KR20210146340A - 레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20210146340A
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laser light
pulsed laser
beam splitter
light beam
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KR1020217034014A
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켄이치 오모리
석환 정
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더 재팬 스틸 워크스 엘티디
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Abstract

레이저 광의 조사 불균일(irradiation unevenness)을 줄이는 레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다. 레이저 조사 장치는, 레이저 광원(11)과 파형 성형 장치(20)를 구비한다. 파형 성형 장치(20)는, 레이저 광원(11)이 발생한 펄스 레이저 광(L1)을 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 분기된 2개의 광 빔(L11, L12)에 광로 길이 차이에 따라 지연을 줌으로써 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 제1의 파형 성형부(30)와, 제1의 파형 성형부(30)로부터의 펄스 레이저 광(L13)의 편광 상태를 변화시키는 파장판(37)과, 제2의 빔 스플리터(41)에 의해 분기된 2개의 광 빔(L15,L16)에 광로 길이 차이에 따른 지연을 줌으로써 펄스 레이저 광(L14)의 펄스 파형을 성형하는 제2의 파형 성형부(40)를, 구비한다.

Description

레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법
본 발명은 레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 다결정 실리콘 박막을 형성하기 위한 레이저 어닐링(annealing) 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 도 2에는, 레이저 광 펄스의 파형을 정형하는 파형 정형 장치가 나타내어져 있다.
일본 특허공개공보 제2012-15545호
이러한 레이저 조사 장치에서는, 레이저 광의 조사 불균일(irradiation unevenness)을 보다 줄이는 것이 요망된다.
그 밖의 과제와 새로운 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에서 명백해질 것이다.
일 실시의 형태에 따르면, 레이저 조사 장치는, 펄스 레이저 광을 분기하는 제1의 빔 스플리터(beam splitter)를 구비하고, 상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 제1의 파형 성형부와, 상기 제1의 파형 성형부에서의 상기 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 파장판(波長板)과, 상기 파장판으로부터의 상기 펄스 레이저 광을 분기하는 제2의 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 제2의 파형 성형부를, 구비한다.
일 실시의 형태에 따르면, 레이저 조사 장치는, 제1의 펄스 레이저 광을 분기하는 제1의 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 2 개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 제1의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 제1의 파형 성형부와, 상기 제1의 파형 성형부로부터의 상기 제1의 펄스 레이저 광의 편광(偏光) 상태를 변화시키는 제1의 파장판과, 상기 제2의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 제2의 파장판과, 상기 제2의 파장 판으로부터의 상기 제2의 펄스 레이저 광을 분기하는 제2의 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 제2의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 제2의 파형 성형부와, 상기 제1의 파장판으로부터의 제1의 펄스 레이저 광과, 상기 제2의 파형 성형부로부터의 제2의 펄스 레이저 광을 합성하는 합성기를, 구비하고 있다.
일 실시의 형태에 따르면, 레이저 조사 장치는, (B)제1의 빔 스플리터에 의해 상기 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와, (C)상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와, (D)(C)단계 후에, 파장판에 의해 상기 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와, (E)제2의 빔 스플리터에 의해 상기 파장판으로부터의 상기 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와, (F)상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계를, 구비한다.
일 실시의 형태에 따르면, 레이저 조사 방법은, (b)제1의 빔 스플리터에 의해 상기 제1의 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와, (c)상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 제1의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와, (d)(c)단계 후에, 제1의 파장판에 의해 상기 제1의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와, (e)제2의 파장판에 의해 제2의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와, (f)(e)단계 후에, 제2의 빔 스플리터에 의해 상기 제2의 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와, (g)상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써, 상기 제2의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계를, 구비한다.
일 실시의 형태에 따르면, 반도체 장치의 제조 방법은, (S2)상기 비정질 막(아몰퍼스 막, amorphous film)을 결정화해서 결정화 막을 형성하도록, 펄스 레이저 광을 상기 비정질 막에 조사하는 단계를, 구비한 반도체 장치의 제조 방법이며, (S2)의 단계는, (SC)상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와, (SD)(SC)단계 후에, 파장판에 의해 상기 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와, (SF)상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계를, 구비한다.
일 실시의 형태에 따르면, 반도체 장치의 제조 방법은, (S2)상기 비정질 막을 결정화해서 결정화 막을 형성하도록 펄스 레이저 광을 상기 비정질 막에 조사하는 단계를 구비한 반도체 장치의 제조 방법이며, (S2)단계는, (sc)상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 제1의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와, (sd)(sc)단계 후에, 제1의 파장판에 의해 상기 제1의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와, (se)제2의 파장판에 의해 제2의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와, (sg)상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써, 상기 제2의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계를, 구비한다.
상기 일 실시의 형태에 따르면, 조사 불균일을 줄일 수 있다.
도 1은, 본 실시형태에 따른 레이저 어닐링 장치의 광학계를 나타내는 도면이고,
도 2는, 실시의 형태 1에 따른 파형 성형 장치의 광학계를 나타내는 도면이고,
도 3은, P 편광성분과 S 편광성분의 펄스 파형을 나타내는 도면이고,
도 4는, P 편광성분과 S 편광성분의 펄스 파형을 나타내는 그래프이고,
도 5는, 조사 에너지 밀도를 바꾸어 레이저 광의 조사 불균일을 평가한 평가 결과를 나타내는 그래프이고,
도 6은, 실시의 형태 2에 따른 파형 성형 장치의 광학계를 나타내는 도면이고,
도 7은, 유기 EL 디스플레이의 구성을 간략화해서 나타내는 단면도이고,
도 8은, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이고,
도 9는, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이고,
도 10은, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이고,
도 11은, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이고,
도 12는, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이고,
도 13은, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이고,
도 14는, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이고,
도 15는, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
실시의 형태 1.
본 실시의 형태에 따른 레이저 조사 장치는, 예를 들면, 저온 폴리실리콘(LTPS: Low Temperature Poly-Silicon) 막을 형성하는 엑시머 레이저 어닐(ELA : Excimer laser Anneal) 장치이다. 이하, 도면을 참조하여 본 실시의 형태에 따른 레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 및 제조 방법에 관해서 설명한다.
(ELA 장치의 광학계)
도 1을 이용해서 본 실시의 형태에 따른 ELA 장치(1)의 구성에 관해서 설명한다. 도 1은, ELA 장치(1)의 광학계를 모식적으로 나타내는 도면이다. ELA 장치(1)는, 레이저 광(L2)를 기판(100) 위에 형성된 실리콘 막(101)에 조사한다. 이에 따라, 비정질의 실리콘 막(아몰퍼스 실리콘 막:a-Si막)(101)을 다결정의 실리콘 막(폴리실리콘막:p-Si막)(101)으로 변환할 수 있다. 기판(100)은, 예를 들면, 유리 기판 등의 투명 기판이다.
또한, 도 1에서는 설명의 명확화를 위해, XYZ 삼차원 직교 좌표계가 나타내어져 있다. Z방향은 연직 방향이 되고, 기판(100)에 수직인 방향이다. XY 평면은, 기판(100)의 실리콘 막(101)이 형성된 면과 평행한 평면이다. X방향은, 직사각형의 기판(100)의 긴 쪽 방향이 되고, Y방향은 기판(100)의 짧은 쪽 방향이 된다. 또한, ELA 장치(1)에서는, 스테이지 등의 반송기구(미도시)에 의해 기판(100)을 +X방향으로 반송하면서 실리콘 막(101)에 레이저 광(L2)이 조사된다. 또한, 도 1에서는 실리콘 막(101)에 있어서, 레이저 광(L2)의 조사 전의 실리콘 막(101)을 비정질 실리콘 막(101a)으로 나타내고, 레이저 광(L2)의 조사 후의 실리콘 막(101)은 폴리실리콘 막(101b)으로 나타내고 있다.
ELA 장치(1)는, 어닐링 광학계(10)을 구비하고 있다. 어닐링 광학계(10)는 비정질 실리콘 막(101a)을 결정화 하기 위한 레이저 광(L2)을 실리콘 막(101)에 조사하기 위한 광학계이다.
구체적으로는, 어닐링 광학계(10)는, 레이저 광원(11), 미러(12), 프로젝션 렌즈(13), 및 파형 성형 장치(20)를 구비하고 있다.
어닐링 광학계(10)는, 기판(100)의 상측(+Z측)에 배치되어 있다. 레이저 광원(11)은 펄스 레이저 광원이며, 펄스 레이저 광을 발생시킨다. 레이저 광원(11)은, 예를 들면, 중심 파장 308nm의 엑시머 레이저 광을 방출하는 엑시머 레이저 광원이다. 또한, 레이저 광원(11)은, 펄스 형태의 레이저 광(L1)을 방출한다. 레이저 광원(11)은 레이저 광(L1)을 파형 성형 장치(20)를 향해 출사한다.
레이저 광(L1)은, 파형 성형 장치(20)에 입사한다. 파형 성형 장치(20)는, 시간축 상에 있어서 펄스 파형을 성형한다. 보다 구체적으로는, 파형 성형 장치(20)는, 레이저 광(L1)의 펄스 폭을 늘인다. 파형 성형 장치(20)의 구성에 대해서는 후술한다. 파형 성형 장치(20)로 성형된 레이저 광(L1)을 레이저 광(L2)으로 한다. 파형 성형 장치(20)로부터의 레이저 광(L2)은 미러(12)에 입사한다.
기판(100) 상에는, 미러(12), 및 프로젝션 렌즈(13)가 배치되어 있다. 미러 (12)는, 예를 들면, 파장에 따라서 선택적으로 빛을 투과하는 다이크로익 미러(dichroic mirror)이다. 미러(12)는, 레이저 광(L2)을 반사한다.
레이저 광(L2)은 미러(12)로 반사해서, 프로젝션 렌즈(13)에 입사한다. 프로젝션 렌즈(13)는, 레이저 광(L2)을 기판(100) 상, 즉 실리콘 막(101)에 투사하기 위한 복수의 렌즈를 가지고 있다.
프로젝션 렌즈(13)는 레이저 광(L2)을 기판(100) 상에 집광한다. 레이저 광 (L2)은, 기판(100) 상에 있어서, 라인 형상의 조사 영역을 형성한다. 즉, 기판(100) 상에 있어서, 레이저 광(L2)은, Y방향을 따른 라인 빔이 되어 있다. 즉, 기판(100) 상에 집광된 레이저 광(L2)은, Y방향을 긴 쪽 방향(장축방향)으로 하고, X방향을 짧은 쪽 방향(단축방향)으로 하는 라인 형상의 조명 영역을 형성하고 있다. 또한 +X방향으로 기판(100)을 반송하면서 레이저 광(L1)이 실리콘 막(101)에 조사된다. 이에 따라, Y방향에서의 조사 영역의 길이를 폭으로 하는 띠 모양의 영역에 레이저 광(L2)을 조사할 수 있다.
레이저 광(L2)의 조사에 의해 비정질 실리콘 막(101a)이 결정화한다. 기판 (100)에 대한 레이저 광(L2)의 조사 위치를 바꿔가면서 레이저 광(L2)을 실리콘 막 (101)에 조사한다. 반송기구(미도시)에 의해 기판(100)을 +X방향으로 반송함으로써 기판(100) 상에 균일한 폴리실리콘 막(101b)이 형성된다. 물론, 기판(100)을 반송하는 구성이 아니고, 프로젝션 렌즈 등의 광학계를 이동시켜도 좋다. 즉, 기판과 광학계를 상대적으로 이동시킴으로써 레이저 광(L2)의 조사 영역이 주사(走査)되어 있으면 된다.
(파형 성형 장치(20))
이어서, 파형 성형 장치(20)에 관해서, 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는, 파형 성형 장치(20)의 광학계를 나타내는 도면이다. 파형 성형 장치(20)는, 제1의 파형 성형부(30)와, 1/2 파장판(37)과, 제2의 파형 성형부(40)를 구비한다. 레이저 광원(11) 측에서부터 제1의 파형 성형부(30)와, 1/2 파장판(37), 제2의 파형 성형부(40)의 순서로 배치되어 있다. 파형 성형 장치(20)는, 제1의 파형 성형부(30)와 제2의 파형 성형부(40)가 직렬로 배치된 2단 구성을 구비하고 있다.
제1의 파형 성형부(30), 및 제2의 파형 성형부(40)는, 펄스폭을 늘리는 펄스 익스팬더(pulse expander)이다. 제1의 파형 성형부(30)는, 제1의 빔 스플리터(31)와, 미러(32~35)를 구비한다. 마찬가지로, 제2의 파형 성형부(40)는, 제2의 빔 스플리터(41)와, 미러(42~45)를 구비하고 있다. 제1의 파형 성형부(30)와 제2의 파형 성형부(40) 사이의 광로에는, 1/2 파장판(37)이 배치되어 있다.
레이저 광원(11)에서의 레이저 광(L1)은, 특정의 편광 비율을 가지고 있다. 즉, 레이저 광(L1)은, 제1의 편광성분과 제2의 편광성분을 가진다. 제1의 편광성분과 제2의 편광성분은 서로 직교하는 편광성분이다. 즉, 광축과 직교하는 평면에 있어서 서로 직교하는 방향을 제1의 방향 및 제2의 방향으로 하면, 제1의 편광성분은, 제1의 방향과 평행한 직선 편광성분이며, 제2의 편광성분은 제2의 방향과 평행한 직선 편광성분이 된다. 제1의 편광성분의 전장 벡터는 제1의 방향을 따라 진동하고, 제2의 편광성분의 전장 벡터는 제2의 방향에 따라 진동한다.
제1의 편광성분은, 기판(100)에 대한 S 편광성분이 되고, 제2의 편광성분은 기판(100)에 대한 P 편광성분이 된다. 또한, 라인 빔의 긴 쪽 방향이 제1의 방향과 평행하게 되고, 짧은 쪽 방향이 제2의 방향이 된다. 따라서, S편광이 라인 빔의 긴쪽 방향과 평행을 이루고, P편광이 라인 빔의 짧은 쪽 방향과 평행하게 된다.
레이저 광(L1)에서는, 제2의 편광성분의 강도가 제1의 편광성분의 강도보다도 커지고 있다. 예를 들면, 레이저 광(L1)에서의 제1의 편광성분의 비율은 30%~40%이며, 제2의 편광성분의 비율은 60%~70%이 된다. 펄스 광 전체에 대한 제1의 편광성분의 비율을 편광 비율로 하고, (제1의 편광성분)/(제1의 편광성분+제2의 편광성분)으로 나타낸다. 레이저 광(L1)에서의 편광 비율은, (제1의 편광성분)/(제1의 편광성분+제2의 편광성분) = 30%~40%이 된다.
레이저 광(L1)은 먼저 제1의 파형 성형부(30)의 제1의 빔 스플리터(31)에 입사한다. 제1의 빔 스플리터(31)는, 예를 들면, 플레이트 타입의 빔 스플리터이며, 레이저 광(L1)의 광축에 대해서 45도 기울어져 배치되어 있다. 제1의 빔 스플리터 (31)는, 입사광의 일부를 투과하고 일부를 반사함으로써, 레이저 광(L1)을 2개의 광빔(L11,L12)으로 분기한다. 제1의 빔 스플리터(31)를 투과한 광 빔을 광 빔(L11)으로 하고, 빔 스플리터에 의해 반사한 광 빔을 광 빔(L12)으로 한다. 제1의 빔 스플리터(31)는 하프 미러이며, 무편광에 대한 투과율이 50%, 반사율이 50%로 되어 있다. 제1의 빔 스플리터(31)는, 플레이트 타입에 한정하지 않고, 큐브 타입이라도 좋다.
제1의 빔 스플리터(31)는, 제1의 편광성분의 일부를 투과하고, 일부를 반사한다. 마찬가지로, 제1의 빔 스플리터(31)는, 제2의 편광성분의 일부를 투과하고 일부를 반사한다. 제1의 빔 스플리터(31)는, 예를 들면, 비편광 빔 스플리터이며 소정의 편광 특성을 가지고 있다. 제1의 빔 스플리터(31)에서는, 제1의 편광성분에 대한 분기비와 제2의 편광성분에 대한 분기비가 다르다. 또한, 빔 스플리터의 분기비란, 빔 스플리터에서의 반사광과 투과광의 강도비이다. 환언하면, 제1의 빔 스플리터(31)에 있어서, 제1의 편광성분에 대한 투과율과, 제2의 편광성분에 대한 투과율은 다르다. 제1의 빔 스플리터(31)에 있어서, 제1의 편광성분에 대한 반사율과, 제2의 편광성분에 대한 반사율은 다르다.
따라서, 광 빔(L11)에서의 편광 비율은, 광 빔(L12)의 편광 비율과 다르다. 예를 들면, 제1의 빔 스플리터(31)에 있어서, 제2의 편광성분에 대한 반사율은, 제1의 편광성분에 대한 반사율보다도 높아진다. 제1의 빔 스플리터(31)에 있어서, 제 2의 편광성분에 대한 투과율은, 제1의 편광성분에 대한 투과율보다도 낮아진다. 따라서, 레이저 광(L1)이 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 반사되면, 반사된 광 빔(L12)에서는 상대적으로 제2의 편광성분이 높아진다. 레이저 광(L1)이 제1의 빔 스플리터(31)를 투과하면, 광 빔(L11)에서는, 상대적으로 제1의 편광성분이 높아진다. 편광 비율은 (제1의 편광성분)/(제1의 편광비율+제2의 편광성분)으로 나타내어지므로, 광 빔(L11)의 편광 비율은, 광 빔(L12)의 편광 비율보다도 커진다.
제1의 빔 스플리터(31)는, 광 빔(L12)을 미러(32)를 향해서 반사한다. 미러(32~35)는, 입사광의 거의 모두를 반사하는 전반사 미러이며, 광축에 대해서 45°기울어져 배치되어 있다. 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 반사된 광 빔(L12)은, 미러(32), 미러(33), 미러(34), 미러(35)의 순서로 반사된다. 미러(35)로 반사된 광 빔(L12)은, 제1의 빔 스플리터(31)에 입사한다. 제1의 빔 스플리터(31)는, 상기와 같이 소정의 편광 특성을 가지고 있기 때문에, 광 빔(L12)의 일부를 투과하고 일부를 반사한다.
광 빔(L12)의 일부는, 제1의 빔 스플리터(31)에 의해, 1/2 파장판(37)을 향해서 반사된다. 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 다시 반사된 광 빔(L12)은, 제1의 빔 스플리터(31)를 투과한 광 빔(L11)과 합성된다. 광축과 직교하는 평면시(planar view)에 있어서, 미러(35) 및 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 반사된 광 빔(L12)은, 제1의 빔 스플리터(31)를 투과한 광 빔(L11)과 중복한다. 광 빔(L12)은 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 다시 반사되면, 광 빔(L11)과 동축의 광 빔이 된다. 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 합성된 광 빔(L11,L12)을 레이저 광(L13)으로 한다.
제1의 빔 스플리터(31)로 분기된 후, 미러(32)~미러(35)를 통해서 다시 제1의 빔 스플리터(31)로 입사하기까지의 광로를 지연 패스(delay path)로 한다. 지연 패스의 광로 길이는, 예를 들면 16nsec에 대응한다.
제1의 빔 스플리터(31)로 합성된 2개의 광 빔(L11,L12)에는, 광로 길이 차이에 따른 시간 지연이 주어진다. 즉, 광 빔(L12)은, 미러(32)~미러(35)에 의한 반사를 반복한 후에 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 광 빔(L11)과 합성되어 있다. 광 빔(L12)은 광 빔(L11)보다도 지연 패스의 광로 길이만큼 지연되고 있다. 성형 후의 레이저광(L13)의 펄스 길이는, 성형 전의 레이저 광(L1)의 펄스 길이보다도 길어져 있다. 제1의 파형 성형부(30)는, 광 빔(L11)과 광 빔(L12)의 광로 길이 차를 이용해서, 레이저 광(L13)의 펄스 폭을 늘린다.
그리고 또한, 다시 제1의 빔 스플리터(31)에 입사한 광 빔(L12)의 일부는, 제1의 빔 스플리터(31)를 투과한다. 제1의 빔 스플리터(31)를 투과한 광 빔(L12)은, 미러(32)~미러(35)에 의해 반사되어서 제1의 빔 스플리터(31)에 다시 입사한다. 이처럼 광 빔(L12)의 일부는, 지연 패스를 반복하여 통과해서 광 빔(L11)과 합성된다. 광 빔(L12)의 일부는, 제1의 빔 스플리터(31)에 의한 분기와 지연 패스의 통과를 여러 번 반복한다. 광 빔(L12)은, 지연 패스를 통과한 회수만큼 지연해서 광 빔(L11)과 합성된다. 예를 들면, 지연 패스를 1회 통과한 광 빔(L12)은 광 빔 (L11)에 대해서 16nsec 지연하고, 2회 통과한 광 빔(L12)은 광 빔(L11)에 대해서 32nsec 지연한다. 또한, 지연 패스를 통과하는 광 빔(L12)의 광량은, 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 분기될 때마다 감소한다.
제1의 파형 성형부(30)는, 레이저 광(L1)의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 2개의 광 빔(L11,L12)으로 분기하는 제1의 빔 스플리터(31)를 구비하고 있다. 제1의 파형 성형부(30)는, 2개의 광 빔(L11,L12)에 광로 길이 차이에 따른 시간 지연을 제공함으로써 펄스 파형을 성형한다. 구체적으로는, 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 분기된 광 빔(L12)이, 제1의 빔 스플리터(31)에 다시 입사하기까지의 지연 패스의 통과를 반복함으로써 펄스 폭을 늘릴 수 있다.
제1의 파형 성형부(30)로부터의 레이저 광(L13)은, 1/2 파장판(37)을 투과한다. 1/2 파장판(37)은, 직교하는 편광성분 사이에 위상차를 발생시키는 복굴절 소자이며, 레이저 광(L13)의 편광 상태를 변화시킨다. 1/2 파장판(37)을 투과한 레이저 광을 레이저 광(L14)으로 한다. 광축과 직교하는 평면에 있어서, 1/2 파장판(37)의 광학축은, 제1의 방향에 대해서 45도 기울어져 있다. 따라서, 1/2 파장판(37)은, 제1 및 제2의 직선 편광성분을 각각 90° 회전시킨다. 1/2 파장판(37)은, 제1의 편광성분을 제2의 편광성분으로 변환하고, 제2의 편광성분을 제1의 편광성분으로 변환한다. 레이저 광(L14)의 편광 비율이 역전한다. 레이저 광(L13)에서의 편광 비율이 30%라고 하면, 레이저 광(L14)에서의 편광 비율은 70%(=100-30)로 되어 있다.
1/2 파장판(37)을 투과한 레이저 광(L14)은, 제2의 파형 성형부(40)에 입사한다. 제2의 파형 성형부(40)는 제1의 파형 성형부(30)와 같은 구성을 구비하고 있다. 제2의 파형 성형부(40)의 제2의 빔 스플리터(41), 및 미러(42)~미러(45)는, 각각 제1의 파형 성형부(30)의 제1의 빔 스플리터(31), 및 미러(32)~미러(35)에 대응한다. 예를 들면, 제2의 빔 스플리터(41), 미러(42)~미러(45)의 배치는, 제1의 빔 스플리터(31), 미러(32)~미러(35)의 배치와 일치한다. 제1의 파형 성형부(30)에서의 지연 패스와, 제2의 파형 성형부(40)에서의 지연 패스는, 실질적으로 같은 광로 길이가 된다. 미러(42)~미러(45)는, 전(全)반사 미러이며, 광축에 대해서 45도 기울어져 있다.
제2의 빔 스플리터(41)는, 제1의 빔 스플리터(31)와 같은 비편광 빔 스플리터를 이용할 수 있다. 따라서, 제2의 빔 스플리터(41)는, 레이저 광(L14)의 일부를 투과하고 일부를 반사함으로써, 레이저 광(L14)을 2개의 광 빔(L15,L16)으로 분기한다. 그리고, 제2의 빔 스플리터(41)에 의해 반사된 광 빔(L16)은, 미러(42)~45로 반사된 후, 다시 제2의 빔 스플리터(41)에 입사한다. 제2의 빔 스플리터(41)는, 미러(45)에 의해 반사된 광 빔(L16)을 제2의 빔 스플리터(41)를 투과한 광 빔(L15)과 합성한다. 2개의 광 빔(L15,L16)에는, 미러(42)~미러(45)의 지연 패스의 광로 길이에 따른 지연 시간이 주어진다.
이와 같이, 제2의 파형 성형부(40)는, 레이저 광(L14)의 일부를 반사하고 일부를 투과함으로써 2개의 광 빔(L15,L16)으로 분기한다. 제2의 파형 성형부(40)의 구성은, 제1의 파형 성형부(30)와 같으므로 상세한 설명을 생략한다. 제2의 파형 성형부(40)는, 2개의 광 빔(L15,L16)에 광로 길이 차이에 따른 시간 지연을 제공함으로써 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형한다. 구체적으로는, 제2의 빔 스플리터(41)에 의해 분기된 후, 제2의 빔 스플리터(41)에 다시 입사하기까지의 지연 패스의 통과를 반복함으로써 펄스 폭을 늘릴 수 있다.
그리고, 제2의 파형 성형부(40)로부터의 레이저 광이 도 1의 레이저 광(L2)가 되어 미러(12)에 입사한다. 레이저 광(L2)은, 프로젝션 렌즈(13)를 통해서 실리콘 막(101)에 조사된다.
제1의 빔 스플리터(31)와 제2의 빔 스플리터(41)는, 같은 편광 특성을 가지고 있다. 제1의 빔 스플리터(31)와 제2의 빔 스플리터(41)의 투과율, 및 반사율의 편광 특성은 동일하게 되어 있다. 제1의 빔 스플리터(31)와 제2의 빔 스플리터(41) 사이에서, 제1의 편광성분에 대한 분기비가 동일하게 되어 있다. 제1의 빔 스플리터(31)와 제2의 빔 스플리터(41) 사이에서, 제2의 편광성분에 대한 분기비가 동일하게 되어 있다. 예를 들면, 제1의 편광성분에 대해서, 제1의 빔 스플리터(31)와 제2의 빔 스플리터(41)의 투과율은 동일하게 되어 있다. 제2의 편광성분에 대해서, 제1의 빔 스플리터(31)와 제2의 빔 스플리터(41)의 투과율은 동일하게 되어 있다. 그리고 또한, 제2의 파형 성형부(40)에 있어서의 지연 패스는, 제1의 파형 성형부(30)에서의 지연 패스와 같은 광로 길이가 되어 있다.
따라서, 제2의 파형 성형부(40)는, 제1의 파형 성형부(30)와 마찬가지로, 펄스 폭을 늘릴 수 있다. 그리고 또한, 제1의 파형 성형부(30)와 제2의 파형 성형부(40) 사이에는, 1/2 파장판(37)이 배치되어 있다. 따라서, 제1의 파형 성형부(30)에서의 제1의 편광성분 및 제2의 편광성분이 제2의 파형 성형부(40)에서는 바뀐다. 즉, 제1의 파형 성형부(30)에서의 제1의 편광성분이 제2의 파형 성형부(40)에서는 제2의 편광성분이 된다. 제1의 파형 성형부(30)에서의 제2의 편광성분이 제2의 파형 성형부(40)에서는 제1의 편광성분이 된다.
레이저 광(L1)의 펄스 파형이 제1의 파형 성형부(30), 및 제2의 파형 성형부 (40)에서 성형됨으로써, 기판(100)에 대한 S 편광성분과 P 편광성분에는, 같은 시간 지연이 주어진다. 기판(100)에 조사되는 레이저 광(L2)에 있어서, S 편광성분의 펄스 형상과, P 편광성분의 펄스 형상이 같아진다. 이와 같이, 제1의 파형 성형부(30), 1/2 파장판(37), 및 제2의 파형 성형부(40)를 이용함으로써, 레이저 광(L1)의 직교하는 편광성분에 대해서, 같은 시간 지연을 줄 수 있다.
도 3은, 본 실시의 형태에서의 파형 성형 장치(20)에 의해 성형된 펄스 파형을 나타내는 그래프이다. 도 4는, 비교 예에 따른 파형 정형 장치에서 성형된 펄스 파형을 나타내는 그래프이다. 비교 예로서는, 특허문헌 1의 도 2에 개시된 파형 성형 장치로 사용하고 있다. 도 3, 도 4에서, 가로축은 시간, 세로축은 레이저 광 강도를 나타내고 있다. 또한, 도 3, 도 4에 있어서, W1이 P 편광성분, 즉 라인 빔의 짧은 쪽 방향과 평행한 직선 편광성분을 나타내고, W2가 S 편광성분, 즉 라인 빔의 긴쪽 방향과 평행한 직선 편광성분을 나타낸다. 또한, 도 3, 도 4에서는, 펄스 에너지로 S 편광성분과 P 편광성분의 강도가 규격화되어 있다. 즉, 1펄스에서의 S 편광성분과 P 편광성분의 면적이 일치하도록 S 편광성분과 P 편광성분의 적어도 한쪽에 일정한 계수를 곱함으로써 빛의 강도가 규격화되어 있다.
본 실시의 형태에 따른 파형 성형 장치(20)를 이용함으로써, 비정질 실리콘 막(101a)에 조사되는 레이저 광의 편광 비율의 시간 변화를 작게 할 수 있다. 즉, 펄스 파형에 있어서 S 편광성분과 P 편광성분의 편광 비율의 변동이 작아지고 있다. 용융, 결정화의 프로세스에 있어서, 편광에 대한 영향을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 조사 불균일을 저감할 수 있다. 예를 들면, 기판(100)을 이동하면서, 펄스 레이저 광이 기판(100)에 조사된다. 따라서, 조사 위치마다 편광 비율이 크게 달라져버리면, 결정 상태에 불균일이 생길 우려가 있다. 이에 대해서, 본 실시의 형태에 따르면, 결정 상태에 불균일이 생기는 것을 억제할 수 있다.
본 실시의 형태에 따르면, S 편광성분과 P 편광성분의 강도 차이(이하, 편광비 차이라 함)를 상시 12% 이하로 할 수 있다. 예를 들면, 도 3에서는, 최대의 편광비 차이가 10%로 되어 있다. 즉, 도 3에서는, 펄스의 어느 타이밍에 있어서도, S 편광성분과 P 편광성분의 강도 차이가 10% 이하로 되어 있다. 도 4에서는, 최대의 편광비 차이가 22%로 되어 있다. 이와 같이, 레이저 펄스에서의 S 편광성분과 P 편광성분의 강도 차이인 편광비 차이를 작게 할 수 있다.
도 5는, 도 3, 및 도 4의 펄스 파형에서의 조사 불균일의 평가 결과를 나타내는 도면이다. 도 3의 펄스 파형에서의 평가 결과를 P1으로 하고, 도 4의 펄스 파형에서의 평가 결과를 P2로 하고 있다. 도 5의 가로축은, 레이저 광의 조사 에너지 밀도이며, 세로축은 불균일 스코어(unevenness scores)이다. 불균일 스코어는, 결정화된 폴리실리콘 막(101b)의 불균일을 평가한 값이며, 작을수록 불균일이 작은 것을 나타낸다. 도 5에서는, 레이저 광의 조사 에너지 밀도를 430mJ/㎠~455mJ/㎠ 범위에서 5mJ/㎠씩 변화시킨 결과를 나타내고 있다.
평가 결과 P1에 나타내는 바와 같이, 파형 성형 장치(20)에서 성형된 펄스 레이저 광을 이용함으로써, 440mJ/㎠~450mJ/㎠에서의 범위로 낮은 불균일 스코어를 얻을 수 있다. 즉, 프로세스 중에 펄스 레이저 광의 조사 에너지가 변동한 경우에도, 폴리실리콘 막(101b)의 결정 구조의 불균일을 억제할 수 있다. 한편, 평가 결과 P2에서는, 불균일 스코어가 작아지는 조사 에너지 밀도가 435mJ/㎠ 밖에 없다. 따라서, 비교 예에서는 조사 에너지 변동에 대한 프로세스 마진(process margin)이 작아져버린다.
본 실시의 형태에 따르면, 용융, 결정화의 프로세스에 있어서, 조사 에너지 밀도에 대한 마진을 넓힐 수 있다. 보다 균일한 결정 구조를 갖는 폴리실리콘 막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 성능 향상에 이바지할 수 있다.
또한, 레이저 광(L2)에 있어서, P 편광성분을 S 편광성분보다도 높게 하는 것이 바람직하다. 즉, 레이저 광(L2)에서의 편광 비율을 50%이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 레이저 광(L2)의 조사 대상은 비정질 실리콘 막(101a)을 갖춘 기판(100)에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기의 파형 성형 장치(20)는, 레이저 어닐링 장치 이외의 레이저 조사 장치에 적용 가능하다.
실시의 형태 2.
본 실시의 형태에 관해서, 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은, 파형 성형 장치(20)의 구성을 나타내는 것이다. 또한, ELA장치(1)의 기본적인 구성은, 실시의 형태 1과 동일하므로 적절하게 설명을 생략한다. 본 실시의 형태에서는, 제1의 파형 성형부(30)와 제2의 파형 성형부(40)와 병렬로 배치되어 있다. 또한, 제1의 파형 성형부(30)와 제2의 파형 성형부(40)의 기본적인 구성은, 실시의 형태 1과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
본 실시의 형태에서는, 2대의 레이저 광원을 이용하고 있다. 구체적으로는, 레이저 광원(11)은, 제1의 레이저 광원(11a)과, 제2의 레이저 광원(11b)를 가지고있다. 제1의 레이저 광원(11a)과 제2의 레이저 광원(11b)은, 비슷한 레이저 발진기이다. 예를 들면, 제1의 레이저 광원(11a)과 제2의 레이저 광원(11b)은, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 엑시머 레이저(excimer laser)이며, 파장 308nm의 펄스 레이저 광을 출사한다. 제1의 레이저 광원(11a)은 발생하는 레이저 광을 레이저 광(L100)으로 하고, 제2의 레이저 광원(11b)이 발생하는 레이저 광을 레이저 광(L200)으로 한다. 레이저 광(L100)과 레이저 광(L200)은 같은 편광 비율을 가진다.
레이저 광(L100)은, 제1의 파형 성형부(30), 및 1/2 파장판(37)을 통해서 합성기(70)에 입사한다. 제1의 파형 성형부(30), 및 1/2 파장판(37)은, 실시의 형태 1의 제1의 파형 성형부(30), 및 1/2 파장판(37)과 마찬가지로 배치되어 있다. 제1의 빔 스플리터(31)는, 레이저 광(L100)을 2개의 광 빔(L111, L112)으로 분기한다. 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 반사된 광 빔(L112)은, 미러(32~35)로 반사되어서 제1의 빔 스플리터(31)에 입사한다. 따라서, 제1의 빔 스플리터(31)는, 광 빔(L112)을 제1의 빔 스플리터(31)를 투과한 광 빔(L111)과 합성한다.
제1의 빔 스플리터(31)에 의해 합성된 광 빔(L111, L112)을 레이저 광(L113)으로 한다. 레이저 광(L113)은, 1/2 파장판(37)을 투과한다. 1/2 파장판(37)을 투과한 레이저 광(L113)을 레이저 광 L114로 한다. 레이저 광 L114은, 합성기(70)로 입사한다.
제1의 파형 성형부(30)는, 2개의 광 빔(L111, L112)에 광로 길이 차이에 따른 시간 지연을 제공함으로써 펄스 파형을 성형한다. 구체적으로는, 제1의 빔 스플리터(31)에 의해 분기된 광 빔(L112)이, 제1의 빔 스플리터(31)에 다시 입사하기까지의 지연 패스의 통과를 반복함으로써 펄스 폭을 늘릴 수 있다.
레이저 광(L200)은, 1/2 파장판(47), 및 제2의 파형 성형부(40)를 통해서 합성기(70)에 입사한다. 1/2 파장판(47)이 제2의 파형 성형부(40)의 앞단에 배치되어 있다. 도 6의 1/2 파장판(47), 및 제2의 파형 성형부(40)의 배치는, 도 2의 1/2 파장판(37)과 제2의 파형 성형부(40)의 배치와 같아진다.
1/2 파장판(47)은, 레이저 광(L200)의 편광 상태를 변화시킨다. 1/2 파장판 (47)을 투과한 레이저 광(L200)을 레이저 광(L210)으로 한다. 1/2 파장판(47)은, 1/2 파장판(37)과 마찬가지로 되어 있다. 즉, 레이저 광(L200)의 광축과 직교하는 평면에 있어서 1/2 파장판(47)의 광학축은, 제1의 방향에 대해서 45도 기울어져 있다. 1/2 파장판(47)은, 제1의 편광성분을 제2의 편광성분으로 변환하고, 제2의 편광성분을 제1의 편광성분으로 변환한다. 레이저 광(L200)과 레이저 광(L210)의 편광 비율은 역전한다. 레이저 광(L100)과 레이저 광(L200)의 편광 비율이 같은 경우, 레이저 광(L210)의 편광 비율={1-(레이저 광(L100)의 편광 비율)}이 된다. 예를 들면, 레이저 광(L100)에서의 편광 비율이 30%라고 하면, 레이저 광(L210)의 편광 비율은 70%가 된다.
제2의 빔 스플리터(41)는, 레이저 광(L210)을 2개의 광 빔(L211, L212)으로 분기한다. 제2의 빔 스플리터(41)에 의해 반사된 광 빔(L212)은, 미러(42~45)로 반사해서, 제2의 빔 스플리터(41)에 입사한다. 따라서, 제2의 빔 스플리터(41)는, 광 빔(L212)을 제2의 빔 스플리터(41)를 투과한 광 빔(L211)과 합성한다.
제2의 빔 스플리터(41)에 의해 합성된 광 빔(L211, L212)을 레이저 광(L213)으로 한다. 레이저 광(L213)은, 합성기(70)에 입사한다. 제2의 파형 성형부(40)는, 2개의 광 빔(L211, L212)에 광로 길이 차이에 따른 시간 지연을 제공함으로써 펄스 파형을 성형한다. 구체적으로는, 제2의 빔 스플리터(41)에 의해 분기된 광 빔(L212)이, 제2의 빔 스플리터(41)에 다시 입사하기까지의 지연 패스의 통과를 반복함으로써 펄스 폭을 늘릴 수 있다.
합성기(70)는, 빔 스플리터 등을 가지고 있으며, 레이저 광(L114)과 레이저 광(L213)을 합성한다. 광축과 직교하는 평면시에 있어서, 레이저 광(L114)과 레이저 광(L213)을 중복한다. 레이저 광(L114)과 레이저 광(L213)이 공간적으로 중복해서, 레이저 광(L2)이 된다. 구체적으로는, 레이저 광(L114)과 레이저 광(L213)이 동축의 레이저 광(L2)이 된다. 합성기(70)에서 합성된 레이저 광(L2)이, 미러(12), 및 프로젝션 렌즈(13)를 통해서 기판(100)에 조사된다(도 1 참조). 또한, 프로젝션 렌즈(13)의 앞단에서 합성기(70)가 레이저 광(L114, L213)을 합성한다고 했지만, 레이저 광(L114, L213)을 합성하는 위치는 특별히 한정되는 것은 아니다. 즉, 조사 대상물인 기판(100)에 있어서, 레이저 광(L114)의 조사 위치와 레이저 광(L213)의 조사 위치가 중복해 있으면 된다.
또한, 제1의 레이저 광원(11a)과 제2의 레이저 광원(11b)은, 동기해서 동작한다. 즉, 제1의 파형 성형부(30)에서의 레이저 광(L114)과, 제2의 파형 성형부(40)에서의 레이저 광(L213)이 같은 타이밍으로 합성기(70)에 입사한다. 기판(100)에 대해서, 레이저 광(L114)과 레이저 광(L213)이 동시에 조사된다.
이러한 구성에 의해서도, 실시의 형태 1과 마찬가지로, S 편광성분과 P 편광성분의 편광비 차이를 줄일 수 있다. 따라서, 균일하게 레이저 광(L2)을 조사할 수 있어서 조사 불균일을 줄일 수 있다. 그리고 또한, 2대의 레이저 광원(11a,11b)을 이용함으로써 레이저 광의 조사 강도를 높일 수 있다.
또한, 실시의 형태 2에서는, 2대의 레이저 광원(11a,11b)을 이용해서, 레이저 광(L100) 및 레이저 광(L200)을 발생시켰는데, 하나의 레이저 광원(11)에서의 레이저 광을 분기함으로써 2개의 레이저 광(L100, L200)을 발생시켜도 좋다. 이 경우, 편광 상태에 관계없이 일정한 분기비로 광 빔을 투과 또는 반사하는 무편광 빔 스플리터를 이용하면 된다. 예를 들면, S 편광성분과 P 편광성분 어느 쪽에 있어서도 분기비가 50:50이 되는 무편광 빔 스플리터를 이용해서, 제1 및 제2의 레이저 광을 발생시키면 된다. 이렇게 함으로써, 같은 편광 상태의 2개의 레이저 광을 발생시킬 수 있다.
그리고 또한, 3대 이상의 레이저 광원을 이용해도 좋다. 예를 들면, 도 2의 구성과 도 6의 구성을 결합시켜도 좋다. 혹은, 도 2의 구성을 2세트 설치해도 좋다. 또한, 도 6의 구성을 2세트 설치해도 좋다.
또한, 실시의 형태 1 또는 실시의 형태 2에서는, 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 파장판으로서 1/2 파장판(37,47)이 사용되고 있는데, 1/2 파장판 이외의 파장판을 사용해도 좋다. 예를 들면, 1/4 파장판을 이용해서, 레이저 광의 편광 상태를 변화시켜도 좋다. 1/2 파장판(37), 및 1/2 파장판(47)을 1/4 파장판으로 대체함으로써, 시계방향의 원형 편광과 반시계방향의 원형 편광을 마찬가지로 지연시킬 수 있다. 이 경우, 원형 편광을 직선 편광으로 되돌리기 위한 1/4 파장판을 레이저 광(L2)의 광로 중에 배치해도 좋다. 혹은, 시계방향의 원형 편광과 반시계 방향의 원형 편광을 포함한 레이저 광(L2)을 기판(100)에 조사해도 좋다.
게다가, 제1의 빔 스플리터(31), 및 제2의 빔 스플리터(41)의 방향을 조정함으로써, 1/2 파장판(37) 및 1/2 파장판(47)을 생략하는 것도 가능하다. 예컨대, 도 2 또는 도 6에 있어서, 제1의 빔 스플리터(31), 및 제2의 빔 스플리터(41) 중 어느 한쪽을 광축을 중심으로 90도 회전시킨다. 구체적으로는, 도 2에서는, 제1의 빔 스플리터(31)가 도 5의 지면 내에서의 상하방향으로 레이저 광(L1)의 일부를 반사하고, 제2의 빔 스플리터(41)가 도 5의 지면과 직교하는 방향으로 레이저 광(L14)의 일부를 반사하면 된다. 이렇게 함으로써, 제1 및 제2의 편광성분의 편광 비율을 바꿀 수 있다.
(유기 EL 디스플레이)
상기의 폴리실리콘 막을 갖는 반도체 장치는, 유기 EL(ElectroLuminescence) 디스플레이용의 TFT(Thin Film transistor) 어레이 기판에 적합하다. 즉, 폴리실리콘 막은, TFT의 소스 영역, 채널 영역, 드레인 영역을 갖는 반도체층으로서 사용된다.
이하, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치를 유기 EL 디스플레이에 적용한 구성에 관해서 설명한다. 도 7은, 유기 EL 디스플레이의 화소 회로를 간략화 해서 나타내는 단면도이다. 도 7에 나타내는 유기 EL 디스플레이(300)는, 각 화소 PX에 TFT가 배치된 액티브 매트릭스형의 표시 장치이다.
유기 EL 디스플레이(300)는, 기판(310), TFT층(311), 유기층(312), 컬러 필터층(313), 및 봉지기판(314)을 구비하고 있다. 도 17에서는, 봉지 기판(314) 측이 시인(視認)측이 되는 톱 에미션(top emission) 방식의 유기 EL 디스플레이를 나타내고 있다. 또한, 이하의 설명은, 유기 EL 디스플레이의 일 구성 예를 나타내는 것이며, 본 실시의 형태는, 이하에 설명되는 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시의 형태에 따른 반도체 장치는, 바텀 에미션(bottom emission) 방식의 유기 EL 디스플레이에 사용되고 있어도 된다.
기판(310)은, 유리 기판 또는 금속 기판이다. 기판(310)의 위에는, TFT층 (311)이 설치되어 있다. TFT층(311)은, 각 화소 PX에 배치된 TFT(311a)를 가지고 있다. 그리고 또한, TFT층(311)은, TFT(311a)에 접속되는 배선(도시생략) 등을 갖고 있다. TFT(311a), 및 배선 등이 화소 회로를 구성한다.
TFT층(311) 위에는, 유기층(312)이 설치되어 있다. 유기층(312)은, 화소 PX마다 배치된 유기 EL 발광 소자(312a)를 가지고 있다. 유기 EL 발광 소자(312a)는, 예를 들면, 양극, 정공(正孔) 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 음극이 적층된 적층 구조를 가지고 있다. 톱 에미션 방식의 경우, 양극은 금속 전극이며, 음극은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전막이다. 그리고 또한, 유기층(312)에는, 화소 PX 사이에서 유기 EL 발광 소자(312a)를 분리하기 위한 격벽(312b)이 설치되어 있다.
유기층(312) 위에는, 컬러 필터층(313)이 설치되어 있다. 컬러 필터층(313)은 컬러 표시를 행하기 위한 컬러 필터(313a)가 설치되어 있다. 즉, 각 화소 PX에는, R(적색), G(녹색), 또는 B(청색)으로 착색된 수지층이 컬러 필터(313a)로서 설치되어 있다. 유기층(312)에서 방출된 백색광은, 컬러 필터(313a)를 통과하면, RGB색의 빛으로 변환된다. 또한, 유기층(312)에, RGB의 각 색을 발광하는 유기 EL 발광 소자가 설치되어 있는 3색 방식의 경우, 컬러 필터층(313)을 생략해도 좋다.
컬러 필터층(313) 위에는, 봉지 기판(314)이 설치되어 있다. 봉지 기판(314)은 유리 기판 등의 투명 기판이며, 유기층(312)의 유기 EL 발광 소자의 열화를 방지하기 위해 설치되어 있다.
유기층(312)의 유기 EL 발광 소자(312a)에 흐르는 전류는, 화소 회로에 공급되는 표시 신호에 의해 변화한다. 따라서, 표시 화상에 따른 표시 신호를 각 화소 PX에 공급함으로써 각 화소 PX에서의 발광량을 제어할 수 있다. 이에 의해, 원하는 화상을 표시할 수 있다.
유기 EL 디스플레이 등의 액티브 매트릭스형 표시 장치에서는, 하나의 화소 PX에 하나 이상의 TFT(예를 들면, 스위칭용 TFT, 또는 구동용 TFT)가 설치되어 있다. 그리고, 각 화소 PX의 TFT에는, 소스 영역, 채널 영역, 및 드레인 영역을 갖는 반도체층이 형성되어 있다. 본 실시의 형태에 따른 폴리실리콘 막은, TFT의 반도체층에 적합하다. 즉, 상기의 제조 방법에 의해 제조한 폴리실리콘 막을 TFT 어레이 기판의 반도체 층에 사용함으로써, TFT 특성의 면내 변형(in-plane variation)을 억제할 수 있다. 따라서, 표시 특성이 우수한 표시 장치를 높은 생산성으로 제조할 수 있다.
(반도체 장치의 제조 방법)
본 실시의 형태에 따른 ELA 장치를 사용한 반도체 장치의 제조 방법은, TFT 어레이 기판의 제조에 적합하다. TFT를 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 관해서, 도 7~도 15을 이용하여 설명한다. 도 8~도 15는 반도체 장치의 제조 공정을 나타내는 공정 단면도이다. 이하의 설명에서는, 역 스태거드(inverted staggered)형의 TFT를 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 관해서 설명한다.
먼저, 도 8에 나타내는 바와 같이, 유리 기판(401) 위에, 게이트 전극(402)을 형성한다. 또한, 유리 기판(401)은, 상기한 기판(100)에 상당한다. 게이트 전극 (402)은, 예를 들면, 알루미늄 등을 포함한 금속 박막을 사용할 수 있다. 유리 기판(401) 위에 스퍼터링법이나 증착법에 의해 금속 박막을 성막한다. 그리고, 금속 박막을 포토리소그래피(photolithography)에 의해 패터닝함으로써 게이트 전극(402)이 형성된다. 포토리소그래피법에서는, 레지스트 도포, 노광, 현상, 에칭, 레지스트 박리 등의 처리가 행해진다. 또한, 게이트 전극(402)의 패터닝과 같은 공정에서 각종의 배선 등을 형성해도 좋다.
이어서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극(402) 위에, 게이트 절연막(403)을 형성한다. 게이트 절연막(403)은, 게이트 전극(402)을 덮도록 형성된다. 그리고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 게이트 절연막(403) 위에, 비정질 실리콘 막(404)을 형성한다. 비정질 실리콘 막(404)은, 게이트 절연막(403)을 통해서 게 이트 전극(402)과 중복하도록 배치되어 있다.
게이트 절연막(403)은, 질화 실리콘 막(SiNx), 산화 실리콘 막(SiO2막), 또는 이들의 적층막 등이다. 구체적으로는, CVD(Chemical Vapor Deposition) 법에 의해 게이트 절연막(403)과 비정질 실리콘 막(404)을 연속 성막한다.
그리고, 비정질 실리콘 막(404)에 레이저 광(L1)을 조사함으로써, 도 11에 나타내는 바와 같이, 폴리실리콘 막(405)을 형성한다. 즉, 도 1 등에서 나타낸 ELA 장치(1)에 의해 비정질 실리콘 막(404)을 결정화 한다. 이에 따라, 실리콘이 결정화한 폴리실리콘 막(405)이 게이트 절연막(403) 상에 형성된다. 폴리실리콘 막(405)은, 상기한 폴리실리콘 막(101b)에 상당한다.
이때, 본 실시의 형태에 따른 검사 방법에 의해, 폴리실리콘 막(405)이 검사되고 있다. 폴리실리콘 막(405)이 소정의 기준을 충족하지 못하는 경우, 폴리실리콘 막(405)에 다시 레이저 광이 조사된다. 따라서, 폴리실리콘 막(405)의 특성을 보다 균일하게 할 수 있다. 면내 변형을 억제할 수 있기 때문에, 표시 특성이 우수한 표시 장치를 높은 생산성으로 제조할 수 있다.
또한, 도시를 생략하지만, 폴리실리콘 막(405)을 포토리소그래피법에 의해 패터닝한다. 또한, 이온 주입법 등에 의해 폴리실리콘 막(405)에 불순물을 도입해도 좋다.
그 후, 도 12에 나타내는 바와 같이, 폴리실리콘 막(405) 위에, 층간 절연막 (406)을 형성한다. 층간 절연막(406)에는, 폴리실리콘 막(405)을 노출하기 위한 컨택트 홀(contact hole)(406a)이 설치되어 있다.
층간 절연막(406)은, 질화실리콘 막(SiNx), 산화실리콘 막(SiO2막), 또는 이들의 적층막 등이다. 구체적으로는, CVD법에 의해 층간 절연막(406)을 성막한다. 그리고, 포토리소그래피법에 의해 층간 절연막(406)을 패터닝함으로써 컨택트 홀(406a)이 형성된다.
이어서, 도 13에 나타내는 바와 같이, 층간 절연막(406) 위에, 소스 전극(407a), 및 드레인 전극(407b)을 형성한다. 소스 전극(407a), 및 드레인 전극 (407b)은, 컨택트 홀(406a)을 덮도록 형성된다. 즉, 소스 전극(407a), 및 드레인 전극(407b)은, 컨택트 홀(406a) 내에서 층간 절연막(406) 위까지 형성된다. 따라서, 컨택트 홀(406a)을 통해서, 소스 전극(407a), 및 드레인 전극(407b)은, 폴리실리콘 막(405)과 전기적으로 접속된다.
이에 따라, TFT(410)가 형성된다. TFT(410)는, 상기한 TFT(311a)에 상당한다. 폴리실리콘 막(405)에 있어서, 게이트 전극(402)과 중복하는 영역이 채널 영역(405c)이 된다. 폴리실리콘 막(405)에 있어서, 채널 영역(405c)보다도 소스 전극(407a) 측이 소스 영역(405a)이 되고, 드레인 전극(407b) 측이 드레인 영역(405b)이 된다.
소스 전극(407a), 및 드레인 전극(407b)은, 알루미늄 등을 포함한 금속 박막에 의해 형성되어 있다. 층간 절연막(406) 위에, 스퍼터링법이나 증착법에 의해 금속 박막을 성막한다. 그리고, 금속 박막을 포토리소그래피에 의해 패터닝함으로써, 소스 전극(407a), 및 드레인 전극(407b)이 형성된다. 또한, 소스 전극(407a), 및 드레인 전극(407b)의 패터닝과 같은 공정에서, 각종의 배선을 형성해도 좋다.
그리고, 도 14에 나타내는 바와 같이, 소스 전극(407a), 및 드레인 전극(407b) 위에 평탄화 막(408)을 형성한다. 평탄화 막(408)은, 소스 전극(407a), 및 드레인 전극(407b)을 덮도록 형성된다. 그리고 또한, 평탄화 막(408)에는, 드레인 전극(407b)을 노출하기 위한 컨택트 홀(408a)이 설치되어 있다.
평탄화 막(408)은, 예를 들면, 감광성 수지막에 의해 형성되어 있다. 소스 전극(407a), 및 드레인 전극(407b) 상에 감광성 수지막을 도포해서 노광, 현상한다. 이에 따라, 컨택트 홀(408a)을 갖는 평탄화 막(408)을 패터닝할 수 있다.
그리고, 도 15에 나타낸 바와 같이, 평탄화 막(408) 위에, 화소 전극(409)을 형성한다. 화소 전극(409)은, 콘택트 홀(408a)을 덮도록 형성된다. 즉, 화소 전극(409)은, 컨택트 홀(408a) 내에서 평탄화 막(408) 위까지 형성된다. 따라서, 컨택트 홀(408a)을 통해서 화소 전극(409)은, 드레인 전극(407b)과 전기적으로 접속된다.
화소 전극(409)은, 투명 도전막 또는 알루미늄 등을 포함하는 금속 박막에 의해 형성된다. 평탄화 막(408) 위에 스퍼터링법 등에 의해 도전막(투명 도전막, 또는 금속 박막)을 성막한다. 그리고, 포토리소그래피법에 의해 도전막을 패터닝한다. 이로 인해 평탄화 막(408) 상에 화소 전극(409)이 형성된다. 유기 EL 디스플레이의 구동용 TFT의 경우, 화소 전극(409) 위에, 도 16에 나타낸 바와 같은 유기 EL 발광 소자(312a), 컬러 필터(CF)(313a) 등이 형성된다. 또한, 톱 에미션 방식의 유기 EL 디스플레이의 경우, 화소 전극(409)은, 반사율이 높은 알루미늄이나 은 등을 포함한 금속 박막에 의해 형성된다. 또한, 바텀 에미션 방식의 유기 EL 디스플레이의 경우, 화소 전극(409)은, ITO 등의 투명 도전막에 의해 형성된다.
이상, 역 스태거드형의 TFT의 제조 공정을 설명했는데, 본 실시의 형태에 따른 제조 방법을 역 스태거드형의 TFT의 제조에 적용해도 좋다. 물론, TFT의 제조 방법은, 유기 EL 디스플레이용의 TFT의 제조에 한정되는 것은 아니고, LCD(Liquid Crystal Display)용의 TFT의 제조에 적용할 수도 있다.
그리고 또한, 상기의 설명에서는, 본 실시의 형태에 따른 레이저 어닐링 장치가, 비정질 실리콘 막에 레이저 광을 조사해서 폴리실리콘 막을 형성하는 것으로서도 설명했지만, 비정질 실리콘 막에 레이저 광을 조사해서 마이크로크리스탈 실리콘 막을 형성하는 것이어도 좋다. 그리고 또한, 어닐링을 수행하는 레이저 광은 엑시머 레이저에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시의 형태에 따른 방법은, 실리콘 막 이외의 박막을 결정화하는 레이저 어닐링 장치에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 비정질 막에 레이저 광을 조사해서 결정화 막을 형성하는 레이저 어닐링 장치라면, 본 실시의 형태에 따른 방법은 적용 가능하다. 본 실시의 형태에 따른 레이저 어닐링 장치에 의하면, 결정화 막을 갖는 기판을 적절하게 검사할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시의 형태에 한정되는 것은 아니며, 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 변경하는 것이 가능하다.
이 출원은, 2019년 4월 16일에 출원된 일본 특허출원 제2019-77707를 기초로하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 여기에 포함한다.
1; ELA 장치
11; 레이저 광원
11a; 제1의 레이저 광원
11b; 제2의 레이저 광원
12; 미러(Mirror)
13; 프로젝션 렌즈(Projection lens)
20; 파형 성형 장치
30; 제1의 파형 성형부
31; 제1의 빔 스플리터(beam splitter)
32~35; 미러
37; 1/2 파장판(Half-wave plate)
40; 제2의 파형 성형부
41; 제2의 빔 스플리터
42~45; 미러
47; 1/2 파장판
100; 기판
101; 실리콘 막
101a; 비정질 실리콘 막
101b; 폴리실리콘 막
300; 유기 EL 디스플레이
310; 기판
311; TFT층
311a; TFT
312; 유기층
312a; 유기 EL 발광 소자
312b; 격벽
313; 컬러 필터층
313a; 컬러 필터(CF)
314; 봉지 기판(Sealing substrate)
401; 유리 기판
402; 게이트 전극
403; 게이트 절연막
404; 비정질 실리콘 막
405; 폴리실리콘 막
406; 층간 절연막
407a; 소스 전극(Source electrode)
407b; 드레인 전극(Drain electrode)
408; 평탄화 막
409; 화소 전극
410; TFT
PX; 화소

Claims (21)

  1. 펄스 레이저 광을 발생시키는 레이저 광원과,
    상기 펄스 레이저 광을 분기(分岐)하는 제1의 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연(遲延)을 제공함으로써 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 제1의 파형 성형부와,
    상기 제1의 파형 성형부로부터의 상기 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 파장판(波長板)과,
    상기 파장판으로부터의 상기 펄스 레이저 광을 분기하는 제2의 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 제2의 파형 성형부를, 구비한 레이저 조사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 빔 스플리터가 상기 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 펄스 레이저 광이 제1의 광 빔과 제2의 광 빔으로 분기되고,
    상기 제1의 파형 성형부는, 상기 제2의 광 빔의 광로 길이가 상기 제1의 광 빔의 광로 길이보다도 길어지도록 상기 제2의 광 빔을 반사하는 복수의 미러를 구비하고,
    상기 제1의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제2의 광 빔을 상기 제1의 광빔과 합성하고,
    상기 제2의 빔 스플리터가 상기 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 펄스 레이저 광이 제3의 광 빔과 제4의 광빔으로 분기되고,
    상기 제2의 파형 성형부는, 상기 제4의 광 빔의 광로 길이가 상기 제3의 광빔의 광로 길이보다도 길어지도록 상기 제4의 광 빔을 반사하는 복수의 미러를 구비하고,
    상기 제2의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제4의 광빔을 상기 제3의 광 빔과 합성하는 레이저 조사 장치.
  3. 제1의 펄스 레이저 광 및 제2의 펄스 레이저 광을 발생시키는 레이저 광원과,
    상기 제1의 펄스 레이저 광을 분기하는 제1의 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 제1의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 제1의 파형 성형 부와,
    상기 제1의 파형 성형부로부터의 상기 제1의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 제1의 파장판과,
    상기 레이저 광원으로부터의 상기 제2의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 제2의 파장판과,
    상기 제2의 파장판으로부터의 상기 제2의 펄스 레이저 광을 분기하는 제2의 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 제2의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 제2의 파형 성형부와,
    상기 제1의 파장판으로부터의 제1의 펄스 레이저 광과, 상기 제2의 파형 성형부로부터의 제2의 펄스 레이저 광을 합성하는 합성기를 구비한, 레이저 조사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1의 빔 스플리터가 상기 제1의 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 제1의 펄스 레이저 광이 제1의 광 빔과 제2의 광 빔으로 분기되고,
    상기 제1의 파형 성형부는, 상기 제2의 광 빔의 광로 길이가 상기 제1의 광 빔의 광로 길이보다도 길어지도록, 상기 제2의 광 빔을 반사하는 복수의 미러를 구비하고,
    상기 제1의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제2의 광 빔을 상기 제1의 광 빔과 합성하고,
    상기 제2의 빔 스플리터가 상기 제2의 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 제2의 펄스 레이저 광이 제3의 광 빔과 제4의 광 빔으로 분기되고,
    상기 제2의 파형 성형부는, 상기 제4의 광 빔의 광로 길이가 상기 제3의 광빔의 광로 길이보다도 길어지도록, 상기 제4의 광 빔을 반사하는 복수의 미러를 구비하고,
    상기 제2의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제4의 광 빔을 상기 제3의 광 빔과 합성하는 레이저 조사 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    대상물에 조사되는 펄스 레이저 광에 있어서, P 편광성분과 S 편광성분의 강도를 펄스 에너지(pulse energy)로 규격화한 경우에, 상기 P 편광성분과 상기 S 편광성분의 강도의 차이가 12% 이하로 되어 있는 레이저 조사 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    대상물에 조사되는 펄스 레이저 광을 라인 빔(line beam)으로 변환하는 수단을 더 구비한 레이저 조사 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    대상물에 대한 펄스 레이저 광의 조사 위치를 바꾸면서 펄스 레이저 광을 비정질 막에 조사해 감으로써, 상기 비정질 막을 결정화해서 결정화 막을 형성하는 레이저 조사 장치.
  8. (A)펄스 레이저 광을 발생시키는 단계와,
    (B)제1의 빔 스플리터에 의해 상기 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와,
    (C)상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써, 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와,
    (D)(C)단계 후에, 파장판에 의해 상기 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와,
    (E)제2의 빔 스플리터에 의해, 상기 파장판으로부터의 상기 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와,
    (F)상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써, 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계를, 구비한 레이저 조사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    (B)단계에서는,
    상기 제1의 빔 스플리터가 상기 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 펄스 레이저 광이 제1의 광 빔과 제2의 광 빔으로 분기되고,
    (C)단계에서는,
    상기 제2의 광 빔의 광로 길이가 상기 제1의 광 빔의 광로 길이보다도 길어지도록, 상기 제2의 광 빔이 복수의 미러에 의해 반사되고,
    상기 제1의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제2의 광 빔을 상기 제1의 광 빔과 합성하고,
    (E)단계에서는,
    상기 제2의 빔 스플리터가 상기 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 펄스 레이저 광이 제3의 광 빔과 제4의 광 빔으로 분기되고,
    (F)단계에서는,
    상기 제4의 광 빔의 광로 길이가 상기 제3의 광 빔의 광로 길이보다도 길어지도록, 상기 제4의 광 빔이 복수의 미러에 의해 반사되고,
    상기 제2의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제4의 광 빔을 상기 제3의 광 빔과 합성하는 레이저 조사 방법.
  10. (a)제1의 펄스 레이저 광, 및 제2의 펄스 레이저 광을 발생시키는 단계와,
    (b)제1의 빔 스플리터에 의해 상기 제1의 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와,
    (c)상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써, 상기 제1의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와,
    (d)(c)단계 후에, 제1의 파장판에 의해 상기 제1의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와,
    (e)제2의 파장판에 의해 제2의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와,
    (f)(e)단계 후에, 제2의 빔 스플리터에 의해 상기 제2의 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와,
    (g)상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써, 상기 제2의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와,
    (h)상기 펄스 파형이 성형된 제1 및 제2의 펄스 레이저 광을 합성하는 단계를, 구비한 레이저 조사 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    (b)단계에서는,
    상기 제1의 빔 스플리터가 상기 제1의 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 제1의 펄스 레이저 광이 제1의 광 빔과 제2의 광 빔으로 분기되고,
    (c)단계에서는,
    상기 제2의 광 빔의 광로 길이가 상기 제1의 광 빔의 광로 길이보다도 길어지도록, 상기 제2의 광 빔이 복수의 미러에 의해 반사되고,
    상기 제1의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제2의 광 빔을 상기 제1의 광 빔과 합성하고,
    (f)단계에서는,
    상기 제2의 빔 스플리터가 상기 제2의 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 제2의 펄스 레이저 광이 제3의 광 빔과 제4의 광 빔으로 분기되고,
    (g)단계에서는,
    상기 제4의 광 빔의 광로 길이가 상기 제3의 광 빔의 광로 길이보다도 길어지도록, 상기 제4의 광 빔이 복수의 미러에 의해 반사되고,
    상기 제2의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제4의 광 빔을 상기 제3의 광 빔과 합성하는 레이저 조사 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    대상물에 조사되는 펄스 레이저 광에 있어서, P 편광성분과 S 편광성분의 강도를 펄스 에너지로 규격화 한 경우에, 상기 P 편광성분과 상기 S 편광성분의 강도의 차이가 12% 이하로 되어 있는 레이저 조사 방법.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    펄스 레이저 광을 라인 빔으로 변환해서, 대상물에 조사하는 레이저 조사 방법.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    대상물에 대한 펄스 레이저 광의 조사 위치를 바꾸면서 펄스 레이저 광을 비정질 막에 조사해 감으로써, 비정질 막을 결정화 해서 결정화 막을 형성하는 레이저 조사 방법.
  15. (S1)기판 상에 비정질 막을 형성하는 단계와,
    (S2)상기 비정질 막을 결정화해서 결정화 막을 형성하도록, 펄스 레이저 광을 상기 비정질 막에 조사하는 단계를, 구비한 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    (S2)의 단계는,
    (SA)펄스 레이저 광을 발생시키는 단계와,
    (SB)제1의 빔 스플리터에 의해, 상기 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와,
    (SC)상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와,
    (SD)(SC)단계 후에, 파장판에 의해 상기 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와,
    (SE)제2의 빔 스플리터에 의해, 상기 파장판으로부터의 상기 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와,
    (SF)상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써, 상기 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계를 구비한, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    (SB)단계에서는,
    상기 제1의 빔 스플리터가 상기 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 펄스 레이저 광이 제1의 광 빔과 제2의 광 빔으로 분기되고,
    (SC)단계에서는,
    상기 제2의 광 빔의 광로 길이가 상기 제1의 광 빔의 광로 길이보다도 길어지도록, 상기 제2의 광 빔이 복수의 미러에 의해 반사되고,
    상기 제1의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러로 반사된 상기 제2의 광 빔을 상기 제1의 광 빔과 합성하고,
    (SE)단계에서는,
    상기 제2의 빔 스플리터가 상기 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 펄스 레이저 광이 제3의 광 빔과 상기 제4의 광 빔으로 분기되고,
    (SF)단계에서는,
    상기 제4의 광 빔의 광로 길이가 상기 제3의 광 빔의 광로 길이보다 길어지도록 상기 제4의 광 빔이 복수의 미러에 의해 반사되고,
    상기 제2의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제4의 광 빔을 상기 제3의 광 빔과 합성하는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. (S1)기판 상에 비정질 막을 형성하는 단계와,
    (S2)상기 비정질 막을 결정화 해서 결정화 막을 형성하도록 펄스 레이저 광을 상기 비정질 막에 조사하는 단계를, 구비한 반도체 장치의 제조 방법이며,
    (S2)단계는,
    (sa)제1의 펄스 레이저 광, 및 제2의 펄스 레이저 광을 발생시키는 단계와,
    (sb)제1의 빔 스플리터에 의해, 상기 제1의 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와,
    (sc)상기 제1의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써, 상기 제1의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와,
    (sd)(sc)단계 후에, 제1의 파장판에 의해 상기 제1의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와,
    (se)제2의 파장판에 의해 제2의 펄스 레이저 광의 편광 상태를 변화시키는 단계와,
    (sf)(se)단계 후에, 제2의 빔 스플리터에 의해 상기 제2의 펄스 레이저 광을 2개의 광 빔으로 분기하는 단계와,
    (sg)상기 제2의 빔 스플리터에 의해 분기된 상기 2개의 광 빔에 광로 길이 차이에 따른 지연을 제공함으로써, 상기 제2의 펄스 레이저 광의 펄스 파형을 성형하는 단계와,
    (sh)상기 펄스 파형이 성형된 제1 및 제2의 펄스 레이저 광을 합성하는 단계를, 구비한 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    (sb)단계에서는,
    상기 제1의 빔 스플리터가 상기 제1의 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 제1의 펄스 레이저 광이 제1의 광 빔과 제2의 광 빔으로 분기되고,
    (sc)단계에서는,
    상기 제2의 광 빔의 광로 길이가 상기 제1의 광 빔의 광로 길이보다도 길어지도록, 상기 제2의 광 빔이 복수의 미러에 의해 반사되고,
    상기 제1의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러에 의해 반사된 상기 제2의 광 빔을 상기 제1의 광 빔과 합성하고,
    (sf)단계에서는,
    상기 제2의 빔 스플리터가 상기 제2의 펄스 레이저 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과함으로써, 상기 제2의 펄스 레이저 광이 제3의 광 빔과 제4의 광 빔으로 분기되고,
    (sg)단계에서는,
    상기 제4의 광 빔의 광로 길이가 상기 제3의 광 빔의 광로 길이보다도 길어지도록 상기 제4의 광 빔이 복수의 미러에 의해 반사되고,
    상기 제2의 빔 스플리터는, 상기 복수의 미러로 반사된 상기 제4의 광 빔을 상기 제3의 광 빔과 합성하는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    대상물에 조사되는 펄스 레이저 광에 있어서, P 편광성분과 S 편광성분의 강도를 펄스 에너지로 규격화 한 경우에, 상기 P 편광성분과 상기 S 편광성분의 강도의 차이가 12% 이하로 되어 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    펄스 레이저 광을 라인 빔으로 변환해서, 상기 비정질 막에 조사하는 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    (S2)단계에서는, 대상물에 대한 펄스 레이저 광의 조사 위치를 바꾸면서 펄스 레이저 광을 상기 비정질 막에 조사해 감으로써, 상기 비정질 막을 결정화해서 상기 결정화 막을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법.
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