KR20180109241A - 레이저 어닐링시스템 - Google Patents

레이저 어닐링시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180109241A
KR20180109241A KR1020170038549A KR20170038549A KR20180109241A KR 20180109241 A KR20180109241 A KR 20180109241A KR 1020170038549 A KR1020170038549 A KR 1020170038549A KR 20170038549 A KR20170038549 A KR 20170038549A KR 20180109241 A KR20180109241 A KR 20180109241A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser beam
unit
sample
light source
profiler
Prior art date
Application number
KR1020170038549A
Other languages
English (en)
Inventor
신무환
정상민
박철진
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020170038549A priority Critical patent/KR20180109241A/ko
Publication of KR20180109241A publication Critical patent/KR20180109241A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0007—Applications not otherwise provided for

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

개시된 본 발명에 의한 레이저 어닐링시스템은, 시료가 놓아지는 시료대를 구비하는 본체유닛, 본체유닛에 교체 가능하게 마련되어 각각 서로 다른 파장대의 레이저 빔을 발생시키는 복수의 광원부를 포함하는 광원유닛, 레이저 빔을 선택적으로 성형하는 성형유닛, 레이저 빔을 상기 시료로 안내하는 안내유닛 및 레이저 빔으로부터 분기된 분기 빔의 형태를 실시간 확인 가능한 프로파일러유닛을 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 다양한 시료 조건에 따라 레이저 빔의 조건 또한 실시간 가변하여 확인 가능함에 따라, 열처리 효율 및 품질 향상에 기여할 수 있게 된다.

Description

레이저 어닐링시스템{LASER HEAT ANNEALING SYSTEM}
본 발명은 본 발명은 레이저 어닐링시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 최적의 레이저 어닐링 조건으로 설정을 실시간 변경 가능하여 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 레이저 어닐링시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정은, 제조되는 웨이퍼 상의 비정질 실리콘 막에 라인(Line) 형상으로 성형한 레이저 빔을 주사함으로써, 비정질 실리콘막을 결정화시켜 다결정 실리콘막을 형성하기 위한 열처리 공정을 포함한다. 일반적인 열처리 공정으로써 Furnace, RTA(Rapid thermal annealing)이 있다. 여기서, 어닐링 공정은 금속 재료를 가열하여 재료 내부 구조 속에 남아 있는 열 이력 및 가공에 의한 영향을 제거함으로써, 선택 부위에 대한 열처리 효과가 우수하다.
한편, 일반적인 반도체 제조 공정 중의 열처리 공정은 반도체 소자의 미세화에 따라 원치 않는 부분에 thermal budget이 가하짐에 따른 긴 열처리 시간으로 소자의 특성이 저해될 수 있다. 이에 따라, 근래에는 열처리 온도를 정확히 조절할 수 있으며 열처리 시간을 최소화하는 열처리 방법에 대한 연구가 지속적으로 연구되고 있는 추세이다.
대한민국 특허출원번호 제10-2011-0146113호 대한민국 특허출원번호 제10-2011-0062835호
본 발명의 목적은 시료의 조건에 따라 실시간으로 레이저 열처리 조건을 변화시킴과 아울러 레이저 빔 형상을 확인함으로써 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 레이저 어닐링시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원하는 부위를 짧은 시간안에 높은 온도로 어닐링 하여 원하는 부위에 대한 어닐링 품질을 향상시킬 수 있는 레이저 어닐링시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 레이저 어닐링시스템은, 시료가 놓아지는 시료대를 구비하는 본체유닛, 상기 본체유닛에 교체 가능하게 마련되어 각각 서로 다른 파장대의 레이저 빔을 발생시키는 복수의 광원부를 포함하는 광원유닛, 상기 레이저 빔을 선택적으로 성형하는 성형유닛, 상기 레이저 빔을 상기 시료로 안내하는 안내유닛 및 상기 레이저 빔으로부터 분기된 분기 빔의 형태를 실시간 확인 가능한 프로파일러유닛을 포함한다.
일측에 의하면, 상기 본체유닛은, 상기 광원유닛과 시료대가 마련되는 제1층과, 상기 성형유닛, 안내유닛 및 프로파일러유닛이 마련되도록 상기 제1층에 대해 이격되어 적층된 제2층을 포함하는 복층 구조를 가질 수 있다.
일측에 의하면, 상기 광원유닛은, 1.064 마이크로 미터 파장대의 제1레이저 빔을 발생시키는 제1광원부, 532nm 파장대의 제2레이저 빔을 발생시키는 제2광원부 및, 355nm 파장대의 제3레이저 빔을 발생시키는 제3광원부를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 안내유닛은 상기 제2층에 배치되는 복수의 안내미러를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 성형유닛은 상기 레이저 빔이 선택적으로 통과 가능한 호모게나이저를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 성형유닛은 상기 레이저 빔의 에너지를 조절하는 감쇄부를 더 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 프로파일러유닛은, 상기 시료대로 입사되려는 상기 레이저 빔으로부터 분리된 상기 분기 빔을 포커싱하는 프로파일러 포커싱 렌즈 및 상기 프로파일러 포커싱 렌즈를 통과하는 상기 분리 빔을 확인하는 빔 프로파일러를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 시료대는, 가스 분위기에서 열처리 가능하도록 내부에 상기 시료가 수용되며 상기 레이저 빔이 통과 가능한 시료챔버가 마련될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 시료챔버는 사파이어 재질로 형성되는 윈도우가 마련되어 상기 레이저 빔이 통과될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 시료대의 위치는 조절이 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의한 레이저 어닐링시스템은, 시료가 놓아지는 시료대를 구비하며, 다층구조를 가지는 본체유닛, 상기 본체유닛에 대해 교체 가능하게 마련되어 각각 서로 다른 파장대의 레이저 빔을 발생시키는 복수의 광원부를 포함하는 광원유닛, 상기 레이저 빔을 성형시키는 성형유닛, 상기 레이저 빔을 상기 시료로 안내하는 안내유닛 및 상기 레이저 빔으로부터 부리된 분기 빔의 형태를 실시간 확인 가능한 프로파일러유닛을 포함하며, 상기 광원유닛은 상기 본체유닛의 상기 시료대와 동일한 층에 배치되고, 상기 성형유닛, 안내유닛 및 프로파일러유닛은 상기 본체유닛의 상기 광원유닛과 다른 층에 배치된다.
일측에 의하면, 상기 광원유닛은, 1.064 마이크로 미터 파장대의 제1레이저 빔을 발생시키는 제1광원부, 532nm 파장대의 제2레이저 빔을 발생시키는 제2광원부 및, 355nm 파장대의 제3레이저 빔을 발생시키는 제3광원부를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 안내유닛은 상기 레이저 빔의 경로를 안내하는 복수의 안내미러를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 성형유닛은 상기 레이저 빔이 선택적으로 통과 가능한 호모게나이저를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 성형유닛은 상기 레이저 빔의 에너지를 조절하는 감쇄부를 더 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 프로파일러유닛은, 상기 시료대로 입사되려는 상기 레이저 빔으로부터 분리된 상기 분기 빔을 포커싱하는 프로파일러 포커싱 렌즈 및 상기 프로파일러 포커싱 렌즈를 통과하는 상기 분리 빔을 확인하는 빔 프로파일러를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 시료대는, 가스 분위기에서 열처리 가능하도록 내부에 상기 시료가 수용되며 상기 레이저 빔이 통과 가능한 시료챔버가 마련될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 시료챔버는 사파이어 재질로 형성되는 윈도우가 마련되어 상기 레이저 빔이 통과될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 시료대의 위치는 조절이 가능할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 열처리하고자 하는 대상 시료의 조건에 따라 레이저 빔의 조건을 가변시킴과 아울러, 레이저 빔을 실시간 확인할 수 있음에 따라, 최적의 조건으로 시료를 열처리하여 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
둘째, 짧은 시간 안에 원하는 부위에 대한 어닐링 공정이 가능해짐으로써, 열처리 품질 향상에 기여할 수 있게 된다.
셋째, 시료를 가스 분위기를 조성하는 시료챔버 내에서 열처리함으로써, 외부 먼지 흡착 등과 같은 열처리 품질 저하의 조건으로부터 시료를 보호할 수 있게 된다.
넷째, 본체유닛이 다층구조로 마련됨으로써, 컴팩트한 구성이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 레이저 어닐링시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 어닐링시스템을 전면에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 전면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 레이저 어닐링시스템을 측면에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 레이저 어닐링시스템의 가우시안 방식을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 레이저 어닐링시스템의 호모게나이저 방식을 개략적으로 도시한 평면도이다. 그리고,
도 6은 도 5에 도시된 파장과 다른 파장의 호모게나이저 방식을 개략적으로 도시한 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 레이저 어닐링시스템(1)은 본체유닛(10), 광원유닛(20), 성형유닛(30), 안내유닛(40) 및 프로파일러유닛(50)을 포함한다.
참고로, 본 발명에서 설명하는 레이저 어닐링시스템(1)은 반도체 제조 공정 중에 제조되는 반도체 소자를 열처리하기 위한 것으로 도시 및 예시한다. 그러나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저 빔(L)을 통해 열을 가하여 특성을 제어하는 다양한 열처리 공정에 적용될 수 있음은 당연하다.
상기 본체유닛(10)은 본 발명에서 설명하는 레이저 어닐링시스템(1)의 본체로써, 제1층(11)과 제2층(12)을 가지는 복층구조로 마련된다. 상기 본체유닛(10)의 제1층(11)은 도 2의 도시와 같이 후술할 광원유닛(20)이 마련된다. 또한, 상기 본체유닛(10)의 제1층(11)은 시료(미도시)가 놓여지는 시료대(13)가 마련된다. 여기서, 상기 시료대(13)는 레이저 빔(L)이 통과되는 포커싱 렌즈(14)(도 3 참고)와 마주한다.
상기 시료대(13)는 자세히 도시되지 않았으나, 위치가 조절이 가능하도록 마련된다. 즉, 상기 시료대(13)는 마이크로 단위로 수평 및 수직 방향으로 조절 가능하게 마련됨으로써, 시료(미도시)의 표면에 대해 레이저 빔(L)의 전체 조사 또는 부분적인 조사가 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 시료대(13)는 가스 분위기에서 열처리 가능하며, 레이저 빔(L)이 입사 가능한 시료챔버(15)(도 3 참고)가 마련된다. 상기 시료챔버(15)의 내부에는 시료(미도시)가 마련되며, 시료(미도시)와 마주하는 위치에 레이저 빔(L)이 입사되는 윈도우(16)가 마련된다. 상기 윈도우(16)는 조사되는 레이저 빔(L)의 반사 및 흡수를 최소화할 수 있는 사파이어 재질로 형성됨이 좋다.
참고로, 상기 시료챔버(15)는 산소, 아르곤, 질소 등과 같은 가스가 시료(미도시)의 열처리 조건에 따라, 교체 가능하게 주입될 수 있다.
상기 본체유닛(10)의 제2층(12)은 도 2 및 도 3의 도시와 같이, 제1층(11)으로부터 이격되어 상부에 적층되며 후술할 성형유닛(30), 안내유닛(40) 및 프로파일러유닛(50)이 마련된다. 이러한 본체유닛(10)이 복층구조로 마련됨으로써, 레이저 어닐링시스템(1)의 구조가 컴팩트(Compact)해질 수 있게 된다.
상기 광원유닛(20)은 본체유닛(10)에 교체 가능하게 마련되어 서로 다른 파장대의 레이저 빔(L)을 발생시킨다. 이를 위해, 상기 광원유닛(20)은 도 2 및 도 3의 도시와 같이, 본체유닛(10)의 제1층(11)에 마련되어, 제2층(12)에 마련된 안내유닛(40) 측으로 레이저 빔(L)을 조사한다.
한편, 자세히 도시되지 않았으나, 상기 광원유닛(20)은 1.064 마이크로 미터 파장대의 제1레이저 빔을 발생시키는 제1광원부(미도시), 532nm 파장대의 제2레이저 빔을 발생시키는 제2광원부(미도시) 및, 355nm 파장대의 제3레이저 빔을 발생시키는 제3광원부(미도시)를 포함한다. 이러한 제1 내지 제3광원부(미도시)는 본체유닛(10)의 제1층(11)에 대해 교체 가능하게 장착되어, 각각 서로 다른 파장대의 레이저 빔(L)을 발생시킨다.
이러한 광원유닛(20)은 도 2의 도시와 같이, 광 안내미러(21)를 포함하여, 광원유닛(20)으로부터 발생된 레이저 빔(L)이 제2층(12)으로 수직 상방향으로 절곡되어 안내된다.
상기 성형유닛(30)은 레이저 빔(L)을 선택적으로 성형한다. 상기 성형유닛(30)은 레이저 빔(L)을 선택적으로 성형시킴과 아울러, 에너지의 크기를 조절할 수 있다. 이를 위해, 상기 성형유닛(30)은 호모게나이저(31) 및 콜리메이팅 렌즈(32)를 포함한다.
상기 호모게나이저(31)는 레이저 빔(L)의 성형유무에 따라, 복수의 성형 반사미러(33) 중 적어도 어느 하나를 통해 반사되어 안내된 레이저 빔(L)을 플랫탑(Flat top) 형태의 레이저 빔(L)으로 성형시킨다. 본 실시예에서는, 상기 복수의 성형 반사미러(33)가 상호 마주하도록 2열 및 2행으로 배치된 4개로 마련된 것으로 예시한다.
상기 콜리메이팅 렌즈(32)는 호모게나이저(31)를 통과하여 성형된 레이저 빔(L)을 평행하게 정렬시킨다. 이러한 콜리메이팅 렌즈(32)에 의해 정렬된 레이저 빔(L)은 후술할 안내유닛(40)을 통해 안내되어 시료대(13)로 전달된다.
한편, 자세히 도시되지 않았으나, 상기 성형유닛(30)은 레이저 빔(L)의 에너지를 조절하기 위한 감쇄부(미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 감쇄부(미도시)의 구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하므로, 자세한 설명은 생략한다.
상기 안내유닛(40)은 광원유닛(20)으로부터 발생된 레이저 빔(L)의 경로를 시료(미도시) 즉, 시료대(13)로 안내한다. 이러한 안내유닛(40)은 본체유닛(10)의 제2층(12)에 마련되는 복수의 안내미러(41~45)를 포함한다.
한편, 상기 복수의 안내미러(41~45)를 포함하는 안내유닛(40)의 구성은 도 4의 도시와 같이, 제1 내지 제5안내미러(41)(42)(43)(44)(45)를 포함하는 것으로 예시한다. 그러나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 안내미러(41)(42)(43)(44)(45)들의 개수 및 설치 위치는 도시된 예로 한정되지 않음은 당연하다.
상기 제1안내미러(41)는 광원유닛(20)으로부터 발생된 레이저 빔(L)을 제2안내미러(42) 측으로 안내한다. 즉, 상기 제1안내미러(41)는 본체유닛(10)의 제1층(11)에 마련된 광원유닛(20)과 마주하도록 제2층(12)에 마련되어, 레이저 빔(L)을 제2층(12)에 마련된 제2안내미러(42)로 반사시킨다.
상기 제2안내미러(42)는 제1안내미러(41)로부터 안내된 레이저 빔(L)을 제3안내미러(43) 또는 성형 반사미러(33)로 안내한다. 즉, 상기 제2안내미러(42)는 레이저 빔(L)이 성형되지 않은 가우시안 빔(Gaussian beam)일 경우, 이웃하는 제3안내미러(43)로 계속 진행시킨다. 반면에, 상기 제2안내미러(42)는 레이저 빔(L)을 성형시키고자 할 경우, 성형유닛(30)의 성형 반사미러(33)로 절곡 반사시킨다.
상기 제3안내미러(43)는 제2안내미러(42)로부터 안내된 레이저 빔(L)을 절곡시켜 제4안내미러(44)로 안내한다. 즉, 상기 제3안내미러(43)는 레이저 빔(L)이 경로를 변경시킨다.
상기 제4안내미러(44)는 제3안내미러(43)로부터 안내된 레이저 빔(L)을 계속 진행시켜 제5안내미러(45)로 안내한다. 상기 제5안내미러(45)로 안내된 레이저 빔(L)은 본체유닛(10)의 제1층(11)에 마련된 시료대(13)로 향해 수직 하방향으로 조사됨으로써, 시료(미도시)를 열처리한다.
상기 프로파일러유닛(50)은 레이저 빔(L)으로부터 분기된 분기 빔(L1)의 형태를 실시간으로 확인 가능하다. 상기 프로파일러유닛(50)은 프로파일러 포커싱 렌즈(51)와 빔 프로파일러(52)를 포함하여, 본체유닛(10)의 제2층(12)에 마련된다.
상기 프로파일러 포커싱 렌즈(51)는 시료대(13)로 입사되는 레이저 빔(L) 즉, 제5안내미러(45)로부터 시료대(13)로 반사되는 레이저 빔(L)으로부터 분리된 분기 빔(L1)을 포커싱한다. 이러한 프로파일러 포커싱 렌즈(51)는 시료대(13)로 향하는 레이저 빔(L)을 포커싱 시키도록 시료대(13)와 마주하는 포커싱 렌즈(14)와 동일한 조건을 가진다.
한편, 상기 프로파일러 포커싱 렌즈(51)는 제5안내미러(45)와 마주하도록 배치된 프로파일러 안내미러(53)에 의해 레이저 빔(L)이 절곡되어 입사된다.
상기 빔 프로파일러(52)는 프로파일러 포커싱 렌즈(51)를 통과하여 포커싱된 분리 빔(L1)을 확인한다. 이러한 빔 프로파일러(52)는 시료대(13)와 마주하는 포커싱 렌즈(14)와 동일한 규격의 프로파일러 포커싱 렌즈(51)에 의해 포커싱된 분리 빔(L1)을 이미징함으로써, 레이저 빔(L)의 형태를 실시간으로 확인한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 레이저 어닐링시스템(1)의 레이저 열처리 방법을 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명한다.
도 4의 도시는 가우시안 방식의 레이저 빔(L)을 이용한 열처리 방법을 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 본체유닛(10)의 제1층(11)에 마련된 광원유닛(20)으로부터 발생된 레이저 빔(L)은 도 2 및 도 4의 도시와 같이, 제2층(12)의 제1안내미러(41)를 향해 수직 상방향으로 조사된다.
여기서, 상기 광원유닛(10)은 미도시된 제1 내지 제3광원부 즉, 1.064 마이크로 미터 파장대, 532nm 파장대 및 355nm 파장대의 레이저 빔(L) 중 어느 하나의 파장대를 가지는 레이저 빔(L)을 이용할 수 있다. 즉, 상기 광원유닛(10)으로부터 발생된 레이저 빔(L)이 가우시안 방식으로 진행됨에 있어서, 레이저 빔(L)이 특정 파장대로 제한되지 않는 것이다.
상기 제1안내미러(41)를 통해 입사된 레이저 빔(L)은 제2층(12)에 마련된 제2안내미러(42), 제3안내미러(43), 제4안내미러(44) 및 제5안내미러(45)를 순차적으로 거쳐, 가우시안 빔 형태로 제1층(11)에 마련된 시료대(13)로 안내된다. 여기서, 도 3의 도시와 같이, 상기 시료대(13)와 마주하는 포커싱 렌즈(14)를 통해 포커싱된 레이저 빔(L)은 윈도우(16)를 통과하여 시료 챔버(15) 내부의 시료(미도시)를 열처리하게 된다.
한편, 상기 제5안내미러(45)로부터 일부 분기된 분기 빔(L1)은 프로 파일러 안내미러(53)와 프로파일러 포커싱 렌즈(51)를 거쳐 빔 프로파일러(52)에서 실시간으로 가우시안 프로파일이 확인된다.
도 5를 참고하면, 355nm의 파장대를 발생시키는 제2광원부(미도시)로 광원유닛(20)이 교체되어, 355nm의 레이저 빔(L)을 플랫탑 형상으로 성형시켜 시료(미도시)로 안내하는 호모게나이저 방식의 열처리 방법이 도시된다.
도 5와 같이, 상기 제1안내미러(41)로 입사된 레이저 빔(L)은 제2안내미러(42)에서 경로가 변경되어 성형유닛(30)의 성형 반사미러(33)로 입사된다. 상기 성형 반사미러(33)로부터 다시 경로가 변경된 레이저 빔(L)은 호모게나이저(31)를 통과하여 플랫탑 형상으로 레이저 빔(L)이 성형된다. 상기 성형된 레이저 빔(L)은 콜리메이팅 렌즈(32)를 통과한 후, 제4안내미러(44)로 입사되며, 제4안내미러(44)는 성형된 레이저 빔(L)을 제5안내미러(45)를 통해 시료대(13)로 안내시킨다. 이때, 상기 시료대(13)로 안내되는 성형된 레이저 빔(L)의 일부는 프로파일러유닛(50)으로 안내되어, 실시간으로 플랫탑 호모게나이저 프로파일이 확인 가능하다.
도 6에서는 532nm 파장대의 제3광원부(미도시)로 교체된 광원유닛(20)을 호모게나이저 방식으로 열처리하는 방법이 도시된다.
도 6에서와 같이, 532nm 파장대의 레이저 빔(L)은 제1안내미러(41)와 제2안내미러(42)를 거쳐 성형유닛(30)의 성형 반사미러(33)로 안내된다. 여기서, 상기 532nm 파장대의 레이저 빔(L) 특성에 의해, 레이저 빔(L)은 복수의 성형 반사미러(33)를 순차적으로 거친 후, 호모게나이저(31)를 통과함으로써 플랫탑 형상으로 성형된다.
성형된 레이저 빔(L)은 콜리메이팅 렌즈(32)를 거쳐 정렬된 후, 제4 및 제5안내미러(45)를 순차적으로 거친 후, 시료대(13)로 조사된다. 이때, 상기 시료대(13)로 조사되지 않는 일부의 레이저 빔(L)은 프로파일러유닛(50)에 의해 실시간으로 플랫탑 호모게나이저 프로파일 형상이 확인된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 레이저 어닐링시스템 10: 본체유닛
11: 제1층 12: 제2층
13: 시료대 14: 포커싱 렌즈
15: 시료챔버 16: 윈도우
20: 광원유닛 30: 성형유닛
31: 호모게나이저 32: 콜리메이팅 렌즈
33: 성형 반사미러 40: 안내유닛
41: 제1안내미러 42: 제2안내미러
43: 제3안내미러 44: 제4안내미러
45: 제5안내미러 50: 프로파일러유닛
51: 포커싱 렌즈 52: 빔 프로파일러
53: 프로파일러 포커싱 렌즈

Claims (19)

  1. 시료가 놓아지는 시료대를 구비하는 본체유닛;
    상기 본체유닛에 교체 가능하게 마련되어 각각 서로 다른 파장대의 레이저 빔을 발생시키는 복수의 광원부를 포함하는 광원유닛;
    상기 레이저 빔을 선택적으로 성형하는 성형유닛;
    상기 레이저 빔을 상기 시료로 안내하는 안내유닛; 및
    상기 레이저 빔으로부터 분기된 분기 빔의 형태를 실시간 확인 가능한 프로파일러유닛;
    을 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체유닛은, 상기 광원유닛과 시료대가 마련되는 제1층과, 상기 성형유닛, 안내유닛 및 프로파일러유닛이 마련되도록 상기 제1층에 대해 이격되어 적층된 제2층을 포함하는 복층 구조를 가지는 레이저 어닐링시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원유닛은, 1.064 마이크로 미터 파장대의 제1레이저 빔을 발생시키는 제1광원부, 532nm 파장대의 제2레이저 빔을 발생시키는 제2광원부 및, 355nm 파장대의 제3레이저 빔을 발생시키는 제3광원부를 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 안내유닛은 상기 제2층에 배치되는 복수의 안내미러를 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 성형유닛은 상기 레이저 빔이 선택적으로 통과 가능한 호모게나이저를 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 성형유닛은 상기 레이저 빔의 에너지를 조절하는 감쇄부를 더 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프로파일러유닛은,
    상기 시료대로 입사되려는 상기 레이저 빔으로부터 분리된 상기 분기 빔을 포커싱하는 프로파일러 포커싱 렌즈; 및
    상기 프로파일러 포커싱 렌즈를 통과하는 상기 분리 빔을 확인하는 빔 프로파일러;
    를 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시료대는, 가스 분위기에서 열처리 가능하도록 내부에 상기 시료가 수용되며 상기 레이저 빔이 통과 가능한 시료챔버가 마련되는 레이저 어닐링시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시료챔버는 사파이어 재질로 형성되는 윈도우가 마련되어 상기 레이저 빔이 통과되는 레이저 어닐링시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 시료대의 위치는 조절이 가능한 레이저 어닐링시스템.
  11. 시료가 놓아지는 시료대를 구비하며, 다층구조를 가지는 본체유닛;
    상기 본체유닛에 대해 교체 가능하게 마련되어 각각 서로 다른 파장대의 레이저 빔을 발생시키는 복수의 광원부를 포함하는 광원유닛;
    상기 레이저 빔을 성형시키는 성형유닛;
    상기 레이저 빔을 상기 시료로 안내하는 안내유닛; 및
    상기 레이저 빔으로부터 부리된 분기 빔의 형태를 실시간 확인 가능한 프로파일러유닛;
    을 포함하며,
    상기 광원유닛은 상기 본체유닛의 상기 시료대와 동일한 층에 배치되고,
    상기 성형유닛, 안내유닛 및 프로파일러유닛은 상기 본체유닛의 상기 광원유닛과 다른 층에 배치되는 레이저 어닐링시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광원유닛은, 1.064 마이크로 미터 파장대의 제1레이저 빔을 발생시키는 제1광원부, 532nm 파장대의 제2레이저 빔을 발생시키는 제2광원부 및, 355nm 파장대의 제3레이저 빔을 발생시키는 제3광원부를 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 안내유닛은 상기 레이저 빔의 경로를 안내하는 복수의 안내미러를 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 성형유닛은 상기 레이저 빔이 선택적으로 통과 가능한 호모게나이저를 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 성형유닛은 상기 레이저 빔의 에너지를 조절하는 감쇄부를 더 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 프로파일러유닛은,
    상기 시료대로 입사되려는 상기 레이저 빔으로부터 분리된 상기 분기 빔을 포커싱하는 프로파일러 포커싱 렌즈; 및
    상기 프로파일러 포커싱 렌즈를 통과하는 상기 분리 빔을 확인하는 빔 프로파일러;
    를 포함하는 레이저 어닐링시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 시료대는, 가스 분위기에서 열처리 가능하도록 내부에 상기 시료가 수용되며 상기 레이저 빔이 통과 가능한 시료챔버가 마련되는 레이저 어닐링시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 시료챔버는 사파이어 재질로 형성되는 윈도우가 마련되어 상기 레이저 빔이 통과되는 레이저 어닐링시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 시료대의 위치는 조절이 가능한 레이저 어닐링시스템.
KR1020170038549A 2017-03-27 2017-03-27 레이저 어닐링시스템 KR20180109241A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170038549A KR20180109241A (ko) 2017-03-27 2017-03-27 레이저 어닐링시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170038549A KR20180109241A (ko) 2017-03-27 2017-03-27 레이저 어닐링시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180109241A true KR20180109241A (ko) 2018-10-08

Family

ID=63864310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170038549A KR20180109241A (ko) 2017-03-27 2017-03-27 레이저 어닐링시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180109241A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230060894A (ko) 2021-10-28 2023-05-08 한국과학기술원 열처리 시스템 및 열처리 시스템을 제어하는 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230060894A (ko) 2021-10-28 2023-05-08 한국과학기술원 열처리 시스템 및 열처리 시스템을 제어하는 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109641315B (zh) 多区段聚焦透镜以及用于晶圆切割或裁切之激光加工系统
US20120234807A1 (en) Laser scribing with extended depth affectation into a workplace
TWI466748B (zh) 雷射處理設備
KR20140137437A (ko) 연장된 깊이 가식을 이용한 가공소재 레이저 스크라이빙
US8329560B2 (en) Laser processing apparatus and method using beam split
JP6704462B2 (ja) 露光システム、露光装置及び露光方法
US20090323739A1 (en) Laser optical system
TW201143947A (en) Laser machining and scribing systems and methods
US20080151951A1 (en) Laser optical system
TW200414339A (en) Beam homogenizer and laser irradiation apparatus and method of manufacturing semiconductor device
JP6680494B2 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
CN108136544A (zh) 用于丝化非面平行形状的工件的方法和装置以及通过丝化产生的工件
JP2010036196A (ja) レーザスクライブ方法および装置
JP5541693B2 (ja) レーザアニール装置
US20130082195A1 (en) Method and apparatus for irradiating a semiconductor material surface by laser energy
US10444522B2 (en) Customized pupil stop shape for control of edge profile in laser annealing systems
KR20180109241A (ko) 레이저 어닐링시스템
US9214346B2 (en) Apparatus and method to reduce particles in advanced anneal process
CN111065759B (zh) 激光装置和对薄膜进行加工的方法
TW202023728A (zh) 雷射加工裝置及被加工物的加工方法
KR102426156B1 (ko) 이중 파장 어닐링 방법 및 장치
JP3413484B2 (ja) レーザアニーリング装置
KR20220050214A (ko) 가열을 통한 응력 감소에 의해 지원되는 취성 재료에 홀을 형성하기 위한 방법 및 장치
US11600491B2 (en) Laser apparatus and method of processing thin films
KR20240099584A (ko) 레이저를 이용한 기판 스크라이빙 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment