KR20170127574A - 레이저 프로세싱 장비에서의 스페클 감소를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

레이저 프로세싱 장비에서의 스페클 감소를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

여기에서 기술된 실시예들은 균일한 레이저 에너지로 반도체 기판들을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 레이저 펄스 또는 비임이 공간적 균질화장치로 지향되고, 상기 균질화장치는 레이저 에너지의 광학적 경로에 수직인 평면을 따라서 배열된 복수의 렌즈들일 수 있고, 그 하나의 예가 마이크로렌즈 어레이이다. 이어서, 공간적 균질화장치에 의해서 생성된 공간적으로 균일화된 에너지는, 복수의 두께들을 갖는 굴절 매체로 지향된다. 복수의 두께들 중의 각각의 두께가 적어도 레이저 에너지의 코히런스 길이만큼 다른 두께들과 상이하다.

Description

레이저 프로세싱 장비에서의 스페클 감소를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SPECKLE REDUCTION IN LASER PROCESSING EQUIPMENT}
여기에서 기술된 실시예들은 반도체 기판들의 열적 프로세싱에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 여기에서 기술된 실시예들은 반도체 기판들의 레이저 열적 프로세싱에 관한 것이다.
반도체 제조에서, 열적 프로세스들은 일반적으로 용융, 어닐링, 결정화, 및 반도체 기판들 내의 도펀트들의 활성화를 위해서 이용된다. 일반적으로, 높은 파워 레벨들이 반도체 기판들을 프로세싱하기 위해서 이용되고, 그리고 레이저들은 높은 파워 레벨들을 달성하기 위해서 빈번하게 이용된다. 레이저들은 에너지의 불균일한 공간적 분포를 가지는 코히런트(coherent) 광을 생성한다. 레이저 발광(lasing) 매체의 구조에 따라서, 그러한 분포가 지역적인(local) 최대치들 및 최소치들을 가질 것이고, 그러한 최대치들 및 최소치들은 보다 높은 그리고 보다 낮은 에너지 세기를 초래하고, 이는 기판들의 불균일한 프로세싱을 유도한다. 또한, 레이저 에너지 필드(field)의 형상은 종종 프로세싱 영역의 희망하는 형상과 상이하다.
반도체 디바이스들의 스케일 축소와 보조를 대략적으로 맞추는 개선과 함께, 레이저 에너지 필드의 균일성을 개선하는 것 그리고 레이저 에너지 필드의 형상을 희망하는 기하형태로 적응시키는 것에 많은 작업이 이루어져 왔다. 그러나, 소형화 경향이 지속됨에 따라, 추가적인 개선들이 여전히 요구된다.
여기에서 기술된 실시예들은 균일한 레이저 에너지로 반도체 기판들을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 레이저 펄스 또는 비임이 공간적 균질화장치(homonizer)로 지향되고, 상기 균질화장치는 레이저 에너지의 광학적 경로에 수직인 평면을 따라서 배열된 복수의 렌즈들일 수 있고, 그 하나의 예가 마이크로렌즈 어레이이다. 이어서, 공간적 균질화장치에 의해서 생성된 공간적으로 균일화된 에너지는, 복수의 두께들을 갖는 굴절 매체로 지향된다. 복수의 두께들 중의 각각의 두께가 적어도 레이저 에너지의 코히런스 길이만큼 다른 두께들과 상이하다.
일부 실시예들에서, 굴절 매체가 프리즘과 같은 단일의 매체이다. 프리즘은 상이한 길이의 복수의 컬럼들(columns)을 포함할 수 있다. 전형적으로, 굴절 매체가 수용 표면 및 복수의 전달 표면들을 가지고, 상기 표면들 모두가 레이저 에너지의 광학적 경로에 대해서 수직이다. 상기 전달 표면들과 상기 수용 표면 사이의 거리가 상이하여, 프리즘의 복수의 두께들을 구성한다. 다른 실시예에서, 굴절 매체는 상이한 길이들의 막대들(rods)의 집합체이다. 다른 실시예에서, 굴절 매체가 복수의 굴절 플레이트들이다.
본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 일 실시예에 따른 열적 프로세싱 장치의 개략도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 균일화장치(uniformizer)의 평면도이다.
도 2b는 다른 실시예에 따른 균일화장치의 사시도이다.
도 2c는 일 실시예에 따른 굴절 매체의 사시도이다.
도 2d는 다른 실시예에 따른 굴절 매체의 사시도이다.
도 3은 방법의 실시예들을 요약한 흐름도이다.
도 4는 실시예에 따른 조합기의 평면도이다.
이해를 돕기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 나타내기 위해서 동일한 참조 번호들을 사용하였다. 특별한 언급이 없이도, 일 실시예에 개시된 요소들이 다른 실시예들에서 유리하게 이용될 수 있다는 것이 이해된다.
열적 프로세싱 장치(100)의 실시예가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 레이저와 같은 코히런트 광의 공급원일 수 있는 에너지 공급원(102)이 외장(enclosure)(114) 내에 배치된다. 에너지 공급원(102)은, 복수 발생기들이 이용되는 경우에, 에너지 공급원(102)의 하나 초과의 발생기로부터의 에너지 비임들을 조합하기 위해서 이용되는 선택적 조합기(104)로 에너지를 전달한다. 에너지 비임이 상기 조합기(104)로부터 균일화장치(106) 내로 진행하고 그리고 이어서 스테이지(110)의 작업 표면(120)으로 진행하며, 상기 균일화장치(106)는 에너지 비임을 균일한 에너지 비임으로 재구성하고, 상기 균일한 에너지 비임은 희망하는 필드 형상을 부여하기 위한 개구(116)를 통과한다. 프로세싱되는 기판이 상기 작업 표면(120) 상에 배치되고, 그리고 상기 개구(116)를 통과한 에너지가 전형적으로 실질적으로 수직한 배향으로 상기 기판과 충돌한다. 상기 에너지는 기판의 처리 영역을 커버하는 에너지 필드를 형성한다. 제 1 처리 지역(area)이 프로세싱된 후에, 스테이지(110)를 이동시키는 것에 의해서, 후속 처리 지역을 에너지 필드에 노출시키도록 기판이 이동된다. 하나의 예에서, 스테이지(110)가 정밀 x-y 스테이지이다. 제어기(112)가 스테이지(110)에 커플링되어 그 이동을 제어할 수 있고, 그리고 에너지 공급원(102) 및 조합기(104)에 커플링되어 작업 표면(120)으로의 에너지 전달을 제어할 수 있다. 장치(100)는 희망하는 기하형태적 형상 및 높은 균일성의 에너지 밀도 분포를 가지는 에너지 필드를 형성하여, 기판 상의 모든 처리 지역들의 균일한 프로세싱을 촉진한다.
에너지 공급원(102)이 복수의 레이저들을 포함할 수 있다. 높은 파워의 연속적인 파동 또는 펄스형 레이저들이 전형적으로 이용된다. 레이저 에너지는 본질적으로 단일 모드형(unimodal) 에너지(M2
Figure pat00001
1)로부터 수백 또는 수천의 공간적 모드들을 가지는 높은 모드형 에너지(M2 > 30) 범위일 수 있다. 만약 광학적 프로세싱 중의 분산성(dispersive) 에너지 손실을 방지하도록 에탕듀(etendue)가 크다면, 각각의 발생기로부터의 레이저 에너지가 시준될(collimated) 수 있다. 펄스형 레이저들이 펨토초 범위로부터 마이크로초 범위까지의 펄스 지속시간들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 약 500 내지 약 1000의 M2을 갖는 펄스당 약 5 nsec 내지 약 30 nsec 범위의 펄스들에서 30 MW 내지 50 MW의 532 nm 레이저 에너지를 방출하는, 4 q-스위치드(four q-switched), 주파수-배가된(frequency-doubled), Nd:YAG 레이저들이 이용될 수 있다.
만약 하나 초과의 발생기가 에너지 공급원(102)에 포함된다면, 에너지 공급원(102)으로부터의 에너지가 조합기(104)로 지향될 수 있다. 상기 조합기(104)는 하나 초과의 에너지 비임 또는 펄스로부터 하나의 에너지 비임 또는 펄스를 생성한다. 도 4는, 선택적 조합기(104)로서 이용될 수 있는, 실시예에 따른, 조합기(400)의 평면도이다. 광 오염(pollution)을 방지하기 위해서 외장(499) 내에 포함된 광학장치들(optics)을 이용하여, 상기 조합기(400)가 에너지 공급원(102)으로부터 수용된 제 1 입력(424A) 및 상기 에너지 공급원(102)으로부터 수용된 제 2 입력(424B)을 하나의 출력(438)으로 조합한다. 상기 2개의 입력들(424A/B)이, 상기 외장(499)의 개구부들 내에 배치된 입력 렌즈들(402A 및 402B)을 통해서 조합기(400)로 진입한다. 도 4의 실시예에서, 2개의 입력 렌즈들(402A/B)이 상기 외장(499)의 하나의 표면을 따라서 정렬되고, 상기 입력들(424A/B)이 실질적으로 평행한 배향으로 상기 외장(499)으로 진입한다.
2개의 입력들(424A/B)이, 2개의 펄스들을 하나의 펄스(438)로 조합하는 조합 광학장치(408)로 지향된다. 상기 조합 광학장치는, 조합 광학장치(408)로 진입할 때 지향형 입력들(426A/B)의 어떠한 굴절도 피하기 위해서, 제 1 지향형 입력(426A)의 진입 경로에 대해서 수직으로 배향된 제 1 진입 표면(407A) 및 제 2 지향형 입력(426B)의 진입 경로에 대해서 수직으로 배향된 제 2 진입 표면(407B)을 가진다. 도 2a의 조합 광학장치(408)는, 제 1 및 제 2 지향형 입력들(426A/B) 각각이 약 45°의 각도로 선택 표면(409)을 타격하도록 배향된 선택 표면(409)을 가지는 결정이다. 상기 선택 표면(409)은 광의 성질들에 의존하여 선택적으로 광과 상호작용한다. 상기 조합 광학장치(408)의 선택 표면(409)이 제 1 지향형 입력(426A)을 반사시키고 그리고 제 2 지향형 입력(426B)을 전달하여 조합된 출력(428)을 생성할 수 있다. 입력들의 조합을 돕기 위해서, 지향형 입력들(426A/B)의 각각이 특별한 방식으로 상기 선택 표면(409)과 상호작용하도록 조정될(tailored) 수 있다.
일 실시예에서, 선택 표면(409)은 편광화(polarizing) 표면이다. 상기 편광화 표면이 양극성(polarity)의 선형 축을 가질 수 있고, 그에 따라 상기 지향형 입력(426B)을 상기 편광화 표면의 축에 대해서 평행하게 편광화시키는 것은 상기 지향형 입력(426B)이 상기 편광화 표면에 의해서 전달되게 하고, 그리고 상기 지향형 입력(426A)을 상기 편광화 표면의 축에 대해서 수직으로 편광화시키는 것은 상기 지향형 입력(426A)이 상기 편광화 표면에 의해서 반사되게 한다. 2개의 지향형 입력들(426A/B)을 상기 편광화 표면 상의 동일한 스폿(spot)에 대해서 정렬시키는 것은, 조합된 출력(428)의 임의의 굴절을 방지하기 위해서 제 1 출구 표면(407C)에 수직으로 상기 조합 광학장치(408)의 제 1 출구 표면(407C)으로부터 빠져나오는 조합된 출력(428)을 생성한다. 대안적으로, 상기 선택 표면(409)이 원형 편광기일 수 있고, 이때 상기 지향형 입력(426A)은 반사를 위해서 원형 편광기의 센스(sense; 방향)에 반대로 원형으로 편광화되고, 그리고 지향형 입력(426B)은 전달을 위해서 원형 편광기와 동일한 센스로 원형으로 편광화된다. 다른 실시예에서, 지향형 입력들(426A/B)이 상이한 파장들을 가질 수 있고, 그리고, 유전체 거울에 대해서와 같이, 선택 표면(409)이 하나의 파장의 광을 반사시키도록 그리고 다른 파장의 광을 전달하도록 구성될 수 있다.
편광화 실시예에서, 지향형 입력들(426A/B)의 편광화가 편광화 필터들(406A/B)을 이용하여 달성된다. 편광화 필터들(406A/B)은 조합 광학장치(408)의 선택 표면(409)에 의해서 선택적으로 반사되거나 또는 전달되도록 입력들(424A/B)을 편광화한다. 편광화 필터들(406A/B)은 파동 플레이트들, 예를 들어 절반-파동 플레이트들 또는 1/4-파동 플레이트들일 수 있고, 이때 편광화 축들이 서로에 대해서 직교 상태로 배향되어 선택 표면(409)에서 선택적으로 반사 및 전달하기 위한 직교적으로 편광화된 광을 생성한다. 지향형 입력들(426A/B)의 편광화를 선택 표면(409)의 편광화 축과 정밀하게 정렬시키기 위해서, 또는 입력 펄스(426A/B)의 편광화 축과 선택 표면(409)의 편광화 축 사이의 희망하는 편차(deviation)의 각도를 제공하기 위해서, 예를 들어 회전 액추에이터들(405A/B)을 이용하여, 각각의 편광화 필터(406A/B)의 축이 독립적으로 조정될 수 있다.
지향형 입력들(426A/B)의 편광화 축을 조정하는 것은 조합된 출력(428)의 세기를 제어하는데, 이는 편광화 필터가 Malus의 법칙에 따라서 입사광을 전달하기 때문이고, 상기 Malus의 법칙은 편광화 필터에 의해서 전달되는 광의 세기가 입사 세기 그리고 필터의 편광화 축과 입사 광의 편광화 축 사이의 각도의 코사인의 제곱에 비례한다는 것을 적용한다. 그에 따라, 편광화 필터(406A)의 편광화 축이 선택 표면(409)의 편광화 축에 수직인 배향으로부터 이탈되도록 편광화 필터(406A)를 회전시키는 것은, 지향형 입력(426A)의 일부가 선택 표면(409)을 통해서 전달되는 결과를 초래한다. 유사하게, 편광화 필터(406B)의 편광화 축이 선택 표면(409)의 편광화 축에 평행한 배향으로부터 이탈되도록 편광화 필터(406B)를 회전시키는 것은, 지향형 입력(426B)의 일부가 선택 표면(409)으로부터 반사되는 결과를 초래한다. 각각의 지향형 입력들(426A/B)로부터의 이러한 "비-선택형" 광이 거부된(rejected) 에너지(430)로 조합되고, 그러한 거부된 에너지는 제 2 출구 표면(407D)을 통해서 에너지 덤프(dump)(410) 내로 조합 광학장치(408)를 빠져나간다. 이러한 방식으로, 편광화 필터들의 각각이 그러한 편광화 필터들을 통과하는 에너지의 세기를 약화시키기 위한 조광기(dimmer) 스위치로서 작용한다.
조합 광학장치(408)에 의해서 조합될 2개의 지향형 입력들(426A/B)이 선택적인 반사 및 전달을 위해서 상기 선택 표면(409)의 대향 측부들을 향해서 지향된다는 것을 주목하여야 한다. 그에 따라, 제 1 입력(402A)은, 반사부(404)에 의해서 제 1 입력(402A)을 선택 표면(409)의 반사 측부를 향하게 하는 경로를 따라서 지향되는 한편, 제 2 입력(402B)은 선택 표면(409)의 전달 측부를 향해서 지향된다. 임의의 조합의 반사부들이 조합기(400) 내의 희망 경로를 따라서 광을 조향시키기 위해서 당연히 이용될 수 있다.
조합된 출력(428)은, 조합된 출력(428)을 출력(438) 및 샘플(432)로 분할하는 제 1 분할기(412)와 상호작용할 수 있다. 상기 분할기(412)는 부분적인(partial) 거울 또는 펄스 분할기일 수 있다. 샘플(432)은, 샘플(432)의 성질들을 분석하여 출력(438)의 성질들을 나타내는 진단 모듈(433)로 지향될 수 있다. 도 2a의 실시예에서, 진단 모듈(433)은, 샘플의 시간적인(temporal) 형상 및 샘플의 전체 에너지 함량을 각각 검출하는 2개의 검출기들(416 및 418)을 가진다. 제 2 분할기(414)는 각각의 검출기들로 입력하기 위한 제 1 하위(sub)-샘플(436) 및 제 2 하위 샘플(434)을 형성한다. 시간적인 형상 검출기(416)는, 매우 짧은 시간 스케일들 내에 모니터를 타격하는 에너지의 세기를 신호전달하는 세기 모니터이다. 시간적인 형상 검출기 상으로 입사하는 에너지 펄스들이 1 피코초(psec) 내지 100 nsec의 전체 지속시간을 가질 수 있고, 그에 따라, 포토다이오드 또는 포토다이오드 어레이일 수 있는, 그러한 시간 스케일들에서의 시간적인 형상을 기록(registering)하기에 적합한 시간적인 형상 검출기가 이러한 시간 스케일들의 유용한 하위분할들(subdivisions)에서 세기 신호들을 제공한다. 에너지 검출기(418)는, 입사 전자기 복사선을 전압으로 변환하는 열전쌍과 같은 초전성(pyroelectric) 디바이스일 수 있고, 상기 전압은 하위-샘플(434)의 에너지 함량을 나타내기 위해서 측정될 수 있다. 제 1 및 제 2 분할기들(412 및 414)이 상기 제 1 및 제 2 분할기들(412 및 414)의 전달 분율(fraction)을 기초로 입사 광의 기지의(known) 분율을 샘플링하기 때문에, 출력(438)의 에너지 함량이 하위-샘플(434)의 에너지 함량으로부터 계산될 수 있다.
진단 모듈(433)로부터의 신호들이 도 1의 제어기(112)로 루트 연결될(routed) 수 있고, 상기 제어기는 희망하는 결과들을 달성하기 위해서 동작 또는 에너지 공급원(102) 또는 조합기(400)를 조정할 수 있다. 제어기(112)가 각각의 레이저의 활성적인 q-스위치에 커플링된 전자 타이머를 조정하여, 시간적인 형상 검출기(416)로부터의 결과들에 응답하여 펄스 타이밍을 제어할 수 있다. 활성적인 q-스위치를 보다 빨리(faster) 사이클링시키는 것은 펄스들을 보다 짧게 만들 수 있고, 보다 느리게 사이클링시키는 것은 펄스들을 보다 길게 만들 수 있다. 편광화 필터들(406A/B)을 통과하는 광의 편광화 각도를 조정하는 것에 의해서, 에너지 검출기(418)로부터의 결과들을 기초로, 출력(438)의 세기를 조정하기 위해서, 제어기(112)가 회전 액추에이터들(405A/B)에 커플링될 수 있다. 이러한 방식으로, 출력(438)의 지속시간 및 에너지 함량이 독립적으로 제어될 수 있다. 제어기(112)는 또한 각각의 레이저에 대한 파워 입력을 조정하도록 구성될 수 있다.
희망하는 경우에, 출력(438)이 차단기(420)에 의해서 중단될 수 있다. 차단기(420)는, 조합기(400)에 후속하는 구성요소에 대한 조정을 하기 위해서 조합기(400)로부터 방출되는 레이저 에너지가 차단되어야 하는 경우에 안전 디바이스로서 제공될 수 있다. 출력(438)이 출력 렌즈(422)를 통해서 조합기(400)를 빠져나간다.
출력(438)은 2개의 지향형 입력들(426A/B)의 조합이다. 따라서 출력(438)은, 2개의 지향형 입력들(426A/B)의 성질들의 조합을 나타내는 성질들을 가진다. 전술한 편광화 예에서, 출력(438)은, 선택 표면(409)에서의 지향형 입력들(426A/B)의 각각의 전달/반사의 정도에 따라 상이한 세기들을 가지는 2개의 직교적으로 편광화된 지향형 입력들(426A/B)의 조합을 나타내는 타원형 편광을 가질 수 있다. 2개의 입력들을 조합하기 위해서 선택 표면(409)에서 입사 파장을 이용하는 예에서, 출력(438)은, 2개의 지향형 입력들(426A/B)의 각자의 세기들에 따른 2개의 지향형 입력들(426A/B)의 조합된 파장을 나타내는 파장을 가질 것이다.
예를 들어, 1,064 nm 반사 유전체 거울이 조합 광학장치(408)의 선택 표면(409)에 배치될 수 있다. 지향형 입력(426A)은 선택 표면(409)으로부터의 반사를 위해서 세기(A)를 가지는 약 1,064 nm의 파장을 가질 수 있고, 그리고 지향형 입력(426B)은 선택 표면(409)을 통한 전달을 위해서 세기(B)를 가지는 532 nm의 파장을 가질 수 있다. 조합된 출력(428)은, 2개의 펄스 에너지들의 합계인 전체 에너지 함량을 가지는, 지향형 입력들(426A/B)의 파장들 및 세기들을 가지는 2개의 광자들의 공동-전파 바이-펄스(co-propagating bi-pulse)가 될 것이다.
도 4의 조합기(400)가 두 입력들을 하나의 출력으로 조합하기 위해서 이용될 수 있다. 희망하는 경우에, 조합기(400)로부터의 출력들을 추가적으로 조합하기 위해서, 상이한 구성들의 유사한 요소들을 포함하는 광학적 조합기들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 조합기(400)와 같은 조합기들의 쌍이 편광을 기초로 4개의 입력들을 2개의 중간물들(intermediates)로 조합할 수 있고, 그리고 제 3 조합기가 파장을 기초로 2개의 중간물들을 하나의 출력으로 조합할 수 있다.
선택적 조합기(104)로부터의 (또는 직접적으로 에너지 공급원(102)으로부터의) 에너지가 균일화장치(106)로 지향된다. 도 2a는 균일화장치(200)의 평면도이고, 일 실시예에 따라서, 상기 균일화장치(200)가 도 1의 장치(100) 내의 균일화장치(106)로서 이용될 수 있다. 균일화장치(200)는 공간적인 역상관기(decorrelator)(202) 및 시간적인 역상관기(204)를 포함한다. 공간적 역상관기(202)가 대부분의 실시예들에 대한 광학적 경로를 따라서 시간적인 역상관기(204)에 앞서서 배치되는 것을 설명하기 위해 도 2a에 역상관기들(202 및 204)이 개략적으로 도시되어 있다. 역상관기들(202 및 204)이, 도 2a에 제시된 바와 같이, 물리적으로 접촉할 수 있고, 또는 역상관기들(202 및 204) 사이의 약간의 거리만큼 상이한 매체를 통한 전파를 허용하기 희망하는 경우에, 역상관기들(202 및 204)이 이격될 수 있다.
공간적 역상관기(202)는 그러한 공간적 역상관기(202)의 수용 표면(226) 상으로 입사하는 횡단면적 이미지의 여러 지역들로부터의 에너지를 혼합한다. 상기 횡단면적 이미지의 각각의 구성요소 지역이 보다 큰 필드로, 일부 경우들에 전체의 결과적 이미지 필드 상으로 투사되어(projected), 공간적 역상관기(202)의 전달 표면(228)으로부터 전달되는 구성요소 지역들의 복합 이미지를 생성한다. 입사 에너지 내에 존재하는 공간적 모드들이 결과적인 복합 이미지 내에서 중첩되어 공간적으로 균일화된 이미지를 생성한다. 지역적인 세기 최대치들 및 최소치들이 포개어져 공간적 모드들의 보급률(prevalence) 및 공간적 모드들로부터 발생되는 에너지 분포 불균일성을 감소시킨다.
시간적인 역상관기(204)는, 그러한 시간적인 역상관기(204)의 전달 표면(232)으로부터 전달되는 역상관된 이미지를 생성하기 위해서 시간적인 역상관기(204)의 수용 표면(230) 상으로 입사하는 에너지의 시간적인 상관관계를 감소시킨다. 시간적으로 코히런트한(coherent) 에너지와 연관된 간섭 패턴들을 감소시키기 위해서, 역상관된 이미지가 입사 에너지에 대해서 상-균일화된다(phase-uniformized). 일반적으로, 시간적인 역상관기(204)는 입사 에너지를 역상관시키기 위해서 입사 에너지를 굴절 매체 내의 다수의 상이한 경로 길이들을 통해서 입사 에너지를 지향시킨다.
도 2b는 다른 실시예에 따른 균일화장치(240)의 사시도이다. 균일화장치(240)는 입력 에너지(206)의 광학적 경로와 교차하여 배열되는, 마이크로렌즈들 어레이일 수 있는, 복수의 렌즈들(202A)을 가진다. 복수의 렌즈들(202A)은, 입력 에너지(206)의 전파 방향에 실질적으로 수직한 평면을 따라서 배치된다. 복수의 렌즈들(202A)의 각각의 렌즈(208)가 입력 에너지의 일부를 수신하고 그리고 해당 부분을 입사 에너지의 수용 부분의 지역보다 더 큰 지역을 가지는 복합 이미지(210) 상으로 투사한다. 그에 따라, 하나의 렌즈(208)로부터의 이미지의 부분이 모든 각각의(every) 다른 렌즈(208)로부터의 이미지들의 각각의 일부와 중첩되어 복합 이미지(210)를 형성한다. 그에 따라 형성된 복합 이미지(210)는, 렌즈들(208)의 특성들 및 복수의 렌즈들(202A)의 배열에 의존하여, 복합 이미지(210)의 주변부 영역(214) 보다 더 큰 세기 및/또는 공간적 균일성을 가지는 중앙 영역(212)을 가질 수 있다. 비록 직사각형 횡단면이 도 2b에 도시되어 있지만, 실시예들은 원형, 타원형, 정사각형, 육각형, 또는 다른 다각형 및/또는 불규칙적인 형상들과 같은 임의의 희망하는 횡단면 형상을 가질 수 있음에 유의해야 한다. 부가적으로, 일부 실시예들에서, 복수의 렌즈들(202A)의 평면이 입력 에너지(206)의 전파 방향에 대해서 각을 이룰 수 있다. 대안적으로, 렌즈들(208)이 엇갈릴(staggered) 수 있고, 다시 말해서 각각의 렌즈(208)는 기준(datum) 평면으로부터 약간의 거리에 위치될 수 있고, 그리고 상기 기준 평면으로부터의 각각의 렌즈(208)의 거리가 상이할 수 있다. 그러한 실시예는 공간적으로 균일화된 이미지(210)를 생성하기 위해서 대부분(most)의 렌즈들(208)의 전달된 이미지의 부분들을 다른 렌즈를 통해서 통과시킴으로써 부가된 공간적 균일성을 제공할 수 있다.
복수의 렌즈들(202A)은, 입력 에너지(206)의 전파 방향에 대해서 수직인 평면을 규정하는 표면을 따라서 배치된 것으로 도 2b에 도시되어 있다. 대안적인 실시예들에서, 복수의 렌즈들(202A)이, 복수의 렌즈들(202A)의 전달 측부 상의 입사 에너지(206)의 전파 축 상에 위치된 곡률의 궤적(locus)을 가지는 곡선을 규정하는 표면을 따라서 배치될 수 있다. 그러한 구성은, 복수의 렌즈들(202A)과 시간적인 역상관기(204A) 사이에 공간이 존재하는 경우에, 복수의 렌즈들(202A)로부터의 광의 분산을 감소시키는데 있어서 유용할 수 있다. 만약 복수의 렌즈들(202A)과 시간적인 역상관기(204A) 사이에 공간이 없다면, 분산성 에너지가 시간적인 역상관기(204A)의 굴절 엣지들에 의해서 반사될 수 있고, 또는 반사 재료가 복수의 렌즈들(202A) 및 시간적인 역상관기(204A) 중 하나 또는 양자 모두를 둘러쌀 수 있다.
복수의 렌즈들(202A)이 단일 객체(object)의 일부인 것으로 도 2b에 도시되어 있다. 그 대신에, 희망하는 경우에, 하나 또는 둘 이상의 렌즈들(208)이 다른 렌즈들(208)로부터 분리될 수 있다. 복수의 분리된 렌즈들을 이용하는 것은, 때때로 렌즈들을 조정하는 것이 성능을 개선하게 되는 실시예들에서 도움이 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 렌즈들이 기준 평면으로부터 상이한 거리들에 위치된다면, 렌즈들(208)이 또한 분리될 수 있다.
복수의 렌즈들(202A)로부터의 복합 이미지(210)가 시간적인 역상관기(204A)의 수용 표면(220)으로 진행된다. 시간적인 역상관기(204A)는, 인터페이스 표면들(214)에서 접촉하는 복수의 굴절 페인들(panes)(212)을 포함하는 굴절 매체이다. 굴절 페인들(212)의 각각이, 동일하거나 상이할 수 있는 두께("t")를 가진다. 굴절 매체의 수용 표면(220)으로 진입하는 에너지는 굴절 매체를 통해서 제 1 인터페이스 표면(214)으로 횡단한다. 에너지의 작은 부분이 제 1 인터페이스 표면(214)에서 반사되어, 수용 표면(220)으로 복귀하고, 이때 복귀하는 부분의 일부가 굴절 매체 내로 역으로(back) 반사되어 굴절 매체를 통한 상이한 경로 길이들을 이동하는 입사 에너지의 부분들을 초래한다. 동일한 반사/재-반사 패턴이 모든 인터페이스 표면들(214)에서 발생되어, 굴절 매체를 통해서 이동한 매우 다양한 상이한 경로 길이들을 초래한다. 경로 길이의 차이가 코히런트 광의 파장의 정수배가 아닌 경우에, 굴절 매체를 통한 상이한 경로 길이들을 이동하는 코히런트 광이 상-역상관을 나타낼 것이다. 만약 상이한 경로 길이들이, 때때로 입사 에너지의 광학적 밴드폭 및 파이(pi)로 나눈 광의 속도로서 표현되는, 코히런스 길이를 초과하는 양만큼 길이가 상이하다면, 역상관이 개선된다.
페인들(212)이 동일한 재료 또는 상이한 재료들일 수 있고, 그리고 광학적으로 전달적인(transmissive; 투과적인) 임의의 굴절 재료가 될 수 있다. 페인들이 고체, 액체, 또는 가스, 예를 들어 굴절 액체 또는 가스를 내부에 가지는 페인-형상의 컨테이너들일 수 있다. 예시적인 굴절 재료들이 유리, 석영 및 사파이어이다. 공기와 비교적 상이한 굴절률들을 가질 수 있는 공기 이외의 가스들 및 물과 같은 투명한(clear) 액체들이 또한 이용될 수 있다. 도 2b의 페인들(212)이 인터페이스 표면들(214)에서 접촉하는 것으로 도시되어 있으나, 페인들(212) 중 하나 또는 둘 이상이 다른 페인들로부터 이격될 수 있고, 그에 따라 인터페이스 표면들(214) 중 하나 또는 둘 이상이 공간에 의해서 분리된 2개의 이웃하는 페인들(212)의 2개의 표면들을 포함한다. 그러한 배열은 상기 공간들 내의 일부 에너지 손실을 감수하고 시간적인 역상관을 증가시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 페인들(212)의 엣지들 상에서 페인들(212)을 반사 재료로 둘러싸는 것은 그러한 손실들을 감소시킬 수 있다.
시간적인 역상관기(204A)의 전달 표면(222)으로부터 방출되는 역상관된 이미지(234)는 수용 표면(220)으로 진입하는 에너지와 유사한 횡단면 형상을 가지고, 상기 역상관된 이미지(234)는 복수의 렌즈들(202A)로부터의 보다 중첩되는 이미지 부분들 및 그에 따라 역상관된 이미지(234)의 주변부 지역(216)보다 더 공간적인 균일성을 가지는 중심 영역(218)을 갖는다.
도 2c는 다른 실시예에 따른 시간적인 역상관기(204B)의 사시도이다. 도 2c의 시간적인 역상관기(204B)가 도 2a의 균일화장치(200)의 시간적인 역상관기(204)로서 이용될 수 있다. 도 2c의 시간적인 역상관기(204B)는 도 2b의 역상관기(204A)에 대해 많은 측면들에서 유사하나, 페인들(212)이 입사 에너지(206)의 전파 방향을 가로지르는 방향(도 2a)으로 엇갈린다는 것이 상이하다. 페인들(212)을 엇갈리게 하는 것은, 입사 에너지의 상이한 부분들이 통과하여 전파되는 복수의 두께들(t1-t5)을 가지는 굴절 매체를 제공한다. 그에 따라, 입사 에너지의 일부가 굴절 매체의 두께(t1)를 통해서 이동하여, t1의 광학적 경로 길이에 대해 굴절 효과를 체험한다. 입사 에너지의 다른 부분은 굴절 매체의 두께(t2)를 통해서 이동하여, t1보다 큰 t2의 광학적 경로 길이에 대해 굴절 효과를 체험하고, 그런 식으로 t3, t4, 및 t5에 대해서도 굴절 효과를 체험한다. 만약 페인들(212)이 상이한 두께들을 갖는다면, 굴절 매체가 2n-1 까지의 두께들을 가질 수 있고, 여기에서 n은 페인들의 수이다. 상이한 광학적 경로 길이들의 수를 배수화하는 것(multiplying)은, 특히 모든 광학적 경로 길이들 사이의 모든 차이들이 입사 복사선의 코히런스 길이를 초과하는 경우에, 이용가능한 시간적인 역상관을 증가시킨다.
도 2c의 페인들(212)은, 일 방향으로, 말하자면 예를 들어 "양의(positive)-x" 방향으로, 이전의 페인(212)에 대해서 각각의 페인(212)이 균일한 거리 또는 피치("p")로 엇갈린다. 대안적인 실시예들에서, 일부 페인들이 또한 "양의-x" 방향뿐만 아니라 "음의-x" 방향으로 엇갈려서, 전파 방향에 직교하는 하나의 축 상에서 양 측부들로 연장하는 부분들을 가지는 굴절 매체를 생성할 수 있다. 다른 대안적인 실시예들에서, 양의 및/또는 음의 센스에서, 일부 페인들이 또한 y 방향을 따라서 엇갈릴 수 있다. 또한, 비록 도 2c의 역상관기(204B)는 페인들(212)의 집합체로서 도시되어 있지만, 그러한 역상관기(204B)는 또한 전술한 모드들 중 임의의 모드에 따라서 구성된 복수의 두께들을 가지는, 융합된 페인들의 집합체, 또는 프리즘과 같은 단일 매체일 수 있다. 동일한 재료의 융합된 페인들은, 희망하는 경우에, 적층된 페인들의 집합체와 유사한 결과를 제공하도록 페인들 사이의 굴절 경계를 보전하는 방식으로 융합될 수 있다.
페인들에 관하여서 유사한 크기 및 형상을 가지는 페인 엇갈림의 피치("p")가 모든 페인들(212)에 대해서 일정할 수 있거나, 또는 상이할 수 있다. 만약 평균 피치(
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)가 2(n-1)
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< w 관계를 충족시킨다면, 그리고 여기에서 n이 페인들의 수이고 w가 적층체 내의 첫 번째 및 마지막 페인의 폭들의 합계라면, 적층체 내의 모든 페인들이 소정 범위(an extent)까지 중첩될 것이다. 굴절 효과들로 인한 임의의 광학적 경로 변화들이 구체적인 실시예에 따라서 관리된다면, 페인들(212)이 모두 동일한 형상 또는 크기를 가질 필요가 없다는 것을 주목하여야 할 것이다. 일 실시예에서, 두께들(t1-tn)의 각각이 균등한 지역(areal) 커버리지를 가지며, 그에 따라 입사 에너지 필드의 균등한 지역이 굴절 매체(204B)의 각각의 두께를 통과한다. 당연히, 다른 실시예들에서, 두께들(t1-tn)의 지역 커버리지가 상이할 수 있다.
일 실시예에서, 역상관기(204B)가 5개의 유리 페인들의 집합체이고, 각각의 페인은 약 1 cm의 두께를 가지고 그리고 페인별로 약 1cm의 피치를 가지고 하나의 방향으로 균일하게 엇갈린다. 페인들은 약 1.0 cm x 0.6 cm x 1 cm이고, 그에 따라 약 1 cm의 횡단면적 치수를 가지는 입력 에너지의 광학적 경로를 커버한다.
도 2d는 다른 실시예에 따른 시간적인 역상관기(204C)의 사시도이다. 시간적인 역상관기(204C)가 도 2a의 균일화장치(200) 내의 시간적인 역상관기(204)로서 이용될 수 있다. 도 2c의 역상관기(204B)에 의해서 구현된 동일한 일반적인 원리에 따라서, 역상관기(204C)는, 횡단하기 위한 입사 에너지 필드의 상이한 부분들에 대한 복수의 광학적 경로 길이들을 규정하여 입사 에너지 필드의 시간적인 역상관을 야기하는 굴절 매체이다. 도 2c의 실시예에서, 복수의 컬럼들(224)이 조합된 이미지(210)(도 2b)의 광학적 경로와 교차하여 배치된다. 컬럼들(224)은 대부분의 경우들에서 조합된 이미지(210)의 전파 방향에 평행한 축을 따라서 연장하도록 배향된다. 컬럼들(224)은, 입사 에너지 필드의 부분들이 통과하여 이동하는 복수의 두께들을 가지는 굴절 매체(226)를 집합적으로 형성한다.
컬럼들(224)이, 도 2c에 도시된 바와 같은, 본질적으로 무작위적인 길이들을 가질 수 있고, 그리고 각각의 컬럼(224)이 모든 각각의 다른 컬럼(224)과 상이한 길이를 가질 수 있으나, 컬럼들의 수와 동일한 많은 수의 상이한 길이들도 무작위성도 요구되지는 않는다. 많은 수의 상이한 두께들 또는 컬럼 길이들이 보다 양호한 전체적인 역상관을 초래할 것이고, 그리고 입사 에너지의 코히런스 길이 초과만큼 다른 길이들과 상이한 보다 많은 두께들 또는 컬럼 길이들이 결과들을 더욱 더 개선할 것이다.
상이한 길이들을 가지는 컬럼들(224)이 수용 표면(220)에 대향하는 복수의 전달 표면들(222)을 제공한다. 수용 표면(220)으로 입사하는 에너지는 여러 컬럼들(224)의 길이를 따라 여러 컬럼들(224)을 통해서 이동하고 그리고 상이한 시간들에서 상기 전달 표면들(222)의 각각으로부터 방출된다. 컬럼들(224)이, 도 2c에 도시된 바와 같이, 편평한 수용 표면(220)으로 반드시 배열될 필요가 있는 것이 아니라, 복수의 엇갈린 전달 표면들(222)에 더하여 또는 복수의 엇갈린 전달 표면들(222) 대신에 복수의 엇갈린 수용 표면들을 제공하도록 배열될 수 있음을 주목하여야 할 것이다.
역상관기(204B)와 마찬가지로, 컬럼들(224)이 동일한 재료 또는 상이한 재료들일 수 있고, 그리고 융합되거나 또는 그렇지 않을 경우 함께 바인딩될 수 있다. 일 실시예에서, 구분된 컬럼들(224)의 집합체가 반사적인 바인더에 의해서 물리적 접촉되도록 함께 바인딩될 수 있고, 상기 반사적인 바인더는 반사적인 터널로 컬럼들의 주변부 측부들을 둘러싸는 한편 수용 및 전달 표면들(220 및 222)이 가려지지 않게(unobscured) 남겨둔다. 컬럼들(224)은 그 컬럼들이 물리적으로 접촉하는 인터페이스 표면들을 그러한 컬럼들 사이에 형성하고, 그리고 상기 인터페이스 표면들은 모드들의 역상관을 개선하는 반사 및 굴절 기회들을 제공한다. 반사 바인딩은 임의의 굴절 손실들을 감소시킬 것이다. 부가적으로, 역상관기(204C)가, 컬럼 방식으로 상이한 두께들을 제공하도록 맞춰서 제조된(fashioned), 프리즘과 같은, 단일 매체일 수 있다.
균일화장치들(200 및 240)이 단일 공간적 균일화장치 및 단일 시간적 균일화장치 각각을 가지는 것으로 설명된다. 대안적인 실시예들에서, 다수의 공간적 및/또는 시간적 균일화장치들이 이용될 수 있고, 이때 각각의 공간적 균일화장치가 다른 공간적 균일화장치들과 같은 형태 또는 상이한 형태일 수 있고 그리고 각각의 시간적 균일화장치가 다른 시간적 균일화장치들과 같은 형태 또는 상이한 형태일 수 있다. 다른 대안적인 실시예들에서, 시간적 균일화장치의 전달 표면(들)이, 예를 들어 미세 텍스쳐를 상기 표면으로 제공하는 것에 의해서, 확산성일 수 있다. 부가적으로, 만약 시간적 균일화장치의 굴절 매체가 임의의 정도(degree)까지 분산적(dispersive)이라면, 필요한 경우에, 시간적 균일화장치의 전달 표면(들)이 분산(dipersion)에 반작용하도록 각을 이룰 수 있거나, 또는 시준 렌즈가 전달된 에너지에 대해서 적용될 수 있다.
균일화장치(106)에 의해서 전달되는 에너지는, 전술한 실시예들 중 임의의 실시예에 따라서, 희망하는 형상 및 크기를 가지는 에너지 필드를 제공하기 위해서 개구(116)를 통과한다. 개구(116)는, 도 2b의 에너지 필드(234)의 주변부 지역(216)과 같이, 희망하는 균일성을 가지지 않는 에너지 필드의 임의의 부분들을 잘라내기(truncate) 위해서 이용될 수 있다. 결과적으로 균일화된 에너지 필드가 작업 표면(120) 상에 배치된 기판을 향해서 지향된다.
도 2a-2c와 관련하여 설명된 광학적 요소들이 입사 에너지(206)의 전파 방향에 평행한 광학적 축과 대체로 정렬되는 것으로 도시되어 있다. 대안적인 실시예들에서, 광학적 요소들 중 하나 또는 둘 이상이 전파 방향과 각을 형성하는 축을 따라서 배향될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 수용 및 전달 표면들이 전파 축에 수직이거나 전파 축에 대해서 각을 이룰 수 있다. 당연히, 각을 이루어 굴절 경계와 충돌하는 광이 소정 범위까지 반사될 것이다. 그러한 반사들을 최소화하기 위해서, 예를 들어 가능한 경우에 내부 반사를 이용함으로써 그리고 굴절 매체 주위에 반사 요소들을 배치함으로써, 반사 광학장치들이 이용될 수 있다. 희망하는 경우에, 전파의 축을 조정하기 위해서, 굴절 매체들(204A-204C)과 같은 광학 요소들이 곡률을 가질 수 있다.
시간적 역상관기를 구성하는 굴절 매체를 통해서 상이한 거리들로 광이 이동하도록 강제함으로써, 시간적 역상관기들(204A/B/C)이 그러한 시간적 역상관기들을 통한 광의 통과에 영향을 미치는 것으로 도시되어 있다. 대안적인 실시예들에서, 광 통과 시간이 또한, 상이한 굴절률들을 가지는 상이한 재료들을 통해서 광을 전송하는 것에 의해서, 영향을 받을 수 있음을 주목하여야 할 것이다. 일반적으로, 시간적 역상관기들(204A/B/C)이 광의 통과를 위한 복수의 상이한 경로들을 가지고, 그리고 매체를 통해서 이동되는 거리에 의해서 또는 상이한 굴절률들을 가지는 상이한 재료들을 통한 통과에 의해서, 또는 양자 모두에 의해서, 상기 상이한 경로들이 상이한 통과 시간들을 가진다. 굴절 매체를 통해서 상이한 거리들을 이동하는 것에 의해서, 상이한 굴절 매체들을 통해서 동일한 거리를 이동하는 것에 의해서, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서, 상이한 속도들로 주어진 거리에 걸쳐 이동하도록 광을 강제함으로써, 시간적 역상관이 달성된다.
일 실시예에서, 직사각형 고체(solid)와 같은 규칙적인 형상을 가지는 단일 매체 또는 프리즘이, 상이한 통과 시간들을 가지는 경로들을 생성하기 위해서 상이한 굴절률들을 가지는 여러 가지 재료들로부터 맞춰서 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단지 2개의 재료들이 이용되고, 이때 상기 2개의 재료들 사이의 인터페이스들이 단일 매체 내의 상이한 위치들에 있다. 만약 제 1 재료가 두께(d1) 및 n1의 굴절률을 가진다면 그리고 제 2 재료가 두께(d2) 및 n2의 굴절률을 가진다면, 2개의 굴절 매체들을 통한 전체 광학적 경로의 유효 굴절률은 n1 및 n2의 가중된 평균, 즉 (n1d1 + n2d2)/(d1+d2)이다. 매체를 통한 상이한 경로들을 위한 상이한 거리들(d1 및 d2)을 제공함으로써, 여러 통로들을 따른 통과 시간의 상이한 제어가 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 경로들이, 광의 코히런스 시간만큼 모든 각각의 다른 통과 시간과 각각 상이한 통과 시간들을 가질 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 방법(300)을 요약한 흐름도이다. 도 3의 방법(300)은 기판을 열적으로 프로세싱하기 위한 균일한 에너지 필드를 제공하는데 있어서 유용하다. 302에서, 레이저 에너지가 복합 이미지를 형성하기 위해서 레이저 에너지의 광학적 경로와 교차하는 복수의 렌즈들을 통해서 지향된다. 레이저 에너지는 레이저 에너지의 단일 전파 또는 둘 또는 셋 이상의 전파들의 조합, 예를 들어 2개의 조합된 비임들 또는 2개의 조합된 펄스들일 수 있다. 복수의 렌즈들이 도 2a-2c와 관련하여 전술한 실시예들 중 임의의 실시예를 따를 수 있다. 각각의 렌즈가, 입사 에너지의 일부를, 모든 다른 렌즈들의 이미지 필드들과 중첩되는 이미지 필드 상으로 투사한다. 이미지 필드의 중첩된 부분이, 전형적으로 복합 이미지의 중앙 지역이 공간적으로 매우 균일한 한편, 복합 이미지의 주변부 부분들은 공간적으로 덜 균일화될 수 있다.
304에서, 복합 이미지가, 역상관된 이미지를 형성하기 위해서, 복합 이미지의 광학적 경로와 교차하는 복수의 두께들을 가지는 굴절 매체를 통해서 지향된다. 굴절 매체가 도 2a-2c와 관련하여 전술한 실시예들 중 임의의 실시예를 따를 수 있다. 굴절 매체가, 상기 복합 이미지의 부분들이 통과하여 이동하는 상이한 길이들을 가지는 복수의 광학적 경로들을 제공한다. 상기 굴절 매체를 통한 상이한 경로 길이들이 다른 부분에 대한 복합 이미지의 하나의 부분의 상 변위(phase displacement)를 초래한다. 일부 실시예들에서, 굴절 매체의 모든 각각의 광학적 경로 길이가 입사 에너지의 코히런스 길이 초과의 양 만큼 모든 각각의 다른 광학적 경로 길이와 상이하다. 다른 실시예들에서, 일부 광학적 경로 길이들이 입사 에너지의 코히런스 길이 초과의 양만큼 다른 광학적 경로 길이들과 상이할 수 있는 한편, 다른 광학적 경로 길이들이 입사 에너지의 코히런스 길이 미만의 양만큼 상이하다. 일부 실시예들에서, 일부 광학적 경로 길이들이 다른 것들과 동일할 수 있는 한편, 일부는 시간적 역상관을 제공하기 위해서 상이하다.
상이한 두께들이, 균일한 분포 또는 불균일한 분포에 따라서, 단일 축을 따라 또는 2개의 축들을 따라 분포될 수 있다. 상이한 두께들은 복수의 쌍들의 수용 표면들 및 전달 표면들을 초래하고, 각각의 수용/전달 표면 쌍은, 적어도 하나의 다른 수용/전달 표면 쌍의 거리와 상이한 거리 만큼 분리된다. 일부 실시예들에서, 모든 수용/전달 표면 쌍들의 분리 거리가 상이할 수 있는 한편, 일부 실시예들에서, 표면 쌍들이 그들의 분리 거리들에 의해서 규정된 그룹들에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 거리들이 수용 표면들에서 입사하는 에너지의 코히런스 길이 초과 만큼 상이하다.
306에서, 기판의 처리 지역이 역상관된 이미지에 노출된다. 희망하는 경우에, 예를 들어 희망하는 균일성을 따르지 않는 이미지 필드의 임의의 부분들을 제거하기 위해서 이미지를 성형하고, 크기 결정하고 및/또는 잘라내기 위해서, 역상관된 이미지가 개구를 통해 통과될 수 있다. 전체 기판을 프로세싱하기 위해서, 전술한 바와 같이, 제 1 처리 지역이 전형적으로 식별되고 그리고 프로세싱된다. 이어서, 일반적으로 제 1 처리 지역에 인접하여, 그리고 일부 경우들에서 제 1 처리 지역과 중첩되거나 경계를 공유하는, 후속 처리 지역이 식별된다. 기판이 프로세싱을 위해서 후속 처리 지역을 배치시키도록 이동되고, 그리고 302의 지향단계, 304의 지향 단계, 및 306의 노출 단계를 반복하는 것에 의해서 후속 처리 지역이 프로세싱된다. 상기 프로세스는 기판의 모든 희망 처리 지역들이 프로세싱될 때까지 반복된다.
전술한 내용들은 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고도 안출될 수 있다.

Claims (21)

  1. 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치로서:
    복합 투사 필드를 생성하기 위해서 배치된 복수의 렌즈들; 및
    하나 또는 둘 이상의 제 1 표면들 및 복수의 제 2 표면들을 가지는 굴절 매체를 포함하고,
    상기 각각의 제 2 표면은 상기 하나 또는 둘 이상의 제 1 표면들로부터 복수의 거리들에 위치되고, 그리고 상기 굴절 매체는 하나 또는 둘 이상의 제 1 표면들에서 상기 복합 투사 필드를 수용하도록 그리고 상기 복수의 제 2 표면들로부터 에너지 필드를 전달하도록 배치되거나, 또는 상기 굴절 매체는 상기 복수의 제 2 표면들에서 상기 복합 투사 필드를 수용하도록 그리고 상기 하나 또는 둘 이상의 제 1 표면들로부터 에너지 필드를 전달하도록 배치되는, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈들은 마이크로렌즈 어레이인, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절 매체는 프리즘인, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절 매체는 복수의 플레이트들인, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절 매체는 복수의 막대들(rods)인, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 굴절 매체는 프리즘인, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 프리즘은 복수의 상이한 길이들을 가지는 복수의 컬럼들을 포함하는, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 각각의 플레이트는 상기 결맞음 광의 결맞음 길이보다 큰 두께를 가지는, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    동일한 길이를 가지는 2개의 막대들이 존재하지 않는, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 제 1 표면들 및 상기 복수의 제 2 표면들 이외의 상기 굴절 매체의 표면들은 반사 재료로 코팅되는, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 필드를 전달하는 굴절 매체의 각각의 표면은 확산적인, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  12. 균일한 조사(illumination) 필드를 생성하기 위한 장치로서:
    광학적 경로를 따른 레이저 투사 복사선;
    상기 광학적 경로에 수직인 평면을 따라서 배치된 복수의 렌즈들; 및
    상기 광학적 경로를 따라서 배치된 굴절 광학장치를 포함하고,
    상기 굴절 광학장치는 상기 광학적 경로와 교차하는 제 1 표면 및 상기 광학적 경로와 교차하는 제 2 표면을 가지고, 상기 제 1 표면은 상기 광학적 경로에 수직인 평면을 형성하고, 그리고 상기 제 2 표면은 복수의 면들(facets)을 포함하고, 상기 각각의 면은 상기 광학적 경로에 수직인 평면을 형성하고, 그리고 상기 제 1 표면으로부터 동일한 거리에 있는 2개의 면들이 존재하지 않으며, 상기 복수의 렌즈들은 상기 레이저와 상기 굴절 광학장치 사이에 배치되는, 균일한 조사 필드를 생성하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 표면으로부터의 각각의 면의 거리는, 상기 레이저의 결맞음 길이보다 큰 양만큼, 상기 제 1 표면으로부터의 모든 다른 면들의 거리와 상이한, 균일한 조사 필드를 생성하기 위한 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈들과 상기 굴절 광학장치 사이의 거리는 상기 복수의 렌즈들 중 임의의 렌즈의 초점 거리보다 먼, 균일한 조사 필드를 생성하기 위한 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    제 2 레이저, 및 상기 레이저들과 상기 복사의 렌즈들 사이의 비임 조합기를 더 포함하는, 균일한 조사 필드를 생성하기 위한 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 굴절 광학장치에 의해서 전달되는 복사선을 수용하도록 배치된 펄스 성형기를 더 포함하는, 균일한 조사 필드를 생성하기 위한 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 굴절 광학장치는 복수의 에탈론들(etalons)을 포함하는, 균일한 조사 필드를 생성하기 위한 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 레이저로부터의 복사선에 의해 프로세싱 될 공작물을 수용하기 위한 작업 표면을 더 포함하고, 상기 작업 표면은 상기 레이저의 광학적 경로에 실질적으로 수직으로 배치되는, 균일한 조사 필드를 생성하기 위한 장치.
  19. 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치로서:
    복합 투사 필드를 생성하도록 배치된 복수의 렌즈들; 및
    상기 결맞음 광을 위한 복수의 통과 경로들을 가지는 굴절 매체로서, 상기 통과 경로들은 상기 굴절 매체를 통한 복수의 통과 시간들을 가지는, 굴절 매체를 포함하는, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 통과 경로들은 상이한 굴절률들을 가지는 복수의 재료를 포함하는, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 통과 경로들은 복수의 상이한 거리들을 포함하는, 결맞음 광의 에너지 균일성을 개선하기 위한 장치.
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