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KR101024959B1 - 빔 호모지나이저, 레이저 조사장치 및 반도체 장치의제조방법 - Google Patents

빔 호모지나이저, 레이저 조사장치 및 반도체 장치의제조방법 Download PDF

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KR101024959B1
KR101024959B1 KR1020040061261A KR20040061261A KR101024959B1 KR 101024959 B1 KR101024959 B1 KR 101024959B1 KR 1020040061261 A KR1020040061261 A KR 1020040061261A KR 20040061261 A KR20040061261 A KR 20040061261A KR 101024959 B1 KR101024959 B1 KR 101024959B1
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KR
South Korea
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laser beam
optical waveguide
laser
lens
cylindrical lens
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타나카코이치로
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

원통 렌즈 어레이는 각 원통 렌즈가 같은 반경의 곡률 및 표면에서 같은 같은 정밀도를 갖도록 제조될 수 없다. 그러므로, 레이저 어닐링이 원통 렌즈 어레이를 사용하여 실행되는 경우, 원통 렌즈 어레이에 의해 분할된 빔 스폿은 같은 표면에서 완전히 중첩될 수 없다. 그 결과, 에너지가 형성되는 직사각형 빔의 에지부에서 감쇠되는 영역이 있고, 그러므로 레이저 빔의 강도 분포는 불균일하게 된다. 본 발명에서, 원통 렌즈 어레이는 광 도파로와 결합하여 사용된다. 원통 렌즈 어레이에 의해 소정의 방향으로 레이저 빔을 분할한 후, 분할된 빔은 합성되고, 그 다음 레이저 빔은 소정의 방향과 같은 방향에 작용하는 광 도파로에 입사한다. 이것은 원통 렌즈 어레이의 처리 부정확성으로 인한 레이저 빔의 강도의 변화를 교정할 수 있다.
Figure R1020040061261
원통 렌즈 어레이, 빔 호모지나이저, 광 도파로, 레이저 빔, 레이저 어닐링

Description

빔 호모지나이저, 레이저 조사장치 및 반도체 장치의 제조방법{BEAM HOMOGENIZER, LASER IRRADIATION APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시형태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시형태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시형태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예 1을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예 2를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예 3을 나타낸다.
도 7은 발명의 장점인 효과를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예 2를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예 4를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예 4를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예 4를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예 5를 나타낸다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
101,302,303,402,403,602,603: 원통렌즈 어레이
102,201,203,304,305,307,404,405,407,604,605,607,608: 볼록원통렌즈
103,202,306,406,504,606: 광도파로
301,401,501,601: 레이저 발진기
308,408,506,609: 조사면
502: 플라이 아이렌즈
503,505: 구면렌즈
본 발명은, 조사면에서의 레이저빔의 강도분포를 어떤 특정한 영역에서 균일화하는 빔 호모지나이저에 관한 것이다. 또한, 상기 레이저빔을 상기 조사면에 조사하는 레이저 조사장치에 관한 것이다. 더욱이, 상기 레이저 조사장치를 사용하여 형성한 결정성 반도체막을 사용한 반도체장치의 제작방법에 관한 것이다.
최근, 유리기판 상에 형성한 비단결정 반도체막에 레이저빔을 조사함으로써, 결정성 반도체막을 제작하는 방법(이하 이 방법을 레이저 어닐링이라 부름)이 널리 사용되고 있다. 그리고, 본 명세서 중에서, "결정성 반도체막"이란, 결정화영역이 존재하는 반도체막인 것을 말하며, 전체면이 결정화하고 있는 반도체막도 포함한 다.
유리기판은, 합성석영기판과 비교하여, 염가로, 대면적기판을 용이하게 제작할 수 있는 이점을 가지고 있다. 한편, 유리는 합성석영에 비교하여 융점이 낮다는 결점을 가지고 있지만, 유리기판 상에 형성한 반도체막에 대하여, 레이저빔을 사용하여 레이저 어닐링을 행한 경우, 상기 반도체막의 온도만을 고온으로 하는 것이 가능하고, 유리기판에 거의 열적 손상을 주지 않는다. 또한, 레이저 어닐링은 전열로를 사용한 가열수단에 비해 각별히 처리량이 높다.
레이저 어닐링에 의해 제작한 결정성 반도체막은 높은 이동도를 가지기 때문에, 예를 들면, 액티브 매트릭스형의 액정표시장치를 구성하는 구동회로용의 TFT의 활성층에 상기 결정성 반도체막은 널리 이용되고 있다.
상기 레이저빔에는, 엑시머 레이저로부터 발진된 레이저빔이 사용되는 것이 많다. 엑시머 레이저는 출력이 크고, 고주파수에서의 되먹임 조사가 가능하다는 이점을 갖고, 또한 엑시머 레이저로부터 발진되는 레이저빔은 반도체막으로서 잘 사용되는 규소막에 대한 흡수계수가 높다는 이점을 갖는다. 그리고, 레이저빔의 조사에는, 상기 레이저빔을 조사면에서의 형상이 직사각형 형상이 되도록 광학계로써 정형하고, 직사각형 레이저빔의 조사위치를 조사면에 대하여 상대적으로 이동시켜, 조사하는 방법은 생산성이 높고 공업적으로 우수하다. 그리고, 본 명세서 중에서는, 조사면에서 직사각형 형상인 레이저빔을 직사각형 형상빔이라 부른다.
레이저 발진기로부터 발진되는 레이저빔의 강도분포는 일반적으로 가우스분포이고, 균일한 레이저 어닐링을 행하기 위해서는, 조사면 상에서 레이저빔의 강도 분포를 균일화할 필요가 있거나 최근, 균일화의 수법으로서, 원통렌즈 어레이를 사용하여, 레이저빔을 소정의 방향으로 분할하고, 분할된 각각의 레이저빔을 동일면 내에서 중첩함으로써 강도분포를 균일화하는 수법이 취하는 것이 많다. 이와 같이 하여 형성된 직사각형 형상빔의 장축의 길이를 300mm 이상, 그 단축의 길이를 1mm 이하로 하는 것으로 대형기판에 형성된 반도체막의 레이저 어닐링을 보다 효율적으로 행할 수 있게 되었다.
원통렌즈 어레이를 사용한 경우, 각각의 원통렌즈의 가공정밀도가 문제가 된다. 원통렌즈 어레이는 원통형을 한 원통렌즈가 복수개 나열한 것이지만, 각각의 원통렌즈의 곡률반경이나 면정밀도를 완전히 동일하게 하는 것은 불가능하다. 따라서, 원통렌즈 어레이에 의해 분할된 빔스폿을 조사면 상에서 완전히 일치시켜 겹칠 수 없기 때문에, 형성되는 직사각형 형상빔에 있어서, 강도분포가 감쇠하는 영역이 된다. 이것은, 반도체막에 레이저 어닐링을 하는데에 있어서 문제가 될 수 있다. 이러한 불균일한 강도분포를 갖는 직사각형 형상빔에 의해 레이저 어닐링된 반도체막을 사용하여 TFT를 제작하고, 또한 액정이나 유기 EL 디스플레이를 제작한 경우, 디스플레이 상에 줄무늬나 색얼룩이 생기는 경우가 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해, 레이저빔의 조사강도의 균일성을 향상시키는 것을 목적으로 하고, 특히 원통렌즈 어레이의 가공정밀도가 낮은 것에 의한 레이저광 강도의 변동을 수정할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 직사각형 형상빔을 형성하기 위해 사용되는 원통렌즈 어레이와 광도파로를 조합하여, 레이저빔의 강도분포가 보다 균일한 직사각형 형상빔을 얻을 수 있도록 한다. 즉, 원통렌즈 어레이에 의해, 소정의 방향으로 레이저빔을 분할하여 합성한 후, 그 소정의 방향과 동일방향으로 작용하는 광도파로에 상기 레이저빔을 도입함으로써, 원통렌즈 어레이의 가공정밀도가 낮은 것에 의한 레이저빔의 강도분포의 변동를 수정한다.
상기 광도파로에 있어서, 대향하는 2개의 반사면을 대향시키는 경우, 상기 소정의 방향은, 형성하는 직사각형 형상빔의 단축 방향과 일치시킨다. 광도파로를 직사각형 형상빔의 단축 방향으로 작용시키는 이유는 이하와 같다. 반도체막의 레이저 어닐링에 흔히 사용되는 직사각형 형상빔의 단축은 매우 짧고, 1mm 이하가 되는 것이 일반적이다. 이와 같이 매우 가는 직사각형 형상빔의 단축 방향에서의 레이저빔의 강도분포를 균일하게 하기 위해서는, 분할된 빔스폿을 매우 높은 정밀도로 중첩하는 것이 필요하게 된다. 이러한 중첩을 용이하게 가능하게 하는 것이 광도파로이고, 분할된 빔스폿을 완전히 동일 방향에 중첩할 수 있다.
또한, 상기 광도파로에 있어서 대향하는 다른 한쌍의 반사면을 장축 방향으로 대향시킴으로써, 직사각형 형상빔의 단축방향 및 장축방향으로 강도분포를 균일하게 할 수 있다.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명이 개시하는 빔 호모지나이저는, 레이저 빔을 소정의 방향으로 분할하여 합성하는 광학계와, 상기 소정의 방향에서 상기 레이저빔의 강도분포를 균일화하는 광도파로를 갖고, 상기 레이저빔은, 상기 광학계를 통과한 후에, 상기 광도파로에 입사한다.
본 발명이 개시하는 빔 호모지나이저의 다른 구성에 있어서, 상기 레이저빔을 상기 소정의 방향과는 수직인 방향으로 분할하여 합성하는 광학계를 갖는다.
본 발명이 개시하는 빔 호모지나이저의 구성에 있어서, 광도파로는 대향하는 한쌍의 반사면을 갖는다.
본 발명이 개시하는 빔 호모지나이저의 구성에 있어서, 광도파로는 대향하는 반사면을 2쌍 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명이 개시하는 레이저 조사장치는, 레이저 발진기와 빔 호모지나이저를 갖고, 상기 빔 호모지나이저는 레이저빔을 소정의 방향으로 분할하여 합성하는 광학계와, 상기 소정의 방향에서 상기 레이저빔의 강도분포를 균일화하는 광도파로를 가지며, 상기 레이저빔은, 상기 광학계를 통과한 후에, 상기 광도파로를 입사한다.
본 발명이 개시하는 레이저 조사장치의 구성에 있어서, 상기 레이저빔을 상기 소정의 방향과는 수직인 방향으로 분할하여 합성하는 광학계를 갖는다.
본 발명이 개시하는 레이저 조사장치의 구성에 있어서, 광도파로는 대향하는 한쌍의 반사면을 갖는다.
본 발명이 개시하는 레이저 조사장치의 구성에 있어서, 광도파로는 대향하는 반사면을 2쌍 갖는다.
본 발명이 개시하는 레이저 조사장치의 구성은, 상기 레이저 발진기는 엑시 머 레이저, YAG 레이저, 또는 유리레이저이다.
본 발명이 개시하는 레이저 조사장치의 구성은, 상기 레이저 발진기는 YVO4 레이저, YLF 레이저, 또는 Ar 레이저이다.
본 발명이 개시하는 레이저 조사장치의 구성은, 조사면을 레이저빔에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동스테이지를 더 갖는다.
본 발명이 개시하는 레이저 조사장치의 구성은, 상기 조사면을 상기 이동스테이지에 운반하는 운반장치를 더 갖는다.
본 발명이 개시하는 반도체장치의 제작방법은, 기판에 비단결정 반도체막을 형성하는 단계와, 상기 비단결정 반도체막을 조사면으로서 레이저 어닐링하는 단계를 갖고, 상기 레이저 어닐링하는 단계에서는, 광학계에 의해 상기 레이저빔을 소정의 방향으로 분할하여 합성한 후, 상기 소정의 방향에서 광도파로를 사용하여 상기 레이저빔의 강도분포를 균일화하고, 상기 레이저빔을 상기 비단결정 반도체막에 대하여 상대적으로 이동시키면서 조사한다.
본 발명이 개시하는 반도체장치의 제작방법에 있어서, 상기 레이저빔을 상기 소정의 방향과는 수직의 방향으로 분할하여 합성하는 광학계를 갖는다.
본 발명이 개시하는 반도체장치의 제작방법에 있어서, 광도파로는 대향하는 한쌍의 반사면을 갖는다.
본 발명이 개시하는 반도체장치의 제작방법에 있어서, 광도파로는 대향하는 반사면을 2쌍 갖는다.
본 발명이 개시하는 반도체장치의 제작방법있어서, 상기 레이저 발진기는 엑 시머 레이저, YAG 레이저, 또는 유리레이저이다.
본 발명이 개시하는 반도체장치의 제작방법에 있어서, 상기 레이저 발진기는 YVO4 레이저, YLF 레이저, 또는 Ar 레이저이다.
본 발명이 개시하는 반도체장치의 제작방법에 있어서, 조사면을 레이저빔에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동스테이지를 갖는다.
본 발명이 개시하는 반도체장치의 제작방법에 있어서, 상기 조사면을 상기 이동스테이지에 운반하는 운반장치를 갖는다.
[본 발명의 장점인 효과]
본 발명은, 레이저빔을 분할하여 합성하는 광학계를 사용하는 것으로, 분할된 각각의 레이저빔이 다른 위치에서 초점을 맺기 위해, 그 각각의 초점에서, 강도분포가 분산되고, 강도가 높은 부분을 형성하는 일이 없다. 더욱이, 상기 광학계의 위치를 조절함으로써 초점을 광도파로로부터 멀리하는 것도 가능하기 때문에, 상기 광도파로 내에 초점이 생겨 광도파로에 손상을 줄 가능성은 적다. 가령, 레이저빔의 분산각의 변화 등의 원인에 의해 상기 광도파로 내에 초점이 생겼다고 해도, 상기에 따라, 그 초점에 있어서 상기 레이저빔의 강도분포가 분산하고 있기 때문에, 상기 광도파로에 손상을 줄 가능성은 적다. 광도파로에 입사한 상기 레이저빔은, 상기 강도분포가 분산한 채로 광도파로 중을 통과하고, 분할된 레이저빔을 동일면 내에서 중첩한다. 레이저빔이 중첩된 위치인 광도파로의 사출구에서 레이저빔의 강도분포가 균일화된다. 상기 레이저빔의 강도분포가 분산됨으로써, 투과형 광도파로 를 사용할 수 있고, 광전도손실의 감소가 가능해진다.
또한, 강도분포가 균일한 레이저빔을 형성하는 것이 가능하기 때문에, 레이저빔의 파워의 마진을 넓게 취할 수 있다. 도 7a 및 도 7b를 사용하여 이것을 설명한다. 도 7a는, 강도분포가 불균일한 레이저빔의 형상을 나타내고 있다. 일반적으로, 레이저빔의 파워는 항상 일정하지 않고, 다소 변화되는 경우가 있다. 이 불균일한 강도 분포를 갖는 레이저빔을 사용하여 레이저 어닐링을 행할 때에, 파워가 다소 강해진 경우, 이 빔형상의 각 정상부분이, 결정화에 적당한 에너지의 범위를 초과하여, 과잉한 에너지를 갖기 때문에, 반도체막을 조사체로서 레이저 어닐링을 행한 경우에는, 반도체막이 증발해 버릴 우려가 있다. 역으로, 파워가 약해진 경우, 빔형상에 있어서, 원래 에너지가 낮은 부분이, 결정화에 적당한 에너지 밑으로 떨어져서 부적당한 에너지에 의해, 결정화를 행할 수 없을 가능성도 있다. 한편, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 강도분포가 균일한 레이저빔인 경우, 다소 파워가 변화되었다고 해도, 결정화에 적당한 에너지의 범위를 초과하거나 부족하지 않고, 안정하여 균일하게 결정화를 행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해 형성되는, 강도분포가 균일한 레이저빔을 사용하여 레이저 어닐링을 행한 경우, 레이져빔의 파워의 마진을 넓게 취할 수 있다.
본 발명이 개시하는 빔 호모지나이저를 사용한 레이저 조사장치에 의해 레이저 어닐링을 행하면, 조사면에서, 레이저빔의 강도분포가 균일화할 수 있기 때문에, 기판위의 결정성의 균일성을 향상시킬 수 있고, 또한 이것에 의해, 그 전기특성의 변동이 감소하기 때문에, 신뢰성을 높일 수 있다. 이때, 본 발명을 TFT의 양 산라인에 적용하면, 동작특성이 높은 TFT를 효율적으로 생산할 수 있다.
이상의 이점을 채운 후에, 액티브 매트릭스형의 액정표시장치로 대표되는 반도체장치에 있어서, 반도체장치의 동작특성 및 신뢰성의 향상을 실현할 수 있다. 또한, 반도체장치의 제작공정에서, 마진을 확대할 수 있어, 수율이 올라가므로, 반도체장치의 제조비용의 감소를 실현시킬 수 있다.
우선 처음에, 본 발명이 개시하는 빔 호모지나이저를 사용하여 레이저빔의 강도분포를 균일화하는 방법을 도 1a 내지 도 2b를 사용하여 설명한다. 도 1a의 측면도에서, 레이저빔은 화살표의 방향으로 전파한다. 레이저빔을 분할하여 합성하는 광학계로서 원통렌즈 어레이(101) 및 볼록원통렌즈(102)를 사용한다. 광도파로(103)는 대향하는 한쌍의 반사면을 갖고, 상기 반사면 사이의 공간은 굴절률 n(n>1)의 매질로 채워져 있다. 따라서, 상기 광도파로(103)에 입사한 레이저빔은, 광파이버와 동일한 원리에 의해, 레이저빔이 임계각 이상의 각도로 반사면에 입사함으로써 상기 레이저빔은 전반사한다. 예를 들면, 석영으로 만들어진 (굴절률 약 1.5)인 광도파로를 공기 중에 배치함으로써 광도파로와 공기와의 계면에 있어서, 전반사면을 갖는 광도파로가 실현가능해진다. 상기한 바와 같은 광도파로를 사용한 경우, 레이저빔의 투과율은 전반사하지 않은 경우와 비교하여 매우 높아진다. 따라서, 보다 고효율로 레이저 발진기로부터의 레이저빔을 조사면에 전파할 수 있다. 또한, 광도파로로서는, 대향하는 반사면을 2쌍 가지고 있는 것을 사용해도 된다. 또한, 한쌍의 반사면 사이의 공간이 중간 공극으로, 공기로 채워진 광도파로를 사용해도 된다.
도 1a의 측면도에서, 레이저빔은, 원통렌즈 어레이(101)에 의해 분할되고, 각각의 분할된 상기 레이저빔은, 볼록원통렌즈(102)에 의해 집광되며, 광도파로(103)에 입사한다. 이때, 상기 분할된 레이저빔의 초점은 한 점에 모이지 않고, 각각 다른 위치(104)에서 초점을 맺기 때문에, 각각의 초점에 있어서, 그 강도분포는 분산한다. 또한, 원통렌즈 어레이(101) 및 볼록원통렌즈(102)의 위치를 움직이게 함으로써, 초점(104)을 광도파로로부터 멀리 배치시킬 수 있다. 따라서, 광도파로 내에 초점을 맺는 일이 없기 때문에, 안전히 광도파로를 이용할 수 있다. 또한, 레이저빔의 분산각이 조금 변화함으로써 초점을 맺는 위치가 이동하고, 초점(104)이 광도파로(103) 내에 생겨 버렸다고 해도, 초점은 한 점에 모이지 않고, 또한 그 초점에서 상기 레이저빔의 강도분포가 분산하고 있기 때문에, 광도파로에 손상을 줄 가능성은 적다. 이렇게 하여, 안전하게 광도파로를 사용하고, 또한 광도파로의 사출구에서, 강도분포의 균일화된 레이저빔을 형성할 수 있다.
한편, 볼록원통렌즈만을 사용하여 레이저빔을 집광하고, 광도파로에 입사한 경우를 도 2a 및 2b에 나타낸다. 도 2a 및 2b에서, 레이저빔은 화살표의 방향으로 전파한다. 볼록원통렌즈(201)에 의해 상기 레이저빔은, 광도파로(202)에 입사한다. 광도파로(202)는, 도 1a 및 1b에서의 광도파로(103)와 마찬가지로, 굴절률 n(n>1)로 채워져 있고 공기의 굴절률보다 높기 때문에, 광도파로(202)와 공기의 계면(202a, 202b)에서 레이저빔은 어떤 임계각 이상으로 전반사되어, 광도파로(202)를 통하여 전파한다. 상기 광도파로(202) 내에서 상기 레이저빔은 반사를 반복하고, 상기 광도파로(202)의 사출구에 중첩되게 된다. 볼록원통렌즈(201) 에 의해 집광된 초점(203)은 한 점에 모이기 때문에, 그 초점에서, 레이저빔의 강도분포는 집중된다. 레이저빔의 분산각이 조금 변화되고, 초점(203)이 이동하여 도 2a 및 2b에 나타내는 바와 같이 광도파로(202) 내에 생겨 버리면, 고출력의 레이저빔을 사용한 경우, 상기 광도파로 중에 형성된 레이저빔의 강도분포가 높은 개소에, 고전계, 또는 플라즈마 발생에 의해, 광도파로의 파괴로 이어진다.
상기한 이유에 의해, 본 실시형태에서는, 원통렌즈 어레이 및 볼록원통렌즈를 사용하고, 초점을 분산시키는 것으로 레이저빔의 강도분포를 분산하며, 광도파로에 손상을 주지 않고, 광도파로에 입사되는 것이 가능해진다. 이때, 도 1a 및 1b에서는 일 방향으로만 레이저빔의 강도분포를 균일화하는 것이 가능하기 때문에, 실제로 레이저빔을 직사각형 형상으로 정형하기 위해서는, 도 3a 및 3b에서 나타내는 바와 같이 원통렌즈 어레이 및 볼록원통렌즈를 90도 회전시킨 광학계를 가하면 된다.
다음에, 상기한 빔 호모지나이저를 사용하여 직사각형 형상빔을 형성하는 광학계를, 도 3a 및 3b를 사용하여 설명한다.
우선, 도 3a의 측면도에 대하여 설명한다. 도 3a의 측면도에서, 지면에 대하여 수직인 방향이 직사각형 형상빔의 장축방향이다. 레이저 발진기(301)로부터 사출된 레이저빔은 화살표의 방향으로 전파한다. 상기 레이저빔은 원통렌즈 어레이(302)에 의해 직사각형 형상빔의 단축방향으로 분할된 후, 원통렌즈(304)에 의해 집광되고, 광도파로(306)에 입사한다. 상기 광도파로(306)는 대향하는 한쌍의 반사면을 가지고 있고, 상기 반사면은 상기에 따라, 직사각형 형상빔의 단축방향으 로 작용하도록 배치되어 있다.
이렇게 해서 광도파로(306)의 사출구에 있어서 단축방향으로 강도분포가 균일화된 레이저빔이 형성된다. 그리고, 볼록원통렌즈(307)에 의해 직사각형 형상빔의 단축방향으로 길이가 결정되고, 조사면(308)에 조사된다.
다음에 도 3b의 상면도에 대하여 설명한다. 도 3b에서, 레이저 발진기(301)로부터 사출된 레이저빔은, 원통렌즈 어레이(303)에 의해 직사각형 형상빔의 장축방향으로 분할된 후, 볼록원통렌즈(305)에 의해 집광된다. 그리고, 직사각형 형상빔의 장축방향의 길이가 결정되고, 조사면(308)에 조사된다. 이렇게 해서, 장축방향 및 단축방향으로 강도분포가 균일화된 직사각형 형상빔을 조사면(308) 상에 형성할 수 있다.
이렇게 해서, 광도파로를 안전히 사용할 수 있고, 또한 장축방향 및 단축방향으로 강도분포가 균일한 직사각형 형상의 레이저빔을 형성할 수 있다. 이러한 레이저빔을 사용하면, 조사체에 균일한 레이저 어닐링을 행할 수 있다. 예를 들면, 조사체에 반도체막을 형성하여 레이저 어닐링을 행하면, 그 반도체막을 균일하게 결정화시키거나, 일정한 결정성을 갖는 결정성 반도체막을 얻거나, 불순물의 활성화를 행할 수 있다.
이때, 원통렌즈 어레이의 어레이 수를 늘리는 것으로, 레이저빔의 분할수가 증가하여, 레이저빔의 강도분포를 분산하는 효과가 증대한다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 실시예에 기재한 광도파로와는 다른 광도파로를 사용한 예에 대하여 도 4a 및 4b를 사용하여 설명한다.
도 4a 및 4b에서, 레이저빔은, 화살표의 방향으로 전파한다. 본 실시예에서 사용하는 광도파로(406)는, 대향하는 한쌍의 반사면을 갖는다. 도 3a 및 3b에서의 광도파로(306)는 한쌍의 반사면 사이의 공간이 굴절률 n(>1)의 매질로 채워져 있는 한쪽에서, 도 4a 및 4b에서의 광도파로(406)는 한쌍의 반사면 사이의 공간은 중간 공극이며 공기로 채워져 있다. 이 점에서 광도파로(306,406)는 다르다. 또한, 상기 광도파로(406)의 한쌍의 반사면은, 상기 설명한 이유에 따라 직사각형 형상빔의 단축방향에 작용하도록 배치한다. 도 4a의 측면도에서, 조사면(308) 상에 형성되는 직사각형 형상빔은, 지면에 대하여 수직인 방향이 장축방향이다.
도 4a의 측면도에서, 레이저 발진기(401)로부터 사출된 레이저빔은, 원통렌즈 어레이(402)에 의해 직사각형 형상빔의 단축방향으로 분할된다. 분할된 상기 레이저빔은, 볼록원통렌즈(404)에 의해 집광되고, 상기 광도파로(406)에 입사한다. 이때, 분할된 레이저빔은 각각 다른 점에서 초점을 맺기 때문에, 각각의 초점에 있어서, 상기 레이저빔의 강도분포는 산일화되어 있다. 이 때문에, 불측의 사태에 의해 초점위치가 광학소자에 닿았다고 해도, 광학소자의 파괴를 막을 수 있다. 그리고, 상기 레이저빔은 상기 광도파로(406) 중을 전파하여, 상기 광도파로(406)의 사출구에서 직사각형 형상빔의 단축방향으로 강도분포가 균일하게 된 상기 레이저빔은, 볼록원통렌즈(407)에 의해, 직사각형 형상빔의 단축방향의 길이가 결정되고, 조사면(408)에 조사된다.
다음에, 도 4b의 상면도에서, 레이저 발진기(401)로부터 사출된 레이저빔은, 원통렌즈 어레이(403)에 의해 직사각형 형상빔의 장축방향으로 분할된다. 분할된 상기 레이저빔은, 볼록원통렌즈(405)에 의해 집광된다. 그리고, 직사각형 형상빔의 장변방향의 길이가 결정되고, 조사면(408)에 조사된다.
이렇게 해서, 조사면(408)에서, 장축방향 및 단축방향으로 강도분포가 균일화된 직사각형 형상빔이 형성된다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 실시예에 기재한 광학계 및 광도파로와 다른 광학계 및 광도파로를 사용한 예에 대하여 도 5a 및 5b를 사용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 렌즈어레이로서 플라이아이렌즈를 사용한다. 플라이아이렌즈는, 원통렌즈 어레이와는 달리, 레이저빔의 진행방향에 대하여 수직면 내에서 매트릭스 형태로 복수의 구면렌즈가 배열하고 있다. 광도파로(504)는, 대향하는 반사면을 2쌍 갖고, 상기 반사면 사이의 공간은 합성석영으로 채워져 있다. 합성석영의 굴절률은 공기의 굴절률과 다르기 때문에, 레이저빔은 광도파로(504) 내에서 반사를 반복한다. 또한, 이 경우는, 합성석영의 굴절률이 공기의 굴절률보다 높기 때문에, 상기 레이저빔은 어떤 임계각 이상에 있어서 상기 광도파로(504)내를 전반사하면서 사출구에 도달한다.
도 5a 및 5b에서, 레이저빔은, 화살표의 방향으로 전파한다. 도 5a 및 5b에서, 레이저 발진기(501)로부터 사출된 레이저빔은, 플라이아이렌즈(502)에 의해 종,횡으로 분할된 후, 구면렌즈(503)에 의해 집광된다. 원통렌즈로서는 일축방향만 집광할 수 있는 데 비해, 볼록구면렌즈를 사용한 경우에는 모든 방향으로 집광할 수 있고, 이 점에서 원통렌즈 어레이와 플라이아이 렌즈는 다르다. 이때, 상기 레이저빔은 플라이아이렌즈(502)에 의해 분할되어 있기 때문에, 상기 분할된 레이저빔은, 동일한 위치가 아니라, 각각이 다른 위치에서 초점을 맺는다. 레이저 빔의 강도 분포는 이 초점에서 분산되기 때문에 강도가 매우 높은 점은 없다. 상기 레이저빔은, 다음에 상기 광도파로(504)에 입사하지만, 상기 광도파로(504)는 대향하는 반사면을 2쌍 가지고 있기 때문에, 상기 광도파로(504)의 사출구에서, 레이저빔의 강도분포가 균일화된 정사각형 형상의 레이저빔으로 정형된다. 그리고, 상기 광도파로(5O4)로부터 사출된 레이저빔은, 구면렌즈(505)에 의해, 사용목적에 맞추어 크기가 정형되고, 조사면(506)에 균일한 강도로 조사된다. 본 실시예에서는, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 상기 레이저빔을, 비단결정 반도체막을 막형성한 유리기판을 조사면으로서, 상기 레이저빔을 동일위치에 10 숏(shots) 조사하고, 다음에, 정사각형 형상빔 스폿의 한변의 길이 만큼만 종방향 또는 횡방향으로 이동하여 조사하고, 레이저 어닐링을 행한다. 이때, 숏수는, 실시자가 제작하는 디바이스에 근거하여 최적화하면 된다.
발명에 의하면, 강도분포의 단부에서 신속한 직사각형 형상빔을 형성하는 것이 가능하고, 본 실시예에서는, 강도분포의 단부에서 정사각형 형상빔을, 조사면(506) 상에 형성할 수 있다. 도 8a에, 강도분포의 단부에서가 아닌 레이저빔에 의해 어닐링된 기판의 예와, 도 8b에, 강도분포의 단부에서 레이저빔에 의해 어 닐링된 기판이 예를 나타낸다. 도 8a에서, 레이저빔은 단부를 갖지 않기 때문에, 각 빔스폿 내에서 균일하게 어닐링되는 영역은 좁고, 따라서, 이용가능한 영역도 좁아진다. 한편 본 실시예에서는, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 각각의 정사각형 형상빔스폿 내에서 이용가능한 영역을 보다 넓게 취할 수 있기 때문에, 상기 레이저 어닐링을 행한 기판 상에 TFT를 제작하는 경우, 보다 많은 TFT를 제작할 수 있다. 또한, 확대도에 나타내는 바와 같이, 상기 빔스폿의 경계 부분에도, 빔스폿 내와 동일한 간격을 갖고 TFT를 제작할 수 있다. 따라서, 이러한 기판을 사용하여 예를 들면 액정패널을 제작하면, 얼룩이 없는 패널을 제작할 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 정사각형 형상빔을 형성하였지만, 광도파로의 종방향 또는 횡방향의 폭을 변경함으로써 직사각형 형상빔을 형성할 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에는, 실시예에 기재한 광도파로와는 다른 광도파로를 사용한 예에 대하여 도 6a 및 6b를 사용하여 설명한다. 도 6a 및 6b에서, 렌즈어레이로서 원통렌즈 어레이(602)를 사용한다. 광도파로(606)는 대향하는 반사면을 2쌍 갖고, 그 공간은 합성석영으로 채워져 있다. 합성석영 내부의 굴절률은 공기의 굴절률보다도 높고, 광도파로(606)에 입사하는 레이저빔은 전반사를 반복하면서 사출구에 도달한다.
도 6a 및 6b에서, 레이저 발진기(601)로부터 사출된 레이저빔은 화살표의 방향으로 전파한다. 우선, 도 6a의 측면도에 대하여 설명한다. 도 6a의 측면도에서, 지면에 수직인 방향이, 직사각형 형상빔의 장축방향이다. 상기 레이저빔은 원통렌즈어레이(602)에 입사하고, 직사각형 형상빔의 단축방향으로 분할된다. 그 후 볼록원통렌즈(604)에 의해 집광된다. 이때, 상기 레이저빔은, 상기 원통렌즈 어레이(602)에 의해 분할되어 있기 때문에, 각각 다른 위치에서 초점을 맺는다. 따라서, 각각의 초점에 있어서 상기 레이저빔의 강도분포는 분산하고, 강도가 높은 개소를 갖는 부분을 형성하지는 않는다. 상기 레이저빔은, 다음에, 광도파로(606)에 입사한다. 상기 광도파로(606) 내에서, 상기 레이저빔은, 반사를 반복하여, 상기 광도파로(606)의 사출구에 있어서, 직사각형 형상의 레이저빔은 단축방향으로 강도분포가 균일화된다. 그 후, 볼록원통렌즈(607)에 의해 직사각형 빔의 길이가 결정되고, 조사면(609)에 조사된다.
다음에, 도 6b의 상면도에 대하여 설명한다. 레이저 발진기(601)로부터 사출된 레이저빔은, 원통렌즈 어레이(603)에서 직사각형 형상빔의 장축방향으로 분할되고, 볼록원통렌즈(605)에 의해 집광되며, 광도파로(606)에 입사한다. 이때, 상기와 같이 초점이 복수할 수 있기 때문에, 레이저빔의 강도분포가 분산하고, 강도가 높은 부분이 형성되지 않기 때문에, 안전하게 광도파로를 사용할 수 있다. 또한, 상기 광도파로(606)는 대향하는 반사면을 2쌍 가지고 있기 때문에, 단축방향뿐만 아니라, 장축방향으로도 강도분포를 균일화할 수 있다. 이렇게 해서, 상기 광도파로(606)의 사출구로써 단축방향 및 장축방향으로 강도분포가 균일화된 직사각형 형상빔을 형성할 수 있다. 그리고, 볼록원통렌즈(608)에 의해 장축방향의 길이가 결정되고, 조사면(609)에 조사된다.
이렇게 해서 원통렌즈 어레이 및 대향하는 반사면을 2쌍 갖는 광도파로를 사용하여 장축방향 및 단축방향으로 강도분포가 균일한 직사각형 형상의 레이저빔을 형성하는 것이 가능해진다. 본 실시예에서는, 원통렌즈 어레이로 레이저빔을 분할함으로써, 레이저빔의 강도분포를 분산할 수 있으므로, 상기 광도파로에 손상을 줄 가능성은 적어져, 보다 안전하게 레이저 어닐링을 행할 수 있다.
[실시예 4]
본 발명은 본 발명의 레이저 조사장치가 결정성 반도체막을 형성하고, 도 9 내지 11을 참조하여 반도체 장치를 더 제조하는 데 사용되는 예를 설명한다.
초기에, 베이스 절연막(1101a 및 1101b)은 도 9a에 도시된 것처럼, 기판(1100)위에 형성된다. 기판(1100)으로서, 유리 기판, 석영 기판 또는 결정성 유리 기판, 세라믹 기판, 스테인레스 기판, 금속 기판(탄탈륨, 텅스텐, 몰리브덴 등), 반도체 기판, 플라스틱 기판(폴리이미드, 아크릴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰 등) 같은 절연막이 사용될 수 있다. 기판은 처리에서 생성된 열에 적어도 견딜 수 있는 물질로서 형성된다. 본 실시예에서, 유리 기판이 사용된다.
베이스 절연막(1101a,1101b)은 단층 구조 또는 2 이상의 층의 적층구조에서 실리콘 옥사이드막, 실리콘 니트라이드막, 실리콘 옥시니트라이드막 등으로 형성된다. 이 막은 스퍼터링 방법, 감압 CVD 방법, 플라스마 CVD 방법 같은 공지의 방법에 의해 형성된다. 베이스 절연막이 본 실시예에서 2층 구조로 형성되지만, 그것은 단층 구조 또는 3 이상의 적층 구조로 형성되도 된다. 본 실시예에서, 실리콘 니트라이드 옥사이드막은 제 1 베이스 절연막(1101a)으로서 50nm 두께로 형성되고, 실리콘 옥시니트라이드막은 제 2 베이스 절연막(1101b)으로서 100nm 두께로 형성된다. 실리콘 니트라이드 옥사이드막과 실리콘 옥시니트라이드막은 질소와 산소 사이의 비율에 따라 다른 것이 주목된다. 실리콘 니트라이드 옥사이드막은 산소보다 더 많은 질소를 함유하고 있고, 그에 비해 실리콘 옥시니트라이드막은 질소보다 더 많은 산소를 함유한다.
다음, 비정질 반도체막(1102)가 형성된다. 비정질 반도체막은 스퍼터링 방법, 감압 CVD 방법, 또는 플라스마 CVD 방법 같은 공지의 방법에 의해 25nm부터 80nm까지의 두께로 실리콘 또는 실리콘 기반 물질(예를 들어, SixGe1-x)를 사용하여 형성되도 된다. 본 실시예에서, 비정질 실리콘은 66nm 두께로 형성된다.
계속하여, 비정질 실리콘은 결정화된다. 본 실시예에서, 레이저 어닐링 방법은 결정화를 위해 사용된다.
본 발명의 레이저 조사장치는 레이저 어닐링 처리에 사용된다. 레이저 조사장치의 레이저 발진기로서, 엑시머 레이저, YAG 레이저, 유리 레이저, YVO4 레이저, Ar 레이저 등이 사용되도 된다.
레이저 어닐링은 도 9b에 도시된 것처럼, 비정질 실리콘을 결정화하기 위하여 본 발명의 레이저 조사장치를 사용하여 실행된다. 더 구체적으로, 레이저 어닐링은 실시예 1 내지 3의 어느 것에 의해 설명된 방법을 사용하여 실행되도 된다. 예를 들어, 레이저 어닐링은 에너지 밀도가 200mJ/cm2 내지 1000mJ/cm2의 범위에 설정되고, 샷의 수가 10 내지 50의 범위에 설정되는 조건하에서 실행된다.
다음으로, 결정성 반도체막은 도 9c에 도시된 것처럼, 바람직한 섬 모양 결정성 반도체층 (1102a 내지 1102d)를 형성하도록 에칭된다. 그 다음, 게이트 절연막(1103)은 저압 CVD 방법, 플라스마 CVD 방법, 스퍼터링 방법등에 의해 실리콘을 포함하는 절연막을 사용하여 약 115nm 두께로 형성된다. 실리콘 옥사이드막은 본 실시예에서 형성된다. 이 경우, 실리콘 옥사이드막은 TEOS(Tetraethyl Orthosilicate)와 O2 가 혼합되고, 반응 압력이 40Pa으로 설정되고, 기판 온도가 300℃ 내지 400℃의 범위에 설정되고, 0.5W/cm2 내지 0.8W/cm2의 범위인 전기적 밀도를 갖는 고주파수(13.56 MHz)에서 전기가 방전되는 조건하에서 플라스마 CVD 방법에 의해 형성된다. 이렇게 제조된 실리콘 옥사이드막은 400℃ 내지 500℃의 범위인 온도에서 그 이후로 열처리에 의한 게이트 절연막과 같은 좋은 특성을 얻는다.
반도체막이 본 발명의 레이저 조사장치를 사용하여 결정화되는 경우, 빔 스폿의 불균질한 강도 분포로 인한 결정성의 불균질을 억압하고, 뛰어나고 균일한 특성을 갖는 결정성 반도체막을 얻는 것이 가능하다.
다음으로, 30nm의 두께를 갖는 탄탈륨 니트라이드(TaN)은 제 1 전도층으로서 게이트 절연막 위에 형성되고, 370nm의 두께를 갖는 텅스텐(W) 막은 제 2 전도층으로서 그 위에 형성된다. TaN은 질소 환경에서 타겟으로 Ta를 사용하여 스퍼터링 방법으로 형성되도 된다. 그리고 W막은 타겟으로 W를 사용하여 스퍼터링 방법으로 형 성되도 된다. 그것들을 게이트 전극으로 사용하기 위하여, 저 저항을 갖는 것이 필요하고, 특히 20μΩ이하 W막의 저항을 만드는 것이 바람직하다. 그러므로, W막은 타겟으로 고 순도 W(순도 99.99%)를 사용하여 스퍼터링 방법에 의해 형성되고, 더욱 신중한 주의가 W막을 형성하는 경우 불순물이 그 안으로 혼합되지 않도록 행해져야 한다. 따라서, 9μΩ 내지 20μΩ의 범위에 그 저항을 만든 것이 가능하다.
본 실시예는 30nm 두께의 TaN을 사용하여 제 1 전도층을 형성하고, 370nm 두께의 W를 사용하여 제 2 전도층을 형성하지만, 이 전도층의 재료는 그것에 제한되지 않는다. 제 1 및 제 2 전도층의 둘 다는 Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, 및 Nd로 구성되거나 또는 화학 혼합 물질, 그 주요 성분으로 상기 원소를 포함하는 합금 물질으로 구성되는 군으로부터 선택되는 원소 중에서 형성되도 된다. 또한, 반도체막, 인 같은 불순물으로 도핑된 대표적으로 결정성 실리콘 막은 또한 사용되도 된다. 더욱이, AgPdCu 합금은 또한 사용될 수 있다. 더욱이, 이것들의 조합이 사용되도 된다. 제 1 전도층의 막 두께는 20nm 내지 100nm의 범위가 바람직하고, 제 2 전도층의 그것은 100nm 내지 400nm 의 범위인 것이 바람직하다. 본 실시예가 2층 구조를 보여주지만, 전도층은 단층 구조 또는 3층 이상의 적층 구조로 형성되도 된다.
다음으로, 레지스트 마스크(1201)는 포토리소그라피 방법에 따른 노광 처리를 통해 형성된다. 그 다음, 전극 및 배선은 레지스트 마스크(1201)을 사용하여 전도층을 에칭하여 형성된다. 제 1 에칭 처리는 제 1 및 제 2 에칭 조건하에서 실행된다. 에칭은 게이트 전극 및 배선을 형성하기 위하여 레지스트 마스크를 사용하여 실행된다. 에칭 조건은 적절히 선택된다.
ICP(Inductively Coupled Plasma) 에칭 방법은 본 실시예에서 제 1 에칭 처리로 사용된다. 에칭 처리는 CF4, Cl2, 및 O2가 각각 25/25/10 sccm의 가스의 흐름 속도에서 에칭 가스로 사용되고, 플라스마가 1.0Pa의 압력에서 코일 형상 전극으로 500W의 RF(13.56MHz) 전력을 인가함에 의해 생성되는 제 1 에칭 조건하에서 실행된다. 150W의 RF(13.56MHz) 전력은 기판 측면(샘플 스테이지)에 또한 인가되고, 실질적으로 음의 셀프 바이어스 전압이 인가된다. W막은 제 1 에칭 조건하에서 에칭되고, 제 1 전도층의 에지부는 점점 가늘어지는 형태로 만들어진다. W막은 200nm/min의 에칭 속도로 에칭되고, TaN막은 제 1 에칭 조건하에서 80nm/min의 에칭 속도로 에칭되고, W 대 TaN의 선택 비율은 약 2.5이다. W막의 점점 가늘어지는 각은 제 1 에칭 조건에 따라 약 26°이다.
다음, 에칭 처리는 제 2 에칭 조건하에서 실행된다. 제 2 에칭 조건 하에서, 각각 30/30 sccm의 가스의 흐름 속도에서 에칭 가스로 CF4 및 Cl2는 사용되고, 플라스마는 500W의 RF(13.56MHz) 전력을 1.0Pa의 압력에서 코일 형상 전극에 인가함에 의하여 생성된다. 그 다음, 에칭 처리는 약 15초 동안 실행된다. 20W의 RF(13.56MHz) 전력은 기판 측면(샘플 스테이지)에 또한 인가되고, 그에 의해 실질적으로 음의 셀프 바이어스 전압이 인가된다. CF4 및 Cl2의 혼합 가스를 사용하는 제 2 에칭 조건 하에서, W 막과 TaN 막 둘 다는 같은 정도로 에칭된다.
W막은 59nm/min의 에칭 속도로 에칭되고, TaN막은 제 2 에칭 조건하에서 66nm/min의 에칭 속도로 에칭된다. 게이트 절연막에 나머지를 남김없이 에칭 처리 를 실행하기 위하여, 에칭하는 시간은 약 10% 내지 20% 정도 증가되도 되는 것이 주목된다. 제 1 에칭 처리에서, 전극에 의해 덮혀지지 않는 게이트 절연막은 약 20nm 내지 50nm 만큼 에칭된다.
제 1 에칭 처리에서, 제 1 및 제 2 전도층의 에지부는 기판 측면에 인가된 바이어스 전압의 효과로 인해 점점 가늘어지는 모양으로 만들어진다.
다음, 제 2 에칭 처리는 레지스트 마스크(1201)을 제거함이 없이 실행된다. 제 2 에칭 처리는 SF6,Cl2, 및 O2가 각각 24/12/24 sccm의 가스의 흐름 속도에서 에칭 가스로 사용되고, 플라스마는 1.3Pa의 압력에서 코일 형상 전극으로 700W의 RF(13.56MHz) 전력을 인가함에 의해 생성되는 조건하에서 실행된다. 따라서, 에칭은 약 25초 동안 실행된다. 10W의 RF(13.56MHz) 전력은 기판 측면에 또한 인가되고, 그에 의해 실질적으로 음의 셀프 바이어스 전압이 인가된다. 이 에칭 조건에서, W막은 선택적으로 에칭되고, 제 2 전도층이 형성된다. 한편, 제 1 전도층은 그 다음 거의 에칭되지 않는다. 제 1 및 제 2 에칭 처리는 도 10a에 도시된 것처럼, 제 1 전도층(1104a 내지 1104d) 및 제 2 전도층(1105a 내지 1105d)를 포함하는 게이트 전극을 형성한다.
그 다음, 제 1 도핑 처리가 도 10b에 도시된 것처럼 레지스트 마스크(1201)을 제거함이 없이 실행된다. n-타이프를 주는 불순물 원소는 제 1 도핑 처리를 통하여 저 농도에서 결정성 반도체층에 도핑된다. 제 1 도핑 처리는 이온 도핑 방법 또는 이온 임플란테이션 방법에 의해 실행되도 된다. 이온 도핑 방법은 적량이 1×1013ions/cm2 내지 5×1014ions/cm2의 범위이고, 가속 전압은 40kV 내지 80kV의 범위인 조건하에서 실행된다. 본 실시예에서, 가속 전압은 50kV로 설정된다. 주기율표에서, 15번째 원소, 대표적으로 인(P) 또는 비소(As)는 n-타이프를 주는 불순물 원소로서 사용될 수 있다. 인(P)이 본 실시예에서 사용된다. 이 경우, 제 1 전도층은 셀프-정렬 방법으로 저 농도에서 불순물이 첨가되는 제 1 불순물 영역(N-영역)(1111a 내지 1114a)를 형성하기 위하여 마스크로서 사용된다.
다음, 레지스트 마스크(1201)는 제거되고, 그 다음 레지스트 마스크(1202)가 새로이 형성된다. 도 10c에 도시된 것처럼, 제 2 도핑 처리는 제 1 도핑 처리보다 더 높은 가속 전압에서 실행된다. n-타이프를 주는 불순물은 제 2 도핑 처리에서 또한 첨가된다. 이온 도핑 방법은 적량이 1×1013ions/cm2 내지 3×1015ions/cm 2의 범위이고, 가속 전압은 60kV 내지 120kV의 범위인 조건하에서 실행된다. 본 실시예에서, 적량은 3.0×1015ions/cm2으로 설정되고, 가속 전압은 65kV로 설정된다. 제 2 전도층은 제 2 도핑 처리에서 불순물 원소에 대하여 마스크로서 사용되고, 도핑 처리는 불순물 원소가 제 1 전도층 밑에 위치하는 반도체층에 또한 첨가되도록 실행된다.
제 2 도핑 처리에서, 제 2 불순물 영역(N_ 영역,Lov 영역)(1111b 및 1114b)는 제 2 반도체층과 겹치지 않고, 또는 마스크에 의해 덮혀지지 않고 제 1 전도층과 겹치는 결정성 반도체층의 부분에 형성된다. n-타이프를 주는 불순물은 제 2 불순 물 영역에서 1×1018atoms/cm3 내지 5×1019atoms/cm3의 범위인 고 농도에서 첨가된다. 또한, n-타이프를 주는 불순물은 제 1 전도층 및 마스크(이 부분은 제3 불순물 영역 (1111c, 1113c, 및 1114c: N+ 영역이다.)에 덮혀짐이 없이 노출되는 결정성 반도체막의 부분에서 1×1019atoms/cm3 내지 5×1021atoms/cm3의 범위인 고 농도에서 첨가된다. 더욱이, N+ 영역은 반도체 층에 존재하고, 그것은 마스크(1202)에 의해 부분적으로 덮혀진다. 마스크(1202)에 의해 덮혀지는 부분에서 n-타이프를 주는 불순물의 농도는 제 1 도핑 처리가 실행되는 경우와 같고, 따라서 이 부분은 제 1 불순물 영역(N_영역)으로 여전히 불린다.
각 불순물 영역은 본 실시예에서 도핑 처리를 2번 실행하여 형성되지만, 본 발명은 이것에 제한되지 않고, 바람직한 불순물 농도를 갖는 불순물 영역은 적절히 결정된 조건하에서 한번 또는 복수회 도핑 처리를 실행함에 의해 형성되도 된다.
다음, 레지스트 마스크(1202)가 제거된 후, 레지스트 마스크(1203)가 도 10d에 도시된 것처럼 제 3 도핑 처리를 실행하기 위하여 새로이 형성된다. 제 3 도핑 처리는 제 1 및 제2 전도성 타이프에 반대하는 전도성 타이프를 주는 불순물 원소가 p-채널 TFT를 형성하기 위하여 반도체층에 첨가되는 제 4 불순물 영역(P+ 영역)(1112d, 1114d)와 제 5 불순물 영역(P_영역)(1112e,1114e)을 형성한다.
제 3 도핑 처리에서, 제 4 불순물 영역(P+ 영역)(1113d, 1114d)는 레지스트 마스크(1203)에 의해 덮혀지지 않고 제 1 전도층과 겹치지 않는 결정성 반도체층의 부분에 형성된다. 그리고 제 5 불순물 영역(P- 영역)(1113e,1114e)는 레지스트 마스크(1203)에 의해 덮혀지지 않고, 제 2 전도층과 겹치는 것이 아니라 제 1 전도층과 겹치는 부분에 형성된다. p-타이프를 주는 불순물 원소로서, 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 등 같은 주기율표에서 13번째 원소가 공지된다.
본 실시예에서, 붕소(B)는 제 4 불순물 영역(1113d,1114d)와 제 5 불순물 영역(1113e,1114e)를 형성하는 p-타이프를 주는 불순물 원소로서 사용되고, 이온 도핑 방법은 적량이 1×1016ions/cm2이고 가속 전압이 80kV로 설정된 조건하에서 디보란(B2H6)을 사용하여 실행된다.
n-채널 TFT를 형성하는 반도체층은 제 3 도핑 처리를 통하여 레지스트 마스크(1202)에 의해 덮혀지는 것이 주목된다.
여기서, 인은 제 1 및 제 2 도핑 처리에 의해 각각 다른 농도에서 제 4 불순물 영역(P+ 영역)(1113d,1114d)와 제 5 불순물 영역(P_ 영역)(1113e,1114e)에 첨가된다. 그러나, 제 3 도핑 처리는 p-타이프를 주는 불순물 원소의 농도가 제 4 불순물 영역(P+ 영역)(1113d,1114d)와 제 5 불순물 영역(P_ 영역)(1113e,1114e)에서 1×1019atoms/cm3 내지 5×1021atoms/cm3의 범위가 되도록 실행된다. 그러므로, 제 4 불순물 영역(P+ 영역)(1113d,1114d)와 제 5 불순물 영역(P_ 영역)(1113e,1114e)은 아무 문제없이 p-채널 TFT의 소스 영역과 드레인 영역으로 역할한다.
본 실시예가 제 3 도핑 처리를 한번 시행함에 의해, 제 4 불순물 영역(P+ 영역)(1113d,1114d)와 제 5 불순물 영역(P_ 영역)(1113e,1114e)을 형성하지만, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 제 4 불순물 영역(P+ 영역)과 제 5 불순물 영역(P_ 영역)은 도핑 처리에서 조건에 따라 적절히 복수회 도핑 처리를 실행함에 의해 형성되도 된다.
이 도핑 처리는 제 1 불순물 영역(N- 영역)(1112a), 제 2 불순물 영역(N- 영역, Lov 영역)(1111b), 제 3 불순물 영역(N+ 영역)(1111c,1113c), 제 4 불순물 영역(P+ 영역)(1113d,1114d), 제 5 불순물 영역(P_ 영역)(1113e,1114e)을 형성한다.
다음, 레지스트 마스크(1203)은 제거되고, 제 1 패시베이션막(1120)은 도 11a에 도시된 것처럼 형성된다. 실리콘을 포함하는 절연막은 제 1 패시베이션막으로서 100nm 내지 200nm 두께로 형성된다. 플라스마 CVD 방법 또는 스퍼터링 방법은 막-형성 방법으로 사용되도 된다. 본 실시예에서, 실리콘 옥시니트라이드막은 SiH4, N2O 및 NH3를 사용하거나 또는 SiH4 및 N2O를 사용하여 플라스마 CVD 방법에 의해 형성되도 된다. 이 막은 반응 압력이 20Pa 내지 200Pa의 범위에서 설정되고, 기판 온도가 300℃ 내지 400℃의 범위에서 설정되고, 전기적 밀도가 고 주파수(60MHz)에서 0.1W/cm2 내지 1.0W/cm2의 범위에서 설정되는 조건하에서 제조된다. 또한, SiH4 , N2O, 및 H2를 사용하여 제조된 실리콘 옥시니트라이드 하이드라이드막은 제 1 패시베이션막으로서 적용되도 된다. 물론, 제 1 패시베이션막(1120)은 본 실시예에 도시된 것처럼 실리콘 옥시니트라이드막을 사용하여 단층 구조로 뿐만 아니라 단층 구조 또는 실리콘을 포함하는 다른 절연막을 사용하여 적층 구조로써 형성되도 된다.
그 후, 레이저 어닐링은 반도체층의 결정성을 회복하고 반도체층에 첨가된 불순물 원소를 활성화하기 위하여 본 발명의 레이저 조사장치를 사용하여 실행된다. 예를 들어, 레이저 어닐링은 에너지 밀도가 100mJ/cm2 내지 1000mJ/cm2 의 범위에서 설정되고, 샷의 수가 10 내지 50의 범위에서 설정되는 조건하에서 실행된다.
레이저 어닐링 뿐만 아니라 열 처리 또는 래피드 써멀 어닐링(RTA)도 적용될 수 있다.
열 처리가 제 1 패시베이션막(1120)을 형성한 후에 실행되는 경우, 반도체층의 수소화는 활성과 같은 시간에 실행될 수 있다. 수소화는 제 1 패시베이션막에 포함된 수소에 의해 반도체 층의 댕글링(dangling) 결합을 종료하게 한다.
또한, 열 처리는 제 1 패시베이션막(1120)을 형성하기 전에 실행되도 된다. 그러나, 제 1 전도층(1104a 내지 1104d) 및 제 2 전도층(1105a 내지 1105d)의 물질이 열에 견디는 충분한 저항을 갖지 않는 경우, 열 처리는 본 실시예에 도시된 것처럼 배선을 보호하기 위하여 제 1 패시베이션막(1120)을 형성한 후에 바람직하게 실행된다. 열처리가 제 1 패시베이션막(1120)을 형성하기 전에 실행되는 경우, 패시베이션막은 열 처리할 때 존재하지 않기 때문에, 패시베이션막에 포함되는 수소를 이용하는 수소화는 실행될 수 없다.
이 경우, 수소화는 플리스마(플리스마 수소화) 또는 1시간 내지 12시간 동안 300℃ 내지 450℃의 범위의 온도에서 3% 내지 100%의 수소를 포함하는 환경에서 열에 의해 여기된 수소를 사용하여 실행된다.
다음, 제 1 층간 절연막(1121)은 제 1 패시베이션막(1120)에 형성된다. 무기 절연막 또는 유기 절연막은 제 1 층간 절연막으로 사용되도 된다. CVD 방법에 의해 형성된 실리콘 옥사이드 또는 SOG(Spin On Glass) 방법에 의해 적용된 실리콘 옥사이드막은 무기 절연막으로 사용될 수 있다. 폴리이미드, 폴리아미드, BCB(benzocyclobutene), 아크릴, 포지티브 포토센시티브 유기 수지, 네가티브 포토센시티브 유기 수지 등의 막이 유기 절연막으로 사용될 수 있다. 아크릴 막 및 실리콘 니트라이드막의 적층 구조는 또한 사용되도 된다.
또한, 층간 절연막은 골격 구조가 실리콘(Si) 및 산소(O)에 의해 구성되고, 치환분에서 적어도 수소를 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 더욱이, 층간 절연막은 치환분에서 플루오린, 알킬 및 아로마틱 하이드로카본 중의 적어도 하나를 갖는 물질로 구성될 수 있다. 실록산 폴리머는 그러한 물질의 대표적 예로서 주어질 수 있다.
실록산 폴리머는 구조에 따라 실리카 유리, 알킬실록산 폴리머, 알킬실세스퀴옥산 폴리머, 실세스퀴옥산 하이드라이드 폴리머, 알킬실세스퀴옥산 하이드라이 드 폴리머 등으로 분류될 수 있다.
또한, 층간 절연막은 Si-N 결합(폴리실라잔)을 갖는 폴리머를 포함하는 물질을 사용하여 형성되도 된다.
막은 매우 얇게 만들어지지만, 층간 절연막은 그 충분한 평평함 및 상기 물질을 사용하여 고 절연 특성을 유지할 수 있다. 더욱이, 상기 물질은 열에 대하여 고 저항을 갖기 때문에, 다층 배선에서 역흐름 처리를 견딜 수 있는 층간 절연막은 얻어질 수 있다. 더욱이, 그것은 낮은 수분-흡수 특성을 갖기 때문에, 더 적은 탈수 체적을 갖는 층간 절연막을 형성하는 것이 가능하다.
비-포토센시티브 아크릴막은 본 실시예에서 1.6㎛ 두께로 형성된다. 제 1 층간 절연막은 기판 위에 형성된 TFT로 인한 오목함과 볼록함을 감소하고 평평하게 할 수 있다. 제 1 층간 절연막은 평평하게 하기 위한 목적으로 특별히 형성되기 때문에, 쉽게 평평하게 될 수 있는 물질로 구성된 절연막을 사용하는 것이 바람직하다.
그 후, 제 2 패시베이션막은 제 1 층간 절연막에 실리콘 니트라이드 옥사이드막을 사용하여 형성된다. 막 두께는 약 10nm 내지 200nm의 범위인 것이 바람직하고, 제 2 패시베이션막은 습기가 제 1 층간 절연막으로 침투하는 것을 방지한다. 실리콘 니트라이드 옥사이드막 뿐만 아니라 실리콘 니트라이드막, 알루미늄 니트라이드막, 알루미늄 옥시니트라이드막, 탄소(DLC) 막 같은 다이아몬드, 또는 카본 니트라이드(CN)막도 사용될 수 있다.
RF 스퍼터링 방법에 의해 형성된 막은 고밀도 막이고, 장벽 특성에서 뛰어나 다. 실리콘 옥시니트라이드막을 형성하는 경우에, 예를 들어, RF 스퍼터링은 Si가 타겟으로 사용되고, N2, Ar 및 N2O가 31:5:4의 가스 흐름 비율로 흐르고, 압력이 0.4 Pa으로 설정되고, 전력이 3000W에 설정되는 조건 하에서 실행된다. 실리콘 니트라이드막을 형성하는 경우에, 예를 들어 Si는 타겟으로 사용되고, N2, Ar은 챔버에서 1:1의 가스 흐름 비율로 흐르고, 압력은 0.8Pa로 설정되고, 전력은 3000W로 설정되고, 막-형성 온도는 215℃에 설정된다. 본 실시예에서, RF 스퍼터링 방법은 70nm 두께의 실리콘 옥시니트라이드막을 형성하는 데 사용된다.
계속하여, 제 2 패시베이션막, 제 1 층간 절연막, 및 제 1 패시베이션막은 제 1 및 제 4 불순물 영역을 접촉하는 컨택홀을 형성하기 위하여 에칭된다.
다음, 각 불순물 영역과 전기적으로 연결되는 배선(1122 내지 1128)은 도 11b에 도시된 것처럼 형성된다. 이 배선은 50nm의 두께를 갖는 Ti막 및 500nm의 두께를 갖는 합금막(Al 및 Ti)의 적층막을 패터닝함에 의해 형성된다. 물론, 배선은 2 층 구조 뿐만 아니라 단층 구조 또는 3 층 이상의 적층 구조에서 형성되도 된다. 또한, 배선 물질은 Al 및 Ti에 제한되지 않는다. 예를 들어, 배선은 Al 막 또는 Cu 막이 TaN 막위에 형성되는 적층막을 패터닝함에 의해 형성되도 되고, 그 다음 Ti막은 그 위에 더 형성된다.


[실시예 5]
실시예 1 내지 3에 도시된 레이저 조사장치(특히 표시 장치(액정 표시 장치, EL 표시 장치 등))를 사용하여 제조된 반도체 장치는 다양한 전자 기구에 적용될 수 있다. 반도체 장치가 적용될 수 있는 전자 기구로서, 텔레비전, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글 타이프 장치(헤드 마운티드 표시장치), 네비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 오디오 콤포넌트 시스템 등), 개인용 컴퓨터, 게임 기계, 개인용 디지털 어시스턴트(휴대용 컴퓨터, 휴대폰, 휴대용 게임 기계, 전자책 등), 저장 매체가 장착된 화상 재생 장치(특히 디지털 버새틸 디스크(DVD) 같은 기록 매체를 재생하고 화상을 표시할 수 있는 표시 장치가 장착된 장치) 등이 있다. 도 12a 내지 도 12h는 이 전자 장치의 예를 보여준다.
도 12a는 새시(13001), 서포팅 스탠드(13002), 표시부(13003), 스피커부(13004), 비디오 입력 단자(13005) 등을 포함하는 텔레비전 장치를 보여준다. 실시예 1 내지 3에 도시된 레이저 조사장치는 표시부(13003) 등을 제조하는 데 사용될 수 있고, 텔레비전 장치를 완성할 수 있다. EL 표시장치 또는 액정 표시 장치는 표시부(13003)로 사용될 수 있다. 텔레비전 장치가 컴퓨터용, 텔레비전 방송 수신 용, 광고용 등 모든 종류의 텔레비전 장치를 포함하는 것이 주목된다.
도 12b는 본체(13101), 표시부(13102), 화상 수신부(13103), 조작 키(13104), 외부 연결 단자(13105), 셔터(13106) 등을 포함하는 디지털 카메라를 보여준다. 실시예 1 내지 3에서 도시된 레이저 조사장치는 표시부(13102)등을 제조하는 데 사용될 수 있고, 디지털 카메라를 완성할 수 있다.
도 12c는 본체(13201), 새시(13202), 표시부(13203), 키보드(13204), 외부 연결 단자(13205), 포인팅 마우스(13206) 등을 포함하는 컴퓨터를 보여준다. 실시예 1 내지 3에서 도시된 레이저 조사장치는 표시부(13203) 등을 제조하는 데 사용될 수 있고, 컴퓨터를 완성할 수 있다.
도 12d는 본체(13301), 표시부(13302), 스위치(13303), 조작키(13304), 적외선 조사 단자(13305) 등을 포함하는 휴대용 컴퓨터를 보여준다. 실시예 1 내지 3에서 도시된 레이저 조사장치는 표시부(13302) 등을 제조하는 데 사용될 수 있고, 휴대용 컴퓨터를 완성할 수 있다.
도 12e는 본체(13401), 새시(132402), 표시부A(13403), 표시부B(13404), 기록 매체(예를 들어,DVD) 판독기(13405), 조작키(13406), 스피커부(13407) 등을 포함하는 기록 매체(이 장치는 특히 DVD 플레이어이다.)를 갖춘 화상 재생 장치를 보여준다. 표시부A(13403)는 표시부B(13404)가 텍스트 정보를 주로 표시하는 데 비하여 화상 정보를 주로 표시한다. 실시예 1 내지 3에 도시된 레이저 조사장치는 표시부A(13403) 및 표시부B(13404) 등을 제조하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 화상 재생 장치는 완성될 수 있다. 기록 매체가 장착된 화상 재생 장치는 게임 기계 등을 포함한다.
도 12f는 본체(13501), 표시부(13502), 암부(13503)을 포함하는 고글 타이프 표시장치(헤드 마운티드 표시장치)를 보여준다. 실시예 1 내지 3에 도시된 레이저 조사장치는 표시부(13502) 등을 제조하는 데 사용될 수 있고, 고글 타이프 표시장치를 완성할 수 있다.
도 12g는 본체(13601), 표시부(13602), 새시(13603), 외부 연결 단자(13604), 원격 제어 수신기(13605), 화상 수신기(13606), 배터리(13607), 오디오 입력부(13608), 조작키(13609), 접안렌즈부(13610) 등을 포함하는 비디오 카메라이다. 실시예 1 내지 3에 도시된 레이저 조사장치는 표시부(13602) 등을 제조하는 데 사용될 수 있고, 비디오 카메라를 완성한다.
도 12h는 본체(13701), 새시(13702), 표시부(13703), 오디오 입력부(13704), 오디오 출력부(13705), 조작키(13706), 외부 연결 단자(13707), 안테나(13708) 등을 포함하는 휴대폰을 보여준다. 실시예 1 내지 3에 도시된 레이저 조사장치는 표시부(13703) 등을 제조하는 데 사용될 수 있고, 휴대폰을 완성할 수 있다. 표시부(13703)가 검은 배경에 흰 글자를 표시하는 경우, 휴대폰은 더 적은 전력을 소비한다.
이 전자 기구의 표시부에 사용되는 표시 장치는 화소 구동용 박막 트랜지스터를 갖는다. 그리고 실시예 1 내지 3에서 도시된 레이저 조사장치는 박막 트랜지스터에 사용되는 반도체막을 결정화하는 데 사용될 수 있다. 전자 기구의 표시부에 사용되는 표시 장치가 EL 표시 장치처럼 고 정밀도 및 고 결정성을 요구하는 경우에, 실시예 1 내지 3에 도시된 레이저 조사장치를 사용하는 반도체막을 결정화함에 의해 표시 불균일이 더 감소된 표시부를 갖는 전자 기구를 제조하는 것이 가능하다.
상기한 것처럼, 본 발명의 레이저 조사장치에 의해 제조된 반도체 장치의 응용 범위는 극히 넓고, 반도체 장치는 모든 분야의 전자 기구에 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 레이저빔의 조사강도의 균일성을 향상시킬 수 있고, 특히 원통렌즈 어레이의 가공정밀도가 낮은 것에 의한 레이저광 강도의 변동을 수정할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.

Claims (48)

  1. 소정의 방향으로 레이저빔을 분할하는 렌즈 어레이와,
    상기 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저빔을 합성하는 제1 볼록원통렌즈와,
    상기 소정의 방향으로 상기 레이저빔의 강도 분포를 균일화하는 광 도파로와,
    상기 광 도파로와 조사면 사이에 설치된 제2 볼록원통렌즈를 포함하고,
    상기 제1 볼록원통렌즈는, 상기 분할된 레이저빔이 상기 제1 볼록원통렌즈와 상기 광 도파로 사이의 복수의 점에서 집광되도록, 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 레이저 발진기와,
    빔 호모지나이저를 포함하고,
    상기 빔 호모지나이저는, 소정의 방향으로 레이저빔을 분할하는 렌즈 어레이와, 상기 렌즈 어레이에 의해 분할된 레이저빔을 합성하는 제1 볼록원통렌즈와, 상기 소정의 방향으로 상기 레이저빔의 강도 분포를 균일화하는 광 도파로와, 상기 광 도파로와 조사면 사이에 설치된 제2 볼록원통렌즈를 포함하고,
    상기 레이저빔은 상기 렌즈 어레이와 상기 제1 볼록원통렌즈를 투과한 후에 상기 광 도파로에 입사하고,
    상기 제1 볼록원통렌즈는, 상기 분할된 레이저빔이 상기 제1 볼록원통렌즈와 상기 광 도파로 사이의 복수의 점에서 집광되도록, 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 소정의 방향에 수직한 방향으로 상기 레이저빔을 분할하여 합성하는 광학계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 대향하는 적어도 한 쌍의 반사면을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저 발진기는 엑시머 레이저, YAG 레이저, 또는 유리 레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  10. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저 발진기는 YVO4 레이저, YLF 레이저, 또는 Ar 레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  11. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저빔과 상대적으로 조사면을 이동시키는 이동 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이동 스테이지로 상기 조사면을 운반하는 운반 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  13. 기판 위에 비단결정 반도체막을 형성하는 단계와,
    조사면으로서 상기 비단결정 반도체막에 레이저 어닐링 처리를 실행하는 단계를 포함하고,
    상기 레이저 어닐링 처리는,
    렌즈 어레이에 의해 소정의 방향으로 레이저빔을 분할하는 단계와,
    제1 볼록원통렌즈에 의해 분할된 레이저빔을 합성하는 단계와,
    상기 분할된 레이저빔을 합성하는 단계 후에, 상기 소정의 방향으로 광 도파로를 사용하여 상기 레이저빔의 강도 분포를 균일화하는 단계와,
    상기 레이저빔의 강도 분포를 균일화하는 단계 후에 제2 볼록원통렌즈에 의해 상기 조사면에 상기 레이저빔을 집광하는 단계와,
    상기 비단결정 반도체막과 상대적으로 상기 레이저빔을 이동시키면서 상기 비단결정 반도체막을 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 볼록원통렌즈는, 상기 분할된 레이저빔이 상기 제1 볼록원통렌즈와 상기 광 도파로 사이의 복수의 점에서 집광되도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 소정의 방향에 수직인 방향으로 상기 레이저빔을 분할하여 합성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 대향하는 적어도 한 쌍의 반사면을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저 발진기는 엑시머 레이저, YAG 레이저, 또는 유리 레이저인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저 발진기는 YVO4 레이저, YLF 레이저, 또는 Ar 레이저인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저빔과 상대적으로 상기 조사면을 이동시키는 이동 스테이지가 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 이동 스테이지로 상기 조사면을 운반하는 운반 장치가 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  21. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 원통 렌즈 어레이 또는 플라이 아이 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 원통 렌즈 어레이 또는 플라이 아이 렌즈인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  23. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 1이상의 굴절률을 갖는 매체에 의해 점유된 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  24. 제 13 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 1이상의 굴절률을 갖는 매체에 의해 점유된 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  25. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 광 도파로에 입사하는 상기 레이저빔은 반사면에서 반복해서 전반사되어서 사출구에 도달하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사장치.
  26. 제 13 항에 있어서,
    상기 광 도파로에 입사하는 상기 레이저빔은 반사면에서 반복해서 전반사되어서 사출구에 도달하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  27. 렌즈 어레이에 의해 제1 방향으로 레이저빔을 분할하는 단계와,
    제1 렌즈에 의해 분할된 레이저빔을 합성하는 단계와,
    광 도파로에서 합성된 레이저빔을 전파해서 상기 제1 방향으로 상기 레이저빔의 강도 분포를 균일화하는 단계와,
    상기 광 도파로에서 전파된 레이저빔을 제2 렌즈에 의해 조사면에 집광하는 단계와,
    집광된 레이저 빔을 물체에 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는, 상기 분할된 레이저빔이 상기 제1 렌즈와 상기 광 도파로 사이의 복수의 점에서 집광되도록, 배열되어 있고,
    상기 광 도파로는 대향하는 적어도 한 쌍의 반사면을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  28. 렌즈 어레이에 의해 제1 방향으로 레이저빔을 분할하는 단계와,
    제1 렌즈에 의해 분할된 레이저빔을 합성하는 단계와,
    상기 합성된 레이저빔이 대향하는 적어도 한 쌍의 반사면에서 반사하도록 상기 합성된 레이저빔이 상기 대향하는 적어도 한 쌍의 반사면을 갖는 광도파로를 통과하는 단계와,
    상기 광 도파로를 통과한 레이저빔을 제2 렌즈에 의해 조사면에 집광하는 단계와,
    집광된 레이저 빔을 물체에 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는, 상기 분할된 레이저빔이 상기 제1 렌즈와 상기 광 도파로 사이의 복수의 점에서 집광되도록, 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 상기 레이저빔을 분할하여 합성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  30. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 엑시머 레이저빔, YAG 레이저빔, 및 유리 레이저빔으로 구성되는 군의 하나인 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  31. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 YVO4 레이저빔, YLF 레이저빔, 및 Ar 레이저빔으로 구성되는 군의 하나인 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  32. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 원통 렌즈 어레이 또는 플라이 아이 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  33. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 볼록원통렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  34. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 볼록원통렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  35. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 1이상의 굴절률을 갖는 매체에 의해 점유된 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  36. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 광 도파로에 입사하는 상기 레이저빔은 상기 반사면에서 반복해서 전반사되어서 사출구에 도달하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사방법.
  37. 렌즈 어레이에 의해 제1 방향으로 레이저빔을 분할하는 단계와,
    제1 렌즈에 의해 분할된 레이저빔을 합성하는 단계와,
    광 도파로에서 합성된 레이저빔을 전파해서 상기 제1 방향으로 상기 레이저빔의 강도 분포를 균일화하는 단계와,
    상기 광 도파로에서 전파된 레이저빔을 제2 렌즈에 의해 반도체막의 조사면에 집광하는 단계와,
    집광된 레이저빔을 상기 반도체막에 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는, 상기 분할된 레이저빔이 상기 제1 렌즈와 상기 광 도파로 사이의 복수의 점에서 집광되도록 배열되어 있고,
    상기 광 도파로는 대향하는 적어도 한 쌍의 반사면을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  38. 렌즈 어레이에 의해 제1 방향으로 레이저빔을 분할하는 단계와,
    제1 렌즈에 의해 분할된 레이저빔을 합성하는 단계와,
    상기 합성된 레이저빔이 대향하는 적어도 한 쌍의 반사면에서 반사하도록 상기 합성된 레이저빔이 상기 대향하는 적어도 한 쌍의 반사면을 갖는 광도파로를 통과하는 단계와,
    상기 광 도파로를 통과한 레이저빔을 제2 렌즈에 의해 반도체막의 조사면에 집광하는 단계와,
    집광된 레이저빔을 상기 반도체막에 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는, 상기 분할된 레이저빔이 상기 제1 렌즈와 상기 광 도파로 사이의 복수의 점에서 집광되도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  39. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 상기 레이저빔을 분할하여 합성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  40. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 엑시머 레이저빔, YAG 레이저빔, 및 유리 레이저빔으로 구성되는 군의 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  41. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 YVO4 레이저빔, YLF 레이저빔, 및 Ar 레이저빔으로 구성되는 군의 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  42. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 원통 렌즈 어레이 또는 플라이 아이 렌즈인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  43. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 볼록원통렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  44. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 볼록원통렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  45. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 1이상의 굴절률을 갖는 매체에 의해 점유된 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  46. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 광 도파로에 입사하는 상기 레이저빔은 상기 반사면에서 반복해서 전반사되어서 사출구에 도달하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  47. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 반도체막은 상기 반도체막에 상기 집광된 레이저빔을 조사함으로써 결정화되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
  48. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 반도체 장치는 표시장치인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
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