피크들 각각 내의 상기 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하도록 구성된다. 상기 중계 광학시스템은 상기 제2 투과 광으로부터 상기 라인 이미지를 상기 이미지 평면에 형성하는 제2 광학소자를 갖는다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 제1 광학소자 및 제2 광학소자가 바람직하게는 반사형인, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 제1 애퍼처 디바이스 및 상기 제2 애퍼처 디바이스 각각이 한 쌍의 블레이드를 포함하는, 라인-형성 광학시스템이다.
본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 제시될 것이며, 부분적으로는 다음의 상세한 설명, 청구범위, 첨부된 도면을 포함하여 본 명세서에 설명된 바와 같은 발명을 실행하는 것에 의해 인식되거나 또는 설명으로부터 당업자에게 용이하게 인식될 것이다. 전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 단지 예시적인 것이고 청구범위의 성질과 특성을 이해하기 위한 개관 또는 골격을 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다.
본 발명에 의하면 고효율로 이미지 라인을 형성하는 광학 시스템 및 방법이 제공된다.
첨부 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 도시하고 상세한 설명과 함께 여러 실시예들의 동작과 원리를 설명하는 역할을 한다. 따라서, 아래와 같은 첨부된 도면과 함께 발명의 상세한 설명을 참조함으로써 본 발명은 더욱 완전히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적 라인-형성 광학시스템의 도식적 다이어그램이고;
도 2a는 +z 방향에서 본 도 1의 예시적 라인-형성 광학시스템의 제1 애퍼처 디바이스의 정면도로서, 상기 제1 애퍼처 디바이스에 입사할 때 조절 레이저 빔(conditioned laser beam)의 근사 제로-강도 컨투어(zero-intensity contour)를 보여주고;
도 2b는 상기 조절 레이저 빔의 x(mm)에 대한 강도 프로파일 I(x)의 그래프로서, 조절 레이저 빔에 대한 제1 애퍼처 디바이스의 대향하는 블레이드들(blades)의 위치를 보여주고;
도 3a는 제2 애퍼처 디바이스에서 제1 투과 광의 x'(mm)에 대한 강도 프로파일 I'(x')의 그래프로서, 강도 프로파일에 대한 제2 애퍼처 디바이스의 대향하는 제2 애퍼처 블레이드들의 예시적 위치를 보여주고;
도 3b는 도 1에서 +z 방향에서 본 도 3b의 제2 애퍼처 디바이스(60)의 정면도로서, 그 위에 입사된 제1 투과 광을 보여주고;
도 4a는 제2 투과 광에 의해 이미지 평면에 형성된 라인 이미지의 긴 방향에 대한 x(mm)와 강도 프로파일 I(x)의 그래프로서, 도 1의 라인-형성 광학시스템에 의해 형성된 L=10 mm(실선) 및 L=7.5 mm(파선)의 2개의 상이한 크기 예를 보여주고;
도 4b는 라인 이미지의 y(㎛)에 대한 강도 프로파일 I(y)의 그래프로서, 라인 이미지의 짧은 방향(즉, y 방향)에서의 강도 프로파일이 약 75㎛의 예시적 너비를 규정하는 가우시안 형상을 가지는 것을 보여주고;
도 5는 반사형 중계 광학시스템을 포함하는 예시적 라인-형성 광학시스템의 도식적 다이어그램이며,
도 6은 본 명세서에서 개시되는 것과 같은 도 1의 라인-형성 광학시스템을 포함하는 예시적 레이저 어닐링 시스템의 도식적 다이어그램이다.
이제 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 가능한 한, 동일한 또는 유사한 참조 번호와 기호가 동일하거나 유사한 부분을 나타내도록 도면 전체에서 사용된다. 도면에서 축척은 필수적인 것은 아니며, 당해 기술분야의 숙련된 기술자는 본 발명의 주요 측면을 도시하기 위해 도면의 어느 부분이 간략화되었는지 인식할 수 있을 것이다.
첨부된 청구항들은 본 명세서의 일부를 구성하고, 참조에 의해 상세한 설명에 포함된다.
도면들 중 일부에서는, 기준을 위해 직각좌표계가 제시되어 있으며 이것은 방향 또는 방위를 한정하려는 의도는 아니다. 또한, 제2 애퍼처 디바이스(60)에서 직각좌표는 제1 애퍼처 디바이스(40) 및 이미지 평면(IP)에서의 (x,y) 좌표와 구별하기 위해 (x',y')로 표시된다.
아래 설명에서, 용어 "레이저 빔" 및 "광"은 상호교환적으로 사용된다.
용어 "상류(upstream)" 및 "하류(downstream)"는 광학시스템의 기술분야에서 종래 사용되는 것과 같이 광의 진행 방향에 대해 물품의 위치를 지칭하기 위해 사용되며, 물품(B)이 물품(A)의 하류에 있다고 말할 때, 광은 물품(A)으로부터 물품(B) 방향으로 진행하며, 반대의 경우도 같다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적 라인-형성 광학시스템("시스템")(10)의 도식적 다이어그램이다. 시스템(10)은 광축(A1), 오브젝트 평면(OP) 및, 라인 이미지(80)가 아래 설명과 같이 형성되는 이미지 평면(IP)을 포함한다.
시스템(10)은, 광축(A1)을 따라 오브젝트 평면(OP)의 상류에, 광축(A1)을 따라 오브젝트 평면(OP)을 향해 최초 레이저 빔(22)을 방출하는 레이저 소스(20)를 포함한다. 일 실시예에서, 레이저 소스(20)는 10.6 ㎛의 명목 파장에서 동작하는 CO2 레이저를 포함한다. 일 실시예에서, 최초 레이저 빔(22)은 적어도 x-방향을 따라 가우시안 강도 분포를 가지며, 또한 일 실시예에서 x-방향 및 y-방향 둘 다에서 가우시안 강도 분포(프로파일)를 가진다. 일 실시예에서, 최초 레이저 빔(22)은 원형 대칭일 필요는 없다. 예를 들면, x-방향 및 y-방향에서 가우시안 강도 분포는 다른 크기를 가질 수 있다.
시스템(10)은 또한 광축(A1)을 따라서 레이저 소스(20)와 오브젝트 평면(OP)사이에 정렬된 빔-조절 광학시스템(30)을 포함한다. 빔-조절 광학시스템(30)은 최초 레이저 빔(22)을 수신하고 그것으로부터 조절 레이저 빔(24)을 형성한다. 일 실시예에서, 빔-조절 광학시스템(30)은 조절 레이저 빔(24)이 최초 레이저 빔(22)의 확대형이 되도록 레이저 빔 확대를 수행한다. 일 실시예에서, 빔-조절 광학시스템(30)은 x-방향 및 y-방향에서 선택된 치수들(프로파일들)을 가진 조절 레이저 빔(24)을 제공한다. 일 실시예에서, 빔-조절 광학시스템(30)은 x-방향 및 y-방향에서 동일한 양만큼 최초 레이저 빔(22)의 치수들을 확대한다.
빔-조절 광학시스템(30)은 거울들, 렌즈들, 애퍼처들(apertures), 및 유사한 광학 소자들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예시적 빔-조절 광학시스템(30)은 둘 이상의 축을 벗어난(off-axis) 거울들을 이용하며 이것들 각각은 당해 기술분야에서 알려진 광출력을 가지며 두 개의 실시예가 미국특허 제2,970,518호 및 3,674,334호에 기재되어 있다. 다양한 실시예에서, 빔-조절 광학시스템(30)은 아나모픽(anamorphic)이거나, 원통형이거나 원형 대칭일 수 있다.
일 실시예에서, 레이저 소스(20) 및 빔-조절 광학시스템(30)은 라인 이미지(80)를 형성하기 위한 조절 레이저 빔(24)에 대해 원하는 강도 프로파일 I(x,y)을 생성하는 레이저 소스 시스템(35)을 규정한다. 레이저 소스(20)가 조절이 필요하지 않은 적당한 최초 레이저 빔(22)을 방출하는 일 실시예에서, 빔-조절 광학시스템(30)은 필요하지 않으며 조절 레이저 빔(24) 대신에 최초 레이저 빔(22)이 사용될 수 있다. 따라서, 아래의 설명에서, 조절 레이저 빔(24)은 일 실시예에서 처리되지 않은 최초 레이저 빔(22)에 의해 규정되는 것으로 이해된다.
시스템(10)은 또한, 광축(A1)을 따라서 오브젝트 평면(OP)에, 제1 애퍼처 디바이스(40)를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 애퍼처 디바이스(40)는 각각 에지(43)를 가진 한 쌍의 블레이드(42)를 포함한다. 블레이드(42)는 각각의 에지(43)가 대향 이격되어 슬릿 애퍼처(slit aperture)(44)를 형성하도록 오브젝트 평면(OP) 내, 광축(A1)의 각각의 측면에 배치된다. 슬릿 애퍼처(44)는, 제1 애퍼처 디바이스(40)를 +z 방향에서 광축(A1)을 따라 아래로 본 확대도(IN1)에 도시한 것과 같이, y-방향으로 긴 치수를 가진다. 슬릿 애퍼처(44)는, 아래 설명과 같이, 시스템(10)에 의해 이미지 평면(IP)에 형성된 라인 이미지(80)의 길이(L)를 규정하는 x-방향에서의 너비(d1)를 가진다. 일 실시예에서, 블레이드(42)는 너비(d1) 및 그에 따른 라인 이미지(80)의 길이(L)를 조정하기 위해 이동 가능하다.
시스템(10)은 또한, 광축(A1)을 따라서 제1 애퍼처 디바이스(40)의 하류에, 중계 광학시스템(50)을 포함한다. 도 1에 도시한 중계 광학시스템(50)은 도시의 편의상 투과형 광학시스템으로 도시되어 있다. 반사형 중계 광학시스템(50)의 실시예는 도 5와 관련하여 이하에서 설명된다. 중계 광학시스템(50)은 제1 광학소자(52A) 및 제2 광학소자(52B)를 포함한다. 일 실시예에서, 광학소자(52A, 52B) 각각은 렌즈, 거울 등과 같은 하나 이상의 광학 요소들로 이루어질 수 있다. 중계 광학시스템(50)은 제1 애퍼처 디바이스(40)에서 오브젝트 평면(OP)을 규정하고 또한 이미지 평면(IP)을 규정하며 여기서 라인 이미지(80)가 형성된다.
중계 광학시스템(50)은 제1 광학소자(52A)에 의해 형성된 중간 초점평면(IFP) 내, 제1 광학소자(52A) 및 제2 광학소자(52B) 사이에 정렬된 제2 애퍼처 디바이스(60)를 포함한다. 제2 확대도(IN2)를 참조하면, 제2 애퍼처 디바이스(60)는 각각 에지(63)를 가진 한 쌍의 블레이드(62)를 포함한다. 블레이드(62)는 각각의 에지(63)가 대향 이격되어 슬릿 애퍼처(64)를 형성하도록 중간 초점평면(IFP) 내, 광축(A1)의 각각의 측면에 배치된다. 슬릿 애퍼처(64)는 y'-방향으로 즉, 제1 애퍼처 디바이스(40)의 슬릿 애퍼처(44)와 같은 방향으로 긴 치수를 가진다. 슬릿 애퍼처(64)는 x'-방향에서 너비(d2)를 가진다. 일 실시예에서, 블레이드(62)는 너비(d2)를 조정하기 위해 이동 가능하다.
일 실시예에서, 중계 광학시스템(50)은 x-z 평면에서 실질적으로 단위 배율을 가진다(즉, 실질적으로 1X 시스템이다). 또한 실시예들에서, 중계 광학시스템(50)은 원통형 또는 아나모픽일 수 있다. 제1 애퍼처 디바이스(40)의 슬릿 애퍼처(44)의 너비(d1)는 x-방향에서 조절 레이저 빔(24)의 크기를 규정하며, 1X 배율의 경우 x-z 평면에서, d1=L이다(확대도 IN3 참조).
시스템(10)의 일반적인 동작에서, 조절 레이저 빔(24) 중에서 비교적 많은 양의 광이 슬릿 애퍼처(44)를 통과하도록 조절 레이저 빔(24)이 형성되고 제1 애퍼처 디바이스(40)가 구성된다. 도 2a는 (+z 방향에서 본) 제1 애퍼처 디바이스(40)의 정면도로서, 조절 레이저 빔(24)의 근사 제로-강도 프로파일(즉, I(x,y)
Figure pat00001
0)을 보여준다. 일 실시예에서, 조절 레이저 빔(24)은 x-방향 및 y-방향에서 가우시안 프로파일을 가지며, 상기 프로파일은 x-방향에서 더 길다(즉, 강도 프로파일 I(x,y)이 x-방향으로 길쭉하다). 전술한 바와 같이, y-방향에서 상기 가우시안 프로파일의 너비(w1)는 라인 이미지(80)의 너비(w)(짧은 치수)를 규정한다. 일 실시예에서, 너비(w1)는 빔-조절 광학시스템(30)에 의해 규정되며, 중계 광학시스템(50)은 y-z 평면 내에 광출력을 갖지 않는다(즉, 중계 광학시스템(50)은 원통형으로 x-z 평면에서만 광출력을 가진다). 이것은 빔-조절 광학시스템(30)을 사용하는 한 가지 이점이며, 이는 아나모픽 요소들을 사용하여 광학소자들(52A, 52B)을 형성할 필요를 제거하기 때문이다.
도 2b는 상기 조절 레이저 빔(24)의 x(mm)에 대한 강도 프로파일 I(x)의 그래프로서, 조절 레이저 빔(24)에 대한 제1 애퍼처 디바이스(40)의 블레이드들(42)의 예시적 위치를 보여준다. 도 2a에서 조절 레이저 빔(24)의 빗금 부분(24B)은 각각의 블레이드(42)에 의해 차단되는 조절 레이저 빔(24)의 부분들을 도시하는 반면, 슬릿 애퍼처(44)를 통과하는 부분은 '24P'로 표시되어 있으며, 이 부분은 아래에서 "제1 투과 광"으로 지칭된다. 이것은 또한 도 2b에 도시되어 있으며, 도면에서 강도 프로파일 I(x)의 파선 부분은 각각의 블레이드(42)에 의해 차단되는 광의 부분을 도시한다. 도 2a 및 도 2b에 도시한 실시예에서, 조절 레이저 빔(24) 내 광의 약 90%는 제1 투과 광으로서 슬릿 애퍼처(44)를 통과하지만, 강도 프로파일의 날개에 있는 조절 레이저 빔(24)의 광의 약 10%는 블레이드(42)에 의해 차단된다. 일 실시예에서, 제1 애퍼처 디바이스(40)는 조절 레이저 빔(24)의 적어도 50%를 통과시키도록 구성된다.
제1 애퍼처 디바이스(40)가 조절 레이저 빔(24)의 상당한 부분을 통과시키도록 구성되기 때문에, 슬릿 애퍼처 내 강도 프로파일 I(x)의 변화는 비교적 크다. 일 실시예에서, 이 변화는 50%를 초과하고 다른 실시예에서는 65%를 초과하며 또 다른 실시예서는 70%를 초과한다. 이것은 도 2b에서 가장 명확히 도시하고 있으며, (정규화) 피크 강도는 슬릿 애퍼처(44)의 중심에서(즉, x=0에서) 1이지만 상기 강도는 블레이드들(42)의 에지들(43)에 의해 획정된 슬릿 애퍼처(44)의 에지들에서 강도 프로파일 I(x)의 최대값의 약 0.28까지, 즉 약 28%까지 떨어진다. 만일 이 강도 프로파일 I(x)이 종래의 중계 수단을 사용하여 이미지 평면(IP)에 중계되면, 라인 이미지(80)는 긴 방향에서 강도 균일성의 대응하는 변화를 가질 것이다(약 72%). 이것은 라인 이미지(80)의 길이(L)에 대해서 +/-5% 또는 어떤 경우들에서는 +/-2% 이내의 바람직한 강도 균일보다 훨씬 더 크다.
도 1을 다시 참조하면, 슬릿 애퍼처(44)를 통과하는 제1 투과 광(24P)은 중계광학시스템(50)의 제1 광학소자(52A)에 의해 제2 애퍼처 디바이스(60) 위의 중간 초점평면(IFP)에 집속된다. 중간 초점평면(IFP)은 제1 애퍼처 디바이스(40)에서의 좌표 (x,y)와 구별하기 위해 좌표 (x',y')를 가진다. 이 집속은 제2 강도 프로파일 I'(x',y')을 생성하며, 이것은 오브젝트 평면(OP)에서 강도 프로파일 I(x,y)의 1차원 푸리에변환에 의해 (x'-방향에서) 정의된다.
오브젝트 평면(OP)에서 강도 프로파일 I(x)은 다음 식으로 정의될 수 있다[(d1)/2=a인 경우];
I(x)=G(x)·rect(x/a)
여기서 rect(x/a)는 ｜x｜> a인 경우 0이고, x=a인 경우 1/2이고, ｜x｜< a인 경우 1이며; G(x)=exp(-x2)이다. 따라서, I'(x')는 다음으로 주어진다:
I'(x')=F{I(x)}=F{rect(x/a)·exp(-x2)}=[a·sinc(x'·a/2)]¤[(π)1/ 2exp{-π2x'2}] 여기서, ¤ 기호는 컨볼루션(convolution) 연산을 나타낸다.
도 3a는 제2 애퍼처 디바이스(60)에서 제1 투과 광의 x'(mm)에 대한 강도 프로파일 I'(x')의 그래프이다. 도 3b는 +z 방향에서 본 도 3b의 제2 애퍼처 디바이스(60)의 정면도이다. 도 3b를 참조하면, 블레이드들(62)은, 제2 애퍼처 디바이스(60)에 입사하는 제1 투과 광(24P)의 일부(24P')는 슬릿 애퍼처(64)을 통과하지만 제1 투과 광(24P)의 각각의 부분들(24B')은 제2 애퍼처 디바이스(60)의 블레이드들(62)에 의해 차단되도록, 정렬된다. 제1 투과 광(24P)의 일부(24P')는 따라서 "제2 투과 광"으로 지칭되며 라인 이미지(80)를 형성하기 위해 중계 광학시스템(50)의 하류 부분에 의해 사용된다.
도 3a는 제2 투과 광(24P')의 특정한 양을 통과시키는 특정한 너비(d2)를 갖도록 하기 위해 블레이드들(62)이 어디에 설정될 수 있는지에 대한 상세를 도시한다. 강도 프로파일 I'(x')은 강도 프로파일 I'(x')의 중심으로부터 크기가 감소하는 다수의 더 작은 피크들에 의해 둘러싸인 강한 중심피크(PO)를 도시한다. 중심피크(P0)의 양측에 있는 제1 피크들은 'P1'으로 표시되어 있으며, 제1 최소값 및 제2 최소값(m1, m2)에 의해 둘러싸인 최대값(MX)에 의해 규정된다. 일 실시예에서, 슬릿 애퍼처(64)는 너비(d2)를 갖도록 획정되며 블레이드들(62)의 각각의 에지(63)는, 슬릿 애퍼처(64)가 제1 피크들(P1)과 관련된 광의 적어도 일부를 투과하도록, 대응하는 제1 피크(P1) 내에 위치한다.
또 다른 실시예에서, 제2 애퍼처 디바이스(60)는, 블레이드들(62)의 에지들(63)이 상기 최대값(MX)과 상기 제2 최소값(m2) 사이의 대응하는 제1 피크(P1) 내에 위치하도록, 구성된다. 예를 들어, 만일 +x 축 위의 x-값들이 최대값(MX)에 대해 xMX로 정의되고 제2 최소값(m2)에 대해 xm2로 정의되며, 블레이드들(62)의 에지들(63)의 x-위치가 x63으로 정의된다면, +측 블레이드(62)의 에지들(63)의 위치에 대한 조건은 xMX ≤ x63 ≤ xm2와 같이 표현될 수 있다. -측 블레이드(62)의 에지들(63)의 위치에 대한 대응하는 조건은 -xm2 ≤ -x63 ≤ -xMX와 같이 표현될 수 있다. 이러한 공간 필터링 조건은 허용 가능한 강도 불균일 레벨(예컨대, 길이(L)에 대해서 긴 방향에서 측정된 경우 +/-5% 이내까지)을 가진 라인 이미지(80)를 형성하는 최상의 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다.
일 실시예에서, 제2 애퍼처 디바이스(60)에 의해 중간 초점평면(IFP)에서 차단된 제1 투과 광(24P)의 양은 약 5~8% 이므로 제1 투과 광(24P)의 약 92~95%는 투과되어 제2 투과 광(24P')을 형성한다. 이것은, 약 15%의 종래 기술 효율과 비교하여, 오브젝트 평면(OP)에 제공된 입력 파워 또는 강도에 대해 최대 약 75%의 효율로 중계 광학시스템(50)이 이미지 평면(IP)에 라인 이미지(80)를 형성하는 것을 가능하게 한다.
또한, 긴 방향에서(즉, x-방향에서) 라인 이미지(80)의 강도 균일은 일 실시예에서 길이(L)에 대하여 긴 방향에서 +/-5%의 공차를 만족시키고 또 다른 실시예에서 +/-2의 공차를 만족시킬 수 있다.
라인 이미지(80)는 제2 투과 광(24P')을 사용하여 이미지 평면(IP)에 형성된다. x-방향에서의 이러한 제2 투과 광(24P')은 강도 프로파일 I'(x')의 절두형(truncation version)으로 정의되고 다음과 같이 표시될 수 있으며, F{·}은 푸리에변환 연산을 나타낸다:
I'(x') = F{I(x)}·rect(x'/b)
= [a·sinc(x'·a/2)]¤[(π)1/2exp{-π2x'2}]·rect(x'/b), 여기서 b=(d2)/2.
상기 강도 프로파일 IL(x)는 I'(x')의 일차원(1D) 역 푸리에변환이다. 즉,
IL(x) = F-1{I'(x')}.
도 3a로부터, 제2 애퍼처 디바이스(60)는 상기 I'(x')에 대한 식에서 1D "rect" 함수를 정의하고 x' 축을 따르는 더 높은 공간-주파수 성분들의 특정한 양을 제거하는 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 이들 더 높은 공간-주파수 성분들은 제1 애퍼처 디바이스(40)에서 입력(조절된) 레이저 빔(24)의 강도 변화를 포함하는 고선명 라인 이미지를 형성하기 위해 필요하기 때문에, 제2 애퍼처 디바이스(60)에 의한 그것들의 필터링은 라인 이미지(80)의 긴 방향에서 강도의 변화를 완만하게 하는 작용을 한다. 한편, 이들 더 높은 공간-주파수 성분들은 상대적으로 낮은 강도를 갖기 때문에, 제1 투과 광(24P)의 대부분은 슬릿 애퍼처(64)를 통과하여 제2 투과 광(24P')을 형성한다.
도 4a는 이미지 평면(IP)에 있는 라인 이미지의 긴 방향에 대해 x(mm)에 대한 강도 프로파일 I(x)의 그래프로서, 시스템(10)에 의해 형성된 L=10 mm(실선) 및 L=7.5 mm(파선)의 2개의 상이한 크기를 예를 들어 도시한다. 일 실시예에서, 라인 이미지(80)의 길이(L)는 5 mm ≤ L ≤ 100 mm 범위에 있다.
도 4b는 라인 이미지의 y(㎛)에 대한 강도 프로파일 I(y)의 그래프로서, 라인 이미지(80)의 짧은 방향(즉, y 방향)에서의 강도 프로파일 IL(y)이 약 75㎛의 너비 예를 규정하는 가우시안 형상을 가지는 것을 도시한다. 일 실시예에서, 너비(w)는 25 ㎛ ≤ w ≤ 500 ㎛ 범위에 있을 수 있다. 전술한 바와 같이, 일 실시예에서, 너비(w)는 중계 광학시스템(50)이 y-z 평면에 광출력을 갖지 않는 원통형일 수 있도록 빔-조절 광학시스템(30)에 의해 규정될 수 있다.
주목할 것은 라인 이미지(80)에 대한 짧은 치수에서의 강도 프로파일 IL(y)은 라인 이미지(80)가 짧은 방향으로, 즉 y-방향으로 주사되는 경우에서 긴 치수에서의 강도 프로파일 IL(x)과 동일한 균일 공차를 만족시킬 필요가 없다는 것이다. 그와 같은 경우에, y-방향에서의 강도 변화는 주사 동안에 평균에 도달한다. 도 4b의 강도 프로파일 IL(y)의 그래프에서, 라인 이미지(80)는 y-방향에서 약 +/-10%의 강도 변화를 가진다.
반사형 중계 광학시스템
도 5는 예시적 시스템(10)의 도식적 다이어그램으로서, 반사형 중계 광학시스템(50)과, 이미지 평면(IP) 내에 정렬된 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 라인 이미지(80)를 조향하기 위해 사용되는 폴드-미러(fold-mirror) 광학시스템(90)을 포함한다. 반사형 중계 광학시스템(50)은 축을 벗어난 구성으로 정렬된 오목 거울 형태의 제1 광학소자 및 제2 광학소자(52A, 52B)를 포함한다. 중계 광학시스템(50)은 또한 오브젝트 평면(OP)에서 제1 애퍼처 디바이스(40)를 통과하는 제1 투과 광(24P)의 광 행로를 구부리는 역할을 하는 폴드 미러들(F1, F2, F3)을 포함한다. 폴드 미러(F2)는, 제2 애퍼처 디바이스(60)에 입사하는 제1 투과 광(24P) 중 제1 투과 광(24P)의 중간 부분, 즉 제2 투과 광(24P')만 폴드미러(F2)에 의해 반사되어 중계 광학시스템(50)의 나머지를 통해 진행하도록, 제2 애퍼처 디바이스(60) 뒤에 정렬된다. 이와 같이, 예시적 중계 광학시스템(50)은 반사형 광학 소자들로 이루어진다. 즉, 굴절형 광학 소자들은 갖지 않는다. 그러한 구성은 레이저 소스(20)가 명목상 10.6 ㎛의 CO2 레이저 파장과 같은 적외선 파장에서 동작할 때 바람직하다.
제2 투과 광(24P')은 폴드 미러(F3)에 의해 반사되어 제2 광학 소자(52B)에 조향되며, 이것은 제2 투과 광(24P')을, 한 개 이상의 폴드 미러(F4)를 포함하는 폴드-미러 광학시스템(90)에 조향한다. 일 실시예에서, 폴드-미러 광학시스템(90)은 라인 이미지(80)가 웨이퍼(W)의 표면(WS) 위로 적절히 이미징되도록 오브젝트 평면(OP)과 이미지 평면(IP)의 평행하지 않은 상태를 보상한다.
레이저 어닐링시스템
도 6은 본 명세서에 개시된 라인-형성 광학시스템(10)을 포함하는 예시적 레이저 어닐링시스템(100)의 도식적 다이어그램이다. 라인-형성 광학시스템(10)을 사용하기에 적당한 예시적 레이저 어닐링시스템은, 예를 들면, 미국특허 제7,612,372호; 제7,514,305호; 제7,494,942호; 제7,399,945호; 제7,154,066호; 제6,747,245호; 제6,366,308호에 개시되어 있다.
도 6의 레이저 어닐링시스템(100)은, 광축(A1)을 따라서, 전술한 라인-형성 광학시스템(10)을 포함하며, 레이저 소스(20)에 의해 방출된 최초 레이저 빔(22)은 특정한 조건하에서 웨이퍼(W)에 의해 흡수되어 웨이퍼(W)를 가열할 수 있는 파장(예컨대, CO2 레이저로부터 명목상 10.6 ㎛)을 가진다. 이와 같은 조건은, 예를 들면, 웨이퍼(W)를 가열하거나, 또는 웨이퍼(W)의 반도체 밴드갭 에너지보다 더 큰 밴드갭 에너지를 갖는 제2 방사선 빔(미도시)으로 웨이퍼(W)를 조사하여, 웨이퍼(W)를 어닐링 온도까지 가열하는데 충분한 정도까지 제2 투과 광(24P')을 웨이퍼(W)가 흡수하도록 하는 것을 포함한다. 웨이퍼(W)가 제2 투과 광(24P')을 흡수하도록 하기 위해 제2 레이저 소스로 웨이퍼(W)를 조사하는 실시예는 미국 특허 제7,148,159호 및 제7,482,254호에 기재되어 있다.
웨이퍼(W)는 상부면(112)을 가진 척(110)에 의해 지지된다. 일 실시예에서, 척(110)은 웨이퍼(W)를 가열하도록 구성된다. 척(110)은 차례로 스테이지(120)에 의해 지지되고, 스테이지(120)는 차례로 플래튼(platen)(130)에 의해 지지된다. 일 실시예에서, 척(110)은 스테이지(120)에 일체화된다. 또 다른 실시예에서, 스테이지(120)는 가동식이며, 병진(translation) 및 회전 가동을 포함한다.
웨이퍼(W)는, 웨이퍼(W) 내에 형성된 회로(156)의 일부(예컨대, 트랜지스터)로서 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 또는 그 근처에 형성된 소스 및 드레인 영역(150S, 150D) 형태의 디바이스 피처(device features)를 가진 것으로 예로서 도시되어 있다. 주의할 것은 회로(156) 내의 소스 및 드레인 영역(150S, 150D)의 상대적 크기는 웨이퍼(W)와 비교하여 도시의 편의상 크게 과장되어 있다는 것이다. 실제로는, 소스 및 드레인 영역(150S, 150D)은 매우 얇으며, 기판의 깊이까지 약 1 ㎛ 이하이다.
일 실시예에서, 레이저 어닐링시스템(100)은 시스템(10) 및 스테이지 컨트롤러(122)에 전기적으로 접속된 컨트롤러(170)를 추가로 포함한다. 스테이지 컨트롤러(122)는 스테이지(120)에 전기적으로 접속되며 컨트롤러(170)의 명령을 통해 스테이지(120)의 움직임을 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(170)는 포괄적으로 레이저 어닐링시스템(100)의 동작을, 구체적으로는 레이저 소스(20), 스테이지 컨트롤러(112)를 제어하도록 접속되어 구성된다.
일 실시예에서, 컨트롤러(170)는, 예컨대 미국 텍사스주 오스틴 소재의 델(Dell) 컴퓨터사와 같은 다수의 유명한 컴퓨터 회사들로부터 입수할 수 있는 PC 또는 워크스테이션과 같은 컴퓨터이거나 그것들을 포함한다. 컨트롤러(170)는 바람직하게는 다수의 상용 마이크로프로세서들 중 어느 것, 프로세서를 예컨대 하드디스크 드라이브와 같은 메모리 장치에 연결하는 적당한 버스 아키텍처, 및 적당한 입출력 장치들(예컨대, 각각 키보드 및 디스플레이)을 포함한다.
도 6을 계속 참조하면, 전술한 바와 같이 생성된 제2 투과 광(24P')은 웨이퍼(W)의 표면(WS) 위에 조향되어 그 위에 라인 이미지(80)를 형성한다. 용어 "이미지"는 본 명세서에서 제2 투과 광(24P')에 의해 이미지 평면(IP) 및 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 형성되어 위치하는 광의 분포를 일반적으로 지시하기 위해 사용된다.
일 실시예에서, 라인 이미지(80)는 화살표(180)와 같이 웨이퍼(W)의 표면(WS)(약 1 ㎛ 이하의 깊이까지) 위에 주사되며, 그 결과 어닐링 온도까지(예컨대, 비용융 프로세스의 경우 1,000℃와 1,300℃ 사이 그리고 용융 프로세스의 경우 소스 영역 및 드레인 영역(150S, 150D) 내 도펀트를 활성화시키는데 충분한 약 1,400℃의 실리콘 용융 온도를 초과하여) 웨이퍼(W)의 표면(WS)을 급속히 가열하지만, 도펀트가 실질적으로 확산하지 않도록 웨이퍼(W)의 표면(WS)의 급속 냉각을 역시 허용하므로, 소스 영역 및 드레인 영역(150S, 150D)을 얇게 유지한다. 웨이퍼(W)의 표면(WS) 블랭킷(blanket) 도펀트 활성화는 레이저 어닐링시스템(100)을 사용하여 역시 수행되는 것이 가능하다. 웨이퍼(W)의 표면(WS) 위에서 라인 이미지(80)의 전형적인 주사 속도는 25 mm/sec 내지 1,000 mm/sec 범위에 있다. 일 실시예에서, 제2 투과 광(24P')과 웨이퍼(W)의 하나 이상은 주사 동안에 움직일 수 있다.
라인-형성 광학시스템(10)은 상대적으로 큰 파워밀도를 가진 상대적으로 긴 라인 이미지(80)를 형성하는 것이 가능하기 때문에, 웨이퍼(W)는 이전의 라인-형성 광학시스템들이 허용할 수 있는 것보다 훨씬 더 빨리 주사될 수 있으므로(예컨대, 3배 스루풋 향상을 위해 3배 더 긴 프로세스 라인 또는 최대 3배 더 빨리), 레이저 어닐링시스템(100)에 의해 처리될 수 있는 시간당 웨이퍼의 개수를 증가시킨다.
이상에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 다양한 변형이 첨부된 청구항들에 정의된 것과 같은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있음은 당해 기술분야의 숙련자에게는 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항과 그 균등물의 범위 안에 있는 한 본 발명에 대한 변경 및 변형을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (25)

  1. 오브젝트 평면 및 이미지 평면을 가지며 상기 이미지 평면에 라인 이미지를 형성하는 라인-형성 광학시스템에 있어서,
    최초 레이저 빔을 방출하는 레이저 소스;
    상기 최초 레이저 빔을 수신하며, 그것으로부터 적어도 제1 방향에서 가우시안 분포를 갖는 제1 강도 프로파일을 가지는 조절 레이저 빔을 형성하는 빔-조절 광학시스템;
    상기 오브젝트 평면에 동작 가능하게 배치되며, 상기 조절 레이저 빔의 50% 이상을 포함하는 제1 투과 광을 규정하기 위해 상기 제1 방향에서 상기 제1 강도 프로파일의 단부를 절단하는 제1 슬릿 애퍼처를 규정하는 제1 애퍼처 디바이스; 및
    상기 오브젝트 평면 및 이미지 평면을 규정하고 또한 제2 애퍼처 디바이스가 동작 가능하게 배치되는 중간 이미지 평면을 규정하는 중계 광학시스템을 포함하고,
    상기 중계 광학시스템은 중심피크 및 상기 중심피크에 바로 인접한 제1 측면 피크들을 가진 제2 강도 프로파일을 상기 중간 이미지 평면에서 규정하고,
    상기 제2 애퍼처 디바이스는 제2 투과 광을 규정하기 위해 상기 제1 방향에서 및 각각의 상기 제1 측면 피크들 내에서 상기 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하도록 구성되고,
    상기 중계 광학시스템은 상기 제2 투과 광으로부터 상기 라인 이미지를 상기 이미지 평면에 형성하는, 라인-형성 광학시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제1 측면 피크 각각은 최대값(MX), 제1 최소값(m1) 및 제2 최소값(m2)에 의해 규정되고,
    상기 제2 애퍼처 디바이스는 제2 슬릿 애퍼처를 규정하고,
    상기 제2 슬릿 애퍼처는 제1 측면 피크 각각의 최대값(MX)과 제2 최소값(m2) 사이에서 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하도록 구성되는, 라인-형성 광학시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계 광학시스템은 상기 제1 방향에서 실질적으로 1X 배율을 가지는, 라인-형성 광학시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 중계 광학시스템은 상기 제1 방향에서만 광출력을 가지는 원통형 광학 시스템인, 라인-형성 광학시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인 이미지는 5mm ≤ L ≤ 100 mm 범위의 길이(L)를 갖고 상기 길이(L)에 대해서 +/-5% 이내의 강도 균일성을 갖는, 라인-형성 광학시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계 광학시스템은 반사형 광학소자들만으로 이루어지는, 라인-형성 광학시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저 소스는 명목상 10.6 ㎛의 동작 파장을 갖는, 라인-형성 광학시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 애퍼처 디바이스는 상기 오브젝트 평면 내에 동작 가능하게 배치된 한 쌍의 블레이드를 포함하는, 라인-형성 광학시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 애퍼처 디바이스는 상기 중간 이미지 평면 내에 동작 가능하게 배치된 한 쌍의 블레이드를 포함하는, 라인-형성 광학시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인 이미지는 5 mm ≤ L ≤ 100 mm 범위에 있는 길이(L)를 갖고 25 ㎛ ≤ w ≤ 500 ㎛ 범위의 너비(w)를 갖는, 라인-형성 광학시스템.
  11. 표면을 가진 웨이퍼를 어닐링하는 레이저 어닐링시스템에 있어서,
    라인 이미지가 길이(L)에 의해 규정된 긴 치수를 갖는 제 1 항의 라인-형성 광학시스템; 및
    상기 웨이퍼 표면 위에 주사 방향으로 상기 라인 이미지를 주사하여 상기 웨이퍼 표면을 어닐링하도록 상기 이미지 평면에서 상기 웨이퍼를 동작 가능하게 지지하고 이동시키도록 구성된 스테이지를 포함하고,
    상기 주사 방향은 상기 라인 이미지의 긴 치수에 수직인, 레이저 어닐링시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 표면은 도펀트를 포함하는 디바이스 피처를 포함하고,
    상기 웨이퍼 표면의 어닐링은 상기 도펀트를 활성화시키는, 레이저 어닐링시스템.
  13. 라인 이미지를 형성하는 방법에 있어서,
    적어도 제1 방향으로 가우시안 분포를 가진 제1 강도 프로파일을 가지는 레이저 빔을 형성하는 단계;
    상기 제1 방향으로 상기 레이저 빔의 50% 이상을 통과시켜 제1 투과 광을 형성하는 단계;
    중심피크 및 상기 중심피크에 바로 인접한 제1 측면 피크들을 가진 제2 강도 프로파일을 규정하도록 중간 이미지 평면에 상기 제1 투과 광을 집속하는 단계;
    제2 투과 광을 규정하기 위해 각각의 상기 제1 측면 피크들 내의 상기 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하는 단계; 및
    상기 제2 투과 광으로부터 이미지 평면에 상기 라인 이미지를 형성하는 단계를 포함하는, 라인 이미지 형성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 측면 피크들 각각은 최대값(MX), 제1 최소값(m1) 및 제2 최소값(m2)에 의해 규정되고,
    제2 강도 프로파일의 단부를 절단하는 상기 단계는 상기 제1 측면 피크들 각각의 최대값(MX)과 제2 최소값(m2) 사이에서 수행되는, 라인 이미지 형성 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 중간 이미지 평면은 중계 광학시스템에 의해 규정되고,
    상기 중계 광학시스템은 상기 제1 방향에서 실질적으로 1X 배율을 가지는, 라인 이미지 형성 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 중계 광학시스템은 원통형 거울을 포함하는, 라인 이미지 형성 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 라인 이미지는 5mm ≤ L ≤ 100 mm 범위의 길이(L)를 갖고 상기 길이(L)에 대해서 +/-5% 이내의 강도 균일성을 갖는, 라인 이미지 형성 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 중계 광학시스템은 반사형 광학소자들만으로 이루어지는, 라인 이미지 형성 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    제2 강도 프로파일의 단부를 절단하는 상기 단계는 한 쌍의 블레이드에 의해 규정된 슬릿 애퍼처를 통해 상기 제1 투과 광의 중심부분을 통과시키는 단계를 포함하는, 라인 이미지 형성 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 라인 이미지는 5 mm ≤ L ≤ 100 mm 범위에 있는 길이(L)를 갖고 25 ㎛ ≤ w ≤ 500 ㎛ 범위의 너비(w)를 갖는, 라인 이미지 형성 방법.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 라인 이미지는 상기 길이(L)에 의해 규정된 긴 치수를 갖고,
    상기 긴 치수에 수직인 주사 방향으로 웨이퍼 표면 위에 상기 라인 이미지를 주사하는 단계를 추가로 포함하는, 라인 이미지 형성 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 표면은 도펀트를 포함하는 디바이스 피처를 포함하고,
    웨이퍼 표면 위에 라인 이미지를 주사하는 상기 단계는 상기 도펀트를 활성화시키는, 라인 이미지 형성 방법.
  23. 오브젝트 평면 및 이미지 평면을 가지며 상기 이미지 평면에 라인 이미지를 형성하는 라인-형성 광학시스템에 있어서,
    제1 방향으로 길쭉하고 상기 제1 방향으로 가우시안 분포를 가지는 제1 강도 프로파일을 가지는 레이저 빔을 방출하는 레이저 소스 시스템;
    상기 제1 방향에서 상기 레이저 빔의 단부를 절단하여 상기 레이저 빔의 중심부분의 50% 이상을 투과시키도록 동작 가능하게 정렬된 제1 애퍼처 디바이스; 및
    제2 애퍼처 디바이스가 동작 가능하게 배치되는 중간 이미지 평면을 가지며, 상기 제1 방향으로 길쭉하고 중심피크 및 상기 중심피크에 바로 인접한 제1 측면 피크들을 갖는 제2 강도 프로파일을 상기 중간 이미지 평면에 규정하는 제1 광학소자를 가지는 중계 광학시스템을 포함하고,
    상기 제2 애퍼처 디바이스는 제2 투과 광을 규정하기 위해 각각의 상기 제1 측면 피크들 내의 상기 제2 강도 프로파일의 단부를 절단하도록 구성되고,
    상기 중계 광학시스템은 상기 제2 투과 광으로부터 상기 라인 이미지를 상기 이미지 평면에 형성하는 제2 광학소자를 갖는, 라인-형성 광학시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제1 광학소자 및 제2 광학소자는 반사형인, 라인-형성 광학시스템.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제1 애퍼처 디바이스 및 상기 제2 애퍼처 디바이스 각각은 한 쌍의 블레이드를 포함하는, 라인-형성 광학시스템.
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