KR20220050285A - 레이저 조사 장치와 그에 사용되는 편광 제어 모듈 및 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 광원부, 릴레이 광학계 그리고 상기 레이저 광원부와 상기 릴레이 광학계와 사이에 삽입되어 있는 제1 편광 제어 모듈을 포함하고, 상기 제1 편광 제어 모듈은 상기 레이저 광원부가 출력하는 레이저 빔을 제1 편광과 제2 편광으로 분리하여 상기 제1 편광은 그대로 통과시키고, 상기 제2 편광은 반사하는 편광 빔 스플리터, 상기 편광 빔 스플리터가 반사한 상기 제2 편광이 출력되는 면에 배치되어 있는 1/4 파장판, 상기 1/4 파장판을 중심으로 상기 편광 빔 스플리터의 반대편에 배치되어 있는 제1 반사경, 상기 편광 빔 스플리터를 중심으로 상기 1/4 파장판의 반대편에 배치되어 있고, 입광면이 상기 편광 빔 스플리터를 향하도록 배치되어 있는 직각 반사체, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 제1 편광이 출력되는 면에 설치되어 있는 제1 반파장판, 상기 직각 반사체의 출광면에 설치되어 있는 제2 반파장판을 포함하는 레이저 조사 장치.

Description

레이저 조사 장치와 그에 사용되는 편광 제어 모듈 및 방법{Laser Irradiation Apparatus and Polarization Control Module and Method Used Therein}

본 개시는 레이저 조사 장치와 그에 사용되는 편광 제어 모듈 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 비정질 규소의 결정화 등에 사용되는 레이저 조사 장치와 그에 사용되는 편광 제어 모듈 및 방법에 관한 것이다.

비정질 규소막을 결정화하여 다결정 규소막을 형성하는 방법으로 엑시머 레이저(ELA: Excimer laser annealing)나 고체 레이저(SLA: Solid laser annealing)를 조사하여 용융 후 응고시켜 결정화하는 방법이 주로 사용된다. 이 때, 레이저 빔의 에너지 균일도와 편광 상태에 따라 레이저 결정화된 다결정 규소의 정렬도 및 그레인(grain) 크기 등이 달라지고, 이에 따라 다결정 규소막의 특성(전자 이동도, Vth 산포, 순간 잔상, 텍스쳐 불량 등)이 정해진다.

이러한 레이저 결정화 방법에서는 선형 편광(P 편광, S 편광)을 갖는 2개의 레이저를 광학계를 통과시켜서 라인 빔으로 만들고 이들을 결합하여 조사하는데, 이 때 최종 조사 빔의 편광 비율이 광학계로 인해 비대칭적으로 될 수 있고, 이로 인해 수평과 수직 방향 그레인의 주기적 생성이 저해될 수 있다.

실시예들은 이러한 문제점을 해결하여, 균일하고 편광 상태를 조절할 수 있는 레이저 빔을 생성할 수 있는 편광 제어 모듈 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시예들은 결정화에 최적화된 레이점 빔을 출력하는 레이저 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시예에 따른 레이저 조사 장치는 레이저 광원부, 릴레이 광학계 그리고 상기 레이저 광원부와 상기 릴레이 광학계와 사이에 삽입되어 있는 제1 편광 제어 모듈을 포함하고, 상기 제1 편광 제어 모듈은 상기 레이저 광원부가 출력하는 레이저 빔을 제1 편광과 제2 편광으로 분리하여 상기 제1 편광은 그대로 통과시키고, 상기 제2 편광은 반사하는 편광 빔 스플리터, 상기 편광 빔 스플리터가 반사한 상기 제2 편광이 출력되는 면에 배치되어 있는 1/4 파장판, 상기 1/4 파장판을 중심으로 상기 편광 빔 스플리터의 반대편에 배치되어 있는 제1 반사경, 상기 편광 빔 스플리터를 중심으로 상기 1/4 파장판의 반대편에 배치되어 있고, 입광면이 상기 편광 빔 스플리터를 향하도록 배치되어 있는 직각 반사체, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 제1 편광이 출력되는 면에 설치되어 있는 제1 반파장판, 상기 직각 반사체의 출광면에 설치되어 있는 제2 반파장판을 포함한다.

상기 편광 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터 큐브일 수 있고, 상기 직각 반사체는 직각 프리즘일 수 있으며, 상기 제1 반파장판은 상기 편광 빔 스플리터 큐브의 출광면에 코팅되어 있는 반파장 지연층이고, 상기 제2 반파장판은 상기 직각 프리즘의 출광면에 코팅되어 있는 반파장 지연층일 수 있다. 상기 1/4 파장판은 상기 편광 빔 스플리터 큐브의 측면에 코팅되어 있는 1/4 파장 지연층이고, 상기 제1 반사경은 상기 1/4 파장 지연층 위에 코팅되어 있는 반사층일 수 있다.

상기 편광 빔 스플리터는 평면형 편광 빔 스플리터이고, 상기 직각 반사체는 상기 편광 빔 스플리터와 직각으로 배치되어 있는 반사경일 수 있다.

상기 제1 편광 제어 모듈과 거울상 대칭으로 배치되어 있는 제2 편광 제어 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 릴레이 광학계 후단에 삽탈 가능하게 설치되어 있는 편광 측정기를 더 포함할 수 있다.

상기 편광 측정기는 상기 릴레이 광학계로부터 입력되는 레이저 빔을 제1 편광과 제2 편광으로 분리하여 상기 제1 편광은 직진 통과시키고, 상기 제2 편광은 반사하는 편광 빔 스플리터, 상기 편광 빔 스플리터가 반사한 상기 제2 편광을 반사하는 반사경, 상기 편광 빔 스플리터를 직진 통과한 상기 제1 편광을 수신하는 제1 포토 다이오드, 상기 반사경에서 반사된 상기 제2 편광을 수신하는 제2 포토 다이오드를 포함할 수 있다.

상기 제1 반파장판과 상기 제2 반파장판의 광축은 상기 편광 측정기의 측정 결과에 따라 회전 가능할 수 있다.

실시예에 따른 편광 제어 모듈은 입사하는 레이저 빔을 제1 편광과 제2 편광으로 분리하여 상기 제1 편광은 그대로 통과시키고, 상기 제2 편광은 반사하는 편광 빔 스플리터, 상기 편광 빔 스플리터가 반사한 상기 제2 편광이 출력되는 면에 배치되어 있는 1/4 파장판, 상기 1/4 파장판을 중심으로 상기 편광 빔 스플리터의 반대편에 배치되어 있는 제1 반사경, 상기 편광 빔 스플리터를 중심으로 상기 1/4 파장판의 반대편에 배치되어 있고, 입광면이 상기 편광 빔 스플리터를 향하도록 배치되어 있는 직각 반사체, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 제1 편광이 출력되는 면에 설치되어 있는 제1 반파장판, 상기 직각 반사체의 출광면에 설치되어 있는 제2 반파장판을 포함할 수 있다.

실시예에 따른 레이저 빔의 편광 제어 방법은 레이저 조사 장치를 사용하여 결정화를 진행함에 있어서, 상기 편광 측정기를 사용하여 상기 릴레이 광학계가 출력하는 레이저 빔의 편광을 측정하는 단계, 측정된 레이저 빔의 P편광과 S편광의 비율이 미리 정해진 값 범위 내인지를 확인하는 단계, 상기 측정된 레이저 빔의 P편광과 S편광의 비율이 미리 정해진 값 범위를 벗어난 경우, 상기 편광 제어 모듈을 조정하여 P편광과 S편광의 비율 조정하는 단계를 포함한다.

상기 편광 제어 모듈을 조정하여 P편광과 S편광의 비율 조정하는 단계는 상기 제1 및 제2 반파장판 중의 적어도 하나의 광축을 회전시키는 단계일 수 있다.

상기 측정된 레이저 빔의 P편광과 S편광의 비율이 미리 정해진 값 범위 내인 경우, 나머지 공정 파라미터의 적정 여부를 판단하여, 적정인 경우에만 레이저 빔 조사를 통한 결정화를 진행할 수 있다.

실시예들에 따르면, 기존 레이저 조사 장치의 광학계의 구조를 변경하지 않고 편광 제어 모듈을 추가하는 것만으로 레이저 빔의 에너지 손실없이 레이저 빔의 편광을 조정할 수 있다.

또한, 최종 출력단의 레이저 빔을 측정하여 레이저 빔의 편광 상태와 에너지 등을 실시간으로 조정함으로써, 품질이 우수한 레이저 빔을 제공할 수 있다.

이러한 우수한 품질의 레이저 빔을 결정화에 사용함으로써, 특성이 우수한 다결정 규소막을 형성할 수 있다.

또한, 제어된 선형 편광의 라인 빔으로 결정화를 진행하므로 레이저 빔의 조사 횟수를 줄일 수 있고, 따라서 레이저 조사 장치의 수명을 연장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치의 부분 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈의 동작을 보여주는 개요도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치의 전체 개요도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치에서 최종단 레이저 빔의 편광을 측정하고, 편광을 제어하는 방법을 설명하기 위한 개요도이다.
도 5는 도 4의 구조에 적용되는 편광 측정기의 개요도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화 진행 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈의 개요도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈의 개요도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치의 개요도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈과 함께 사용할 수 있는 광학계들이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치의 부분 개요도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈의 동작을 보여주는 개요도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치는 한 쌍의 레이저 광원(13, 14), 빔 믹서(beam mixer)를 구성하는 반사경(23, 24, 25, 26)과 빔 스플리터(71), 편광 제어 모듈을 구성하는 반사경(26, 27), 1/4 파장판(62, 63), 편광 빔 스플리터 큐브(33, 34), 직각 프리즘(43, 44), 반파장판(55, 56, 57, 58) 등을 포함한다.

레이저 광원(13, 14)은 엑시머 레이저 또는 고체 레이저를 출력하는 장치로서 레이저 발진기와 내부 광학계를 포함할 수 있고, 대략 사각형 단면을 가지는 레이저 빔을 출력한다.

빔 믹서의 반사경(23, 24, 25, 26)과 빔 스플리터(71)는 레이저 광원(13, 14)이 출력하는 두 개의 레이저 빔 각각을 다시 둘로 나눠서 상하의 편광 제어 모듈에 전달하기 위한 광학계이다. 제1 레이저 광원(13)이 출력하는 레이저 빔은 반사경(23)에서 반사되어 빔 스플리터(71)로 입사된다. 빔 스플리터(71)는 입사하는 레이저 빔을 일부는 반사, 일부는 투과시켜서 둘로 나누고, 반사된 레이저 빔은 상부 편광 제어 모듈로 입사되고, 투과된 레이저 빔은 반사경(25)에서 반사되어 하부 편광 제어 모듈로 입사된다. 제2 레이저 광원(14)이 출력하는 레이저 빔은 두 반사경(24, 26)에서 반사되어 빔 스플리터(71)로 입사한다. 빔 스플리터(71)는 입사하는 레이저 빔을 일부는 반사, 일부는 투과시켜서 둘로 나누고, 투과된 레이저 빔은 상부 편광 제어 모듈로 입사되고, 반사된 레이저 빔은 반사경(25)에서 다시 반사되어 하부 편광 제어 모듈로 입사된다.

상부 편광 제어 모듈은 편광 빔 스플리터 큐브(33)를 중심으로 하여 상부에 1/4 파장판(63)과 반사경(26)이 차례로 배치되어 있고, 하부에 직각 프리즘(43)이 배치되어 있으며, 편광 빔 스플리터 큐브(33)와 직각 프리즘(43)의 우측(출광면측)에 반파장판(55, 56)이 배치되어 있는 구조를 가진다. 하부 편광 제어 모듈은 편광 빔 스플리터 큐브(34)를 중심으로 하여 하부에 1/4 파장판(62)과 반사경(27)이 차례로 배치되어 있고, 상부에 직각 프리즘(44)이 배치되어 있으며, 편광 빔 스플리터 큐브(34)와 직각 프리즘(44)의 우측(출광면측)에 반파장판(57, 58)이 배치되어 있는 구조를 가진다. 상부 편광 제어 모듈과 하부 편광 제어 모듈은 서로 거울상 대칭으로 배치되어 있다.

도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈의 동작을 설명한다.

편광 빔 스플리터 큐브(34)의 입사면을 통해 입사하는 레이저 빔은 P편광 성분 약 53.5% 포함하고 S편광 성분은 약 46.5% 포함한다. 편광 빔 스플리터 큐브(34)로 입사한 레이저 빔의 P편광은 그대로 직진 통과하여 반파장판(57)으로 입사하고, S편광은 편광 빔 스플리터 큐브(34)의 빗면에서 반사되어 1/4 파장판(62)으로 입사한다. 1/4 파장판(62)은 S편광을 원편광으로 변환하여 반사경(27)에 입사시키고, 반사경(27)은 원편광을 반전시켜 반사하여, 다시 1/4 파장판(62)으로 입사시킨다. 1/4 파장판(62)은 반전된 원편광을 P편광으로 변환하여 편광 빔 스플리터 큐브(34)로 입사시키고, P편광은 편광 빔 스플리터 큐브(34)를 직진 통과하여 직각 프리즘(44)에서 전반사 되어 반파장판(58)으로 입사한다. 두 반파장판(57, 58)은 그 광축의 배열 방향에 따라 입사하는 P편광을 유지하거나 S편광으로 변환하거나, 또는 P편광과 S편광을 소정의 비율로 모두 포함하는 레이저 빔으로 변환할 수 있다. 즉, 두 반파장판(57, 58)을 회전시킴으로써 출력되는 레이저 빔의 편광 상태를 조절할 수 있다. 또한, 여러 반사 과정을 거쳐 반파장판(58)으로 입사하는 레이저 빔은 반전되어 편광 빔 스플리터 큐브(34)를 직진 통과하여 반파장판(57)으로 입사하는 레이저 빔의 반전 빔이 된다. 따라서, 이들 두 빔을 결합하면 보다 균일한 에너지 분포를 가지는 레이저 빔을 얻을 수 있다. 즉, 레이저 빔의 간섭에 의한 변동(fluctuation)이나 레이저 빔의 치우침으로 인한 중심 이동 또는 레이저 윈도우 오염으로 인한 부분적 투과율 저하 등으로 인해 레이저 빔의 에너지 분포가 균일하지 않은 경우에도 레이저 빔을 둘로 나누고, 그 중 하나를 반전시킨 후 다시 합침으로서 레이저 빔의 균일성을 향상할 수 있다.

도 2는 도 1의 하부 편광 제어 모듈을 예시하고 있으나, 도 1의 상부 편광 제어 모듈도 상하 반전 배치되어 있을 뿐, 그 동작은 하부 편광 제어 모듈과 동일하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치의 전체 개요도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치는 레이저 빔을 출력하는 레이저 광원부(330), 레이저 광원부(330) 앞에 설치되어 있는 한 쌍의 편광 제어 모듈(310, 320), 편광 제어 모듈(310, 320)이 출력하는 레이저 빔들의 단면 형상을 긴 직사각형으로 변환하여 합치는 릴레이 광학계(relay optics)를 포함한다. 릴레이 광학계는 보상 감쇄부(compensator attenuator)(190), 단축 망원 렌즈(short axis telescope lens)(110, 120), 단축 콘덴서 렌즈(short axis condenser lens)(130), 마이크로 스무딩 디바이스(micro smoothing device)(140), 단축 필드 렌즈(short axis field lens)(150), 슬릿 마스크(slit mask)(160), 복수의 반사경(170, 180) 등을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치에서 최종단 레이저 빔의 편광을 측정하고, 편광을 제어하는 방법을 설명하기 위한 개요도이다.

레이저 광원(13, 14)과 빔 믹서(600)로 구성된 레이저 광원부(330)가 출력하는 레이저 빔은 편광 제어 모듈(310)과 릴레이 광학계(800)를 거쳐 최종단에 이르게 된다. 최종단의 레이저 빔은 수 밀리미터의 폭과 수백 밀리미터의 길이를 가지는 라인 빔이 되는데, 이 라인 빔의 편광 상태를 편광 측정기(500)를 사용하여 측정할 수 있다. 편광 측정기(500)는 라인 빔 측정용 카메라에 설치할 수 있다.

도 5는 도 4의 구조에 적용되는 편광 측정기의 개요도이다.

편광 측정기(500)는 편광 빔 스플리터(501), 반사경(502) 및 한 쌍의 포토 다이오드(503, 504)로 이루어질 수 있다. 라인 빔이 편광 빔 스플리터(501)에 입사하면, 편광 빔 스플리터(501)가 P편광은 직진 통과시켜 포토 다이오드(504)로 입사시키고, S편광은 반사하여 반사경(502)을 거쳐 포토 다이오드(503)로 입사시킨다. 이와 같이 라인 빔을 P편광과 S편광으로 분리하여 별도의 포토 다이오드(503, 504)에서 파워를 측정함으로써 라인 빔의 편광 상태를 확인할 수 있다. 이렇게 라인 빔의 편광 상태를 확인하여 그 조정이 필요하다고 판단되는 경우에는 편광 제어 모듈(310, 320)의 반파장판(55, 56, 57, 58)의 광축을 회전시킴으로서 라인 빔의 편광 상태를 조정할 수 있다. 이 때, 반파장판(55, 56, 57, 58)의 광축 회전은 전동 장치(도시하지 않음)를 사용하여 자동으로 수행되도록 할 수 있다. 즉, 원하는 라인 빔의 편광 상태를 레이저 조사 장치의 제어부(도시하지 않음)에 미리 입력해 놓으면, 편광 측정기(500)가 측정한 라인 빔의 편광 상태와 비교하여 그 차이를 보상하도록 전동 장치를 가동하여 반파장판(55, 56, 57, 58)의 광축을 회전시키도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화 진행 방법을 보여주는 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치는 라인 빔의 편광을 측정하여(S1), P편광과 S편광의 비율이 미리 정해진 값 범위 내인지를 확인하고(S2), P편광과 S편광의 비율이 미리 정해진 값 범위를 벗어난 경우에는 편광 제어 모듈(310, 320)의 반파장판(55, 56, 57, 58)의 광축을 회전시켜서 P편광과 S편광의 비율을 조정하고(S4) 다시 라인 빔의 편광을 측정(S1)과 이후 단계를 반복한다. P편광과 S편광의 비율이 미리 정해진 값 범위 내이면, 라인 빔의 파워 등 다른 공정 파라미터의 적정 여부를 확인하여(S3), 적정 범위 내가 아니면 공정 파라미터를 조정하고(S6) 다시 라인 빔의 편광을 측정(S1)과 이후 단계를 반복한다. 이러한 과정을 통해 라인 빔의 파워 등 다른 공정 파라미터도 적정 범위 내인 것으로 확인되면 비로소 레이저 조사를 통한 결정화를 진행한다(S7).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈의 개요도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈은 편광 빔 스플리터 큐브를 대신하여 평면형 편광 빔 스플리터(303)를 사용하고, 직각 프리즘을 대신하여 반사경(403)을 사용하여 구성할 수도 있다. 1/4 파장판(63), 반사경(26) 및 반파장판(55, 56)은 도 1의 실시예와 동일하게 적용된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈의 개요도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈은 분리된 1/4 파장판(63), 반사경(26) 및 반파장판(55, 56)을 설치하는 대신, 편광 빔 스플리터 큐브(33)의 출광면과 직각 프리즘의 출광면에 반파장 지연층(505, 506)을 코팅하고, 편광 빔 스플리터 큐브(33)의 측면에 1/4 파장 지연층(603)을 코팅하며, 그 위에 반사층(206)을 코팅하여 형성할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈을 포함하는 레이저 조사 장치의 개요도이다.

도 9의 실시예에서는 두 편광 제어 모듈(91, 92) 중 하나(91)는 가로로 배치하고, 다른 하나(92)는 세로로 배치하여, 좌우 반전된 레이저 빔과 상하 반전된 레이저 빔을 모두 생성할 수 있다. 이와 같이, 좌우 반전된 레이저 빔과 상하 반전된 레이저 빔을 모두 생성하여 결합하면, 레이저 빔의 에너지 분포를 더욱 균일하게 만들 수 있다. 이 때, 분리된 레이저 빔을 재조합하기 위하여 빔 믹서(beam mixer)나 빔 쉬프터(beam shifter) 등이 추가될 수 있다.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈과 함께 사용할 수 있는 광학계들이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편광 제어 모듈은 도 10의 반전 모듈 광학계, 도 11의 마하젠더 간섭계, 도 12의 도브 프리즘 등과 함께 사용되어 축반전 및/또는 상반전을 보완할 수 있다.

이상에서는 한 쌍의 편광 제어 모듈을 적용한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 필요에 따라 편광 제어 모듈을 하나만 적용하거나 3개 이상 적용하는 것도 가능하다. 또한, 편광 제어 모듈은 레이저 조사 장치의 광원부와 릴레이 광학계 사이에 탈착이 가능하게 설치될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

310, 320 편광 제어 모듈
26, 27 반사경
62, 63 1/4 파장판
33, 34 편광 빔 스플리터 큐브
43, 44 직각 프리즘
55, 56, 57, 58 반파장판

Claims (20)

1. 레이저 광원부,
   릴레이 광학계 그리고
   상기 레이저 광원부와 상기 릴레이 광학계와 사이에 삽입되어 있는 제1 편광 제어 모듈을 포함하고,
   상기 제1 편광 제어 모듈은
   상기 레이저 광원부가 출력하는 레이저 빔을 제1 편광과 제2 편광으로 분리하여 상기 제1 편광은 그대로 통과시키고, 상기 제2 편광은 반사하는 편광 빔 스플리터,
   상기 편광 빔 스플리터가 반사한 상기 제2 편광이 출력되는 면에 배치되어 있는 1/4 파장판,
   상기 1/4 파장판을 중심으로 상기 편광 빔 스플리터의 반대편에 배치되어 있는 제1 반사경,
   상기 편광 빔 스플리터를 중심으로 상기 1/4 파장판의 반대편에 배치되어 있고, 입광면이 상기 편광 빔 스플리터를 향하도록 배치되어 있는 직각 반사체,
   상기 편광 빔 스플리터의 상기 제1 편광이 출력되는 면에 설치되어 있는 제1 반파장판,
   상기 직각 반사체의 출광면에 설치되어 있는 제2 반파장판
   을 포함하는 레이저 조사 장치.
2. 제1항에서,
   상기 편광 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터 큐브인 레이저 조사 장치.
3. 제2항에서,
   상기 직각 반사체는 직각 프리즘인 레이저 조사 장치.
4. 제3항에서,
   상기 제1 반파장판은 상기 편광 빔 스플리터 큐브의 출광면에 코팅되어 있는 반파장 지연층이고,
   상기 제2 반파장판은 상기 직각 프리즘의 출광면에 코팅되어 있는 반파장 지연층인 레이저 조사 장치.
5. 제2항에서,
   상기 1/4 파장판은 상기 편광 빔 스플리터 큐브의 측면에 코팅되어 있는 1/4 파장 지연층이고, 상기 제1 반사경은 상기 1/4 파장 지연층 위에 코팅되어 있는 반사층인 레이저 조사 장치.
6. 제1항에서,
   상기 편광 빔 스플리터는 평면형 편광 빔 스플리터이고,
   상기 직각 반사체는 상기 편광 빔 스플리터와 직각으로 배치되어 있는 반사경인 레이저 조사 장치.
7. 제1항에서,
   상기 제1 편광 제어 모듈과 거울상 대칭으로 배치되어 있는 제2 편광 제어 모듈을 더 포함하는 레이저 조사 장치.
8. 제1항에서,
   상기 릴레이 광학계 후단에 삽탈 가능하게 설치되어 있는 편광 측정기를 더 포함하는 레이저 조사 장치.
9. 제8항에서,
   상기 편광 측정기는
   상기 릴레이 광학계로부터 입력되는 레이저 빔을 제1 편광과 제2 편광으로 분리하여 상기 제1 편광은 직진 통과시키고, 상기 제2 편광은 반사하는 편광 빔 스플리터,
   상기 편광 빔 스플리터가 반사한 상기 제2 편광을 반사하는 반사경,
   상기 편광 빔 스플리터를 직진 통과한 상기 제1 편광을 수신하는 제1 포토 다이오드,
   상기 반사경에서 반사된 상기 제2 편광을 수신하는 제2 포토 다이오드
   를 포함하는 레이저 조사 장치.
10. 제8항에서,
    상기 제1 반파장판과 상기 제2 반파장판의 광축은 상기 편광 측정기의 측정 결과에 따라 회전 가능한 레이저 조사 장치.
11. 제1항에서,
    상기 제1 반파장판과 상기 제2 반파장판은 그 광축이 회전 가능하게 설치되어 있는 레이저 조사 장치.
12. 입사하는 레이저 빔을 제1 편광과 제2 편광으로 분리하여 상기 제1 편광은 그대로 통과시키고, 상기 제2 편광은 반사하는 편광 빔 스플리터,
    상기 편광 빔 스플리터가 반사한 상기 제2 편광이 출력되는 면에 배치되어 있는 1/4 파장판,
    상기 1/4 파장판을 중심으로 상기 편광 빔 스플리터의 반대편에 배치되어 있는 제1 반사경,
    상기 편광 빔 스플리터를 중심으로 상기 1/4 파장판의 반대편에 배치되어 있고, 입광면이 상기 편광 빔 스플리터를 향하도록 배치되어 있는 직각 반사체,
    상기 편광 빔 스플리터의 상기 제1 편광이 출력되는 면에 설치되어 있는 제1 반파장판,
    상기 직각 반사체의 출광면에 설치되어 있는 제2 반파장판
    을 포함하는 편광 제어 모듈.
13. 제12항에서,
    상기 편광 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터 큐브인 편광 제어 모듈.
14. 제13항에서,
    상기 직각 반사체는 직각 프리즘인 편광 제어 모듈.
15. 제14항에서,
    상기 제1 반파장판은 상기 편광 빔 스플리터 큐브의 출광면에 코팅되어 있는 반파장 지연층이고,
    상기 제2 반파장판은 상기 직각 프리즘의 출광면에 코팅되어 있는 반파장 지연층인 편광 제어 모듈.
16. 제13항에서,
    상기 1/4 파장판은 상기 편광 빔 스플리터 큐브의 측면에 코팅되어 있는 1/4 파장 지연층이고, 상기 제1 반사경은 상기 1/4 파장 지연층 위에 코팅되어 있는 반사층인 편광 제어 모듈.
17. 제12항에서,
    상기 편광 빔 스플리터는 평면형 편광 빔 스플리터이고,
    상기 직각 반사체는 상기 편광 빔 스플리터와 직각으로 배치되어 있는 반사경인 편광 제어 모듈.
18. 제8항의 레이저 조사 장치를 사용하여 결정화를 진행함에 있어서,
    상기 편광 측정기를 사용하여 상기 릴레이 광학계가 출력하는 레이저 빔의 편광을 측정하는 단계,
    측정된 레이저 빔의 P편광과 S편광의 비율이 미리 정해진 값 범위 내인지를 확인하는 단계,
    상기 측정된 레이저 빔의 P편광과 S편광의 비율이 미리 정해진 값 범위를 벗어난 경우, 상기 편광 제어 모듈을 조정하여 P편광과 S편광의 비율 조정하는 단계
    를 포함하는 레이저 빔의 편광 제어 방법.
19. 제18항에서,
    상기 편광 제어 모듈을 조정하여 P편광과 S편광의 비율 조정하는 단계는 상기 제1 및 제2 반파장판 중의 적어도 하나의 광축을 회전시키는 단계인 레이저 빔의 편광 제어 방법.
20. 제19항에서,
    상기 측정된 레이저 빔의 P편광과 S편광의 비율이 미리 정해진 값 범위 내인 경우, 나머지 공정 파라미터의 적정 여부를 판단하여, 적정인 경우에만 레이저 빔 조사를 통한 결정화를 진행하는 레이저 빔의 편광 제어 방법.

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