반도체장치제작방법(A METHOD OF MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR DEVICE)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51)Int. Cl.6
H01S 3/043
(45) 공고일자 1999년02월18일
(11) 등록번호 특0169945
(24) 등록일자 1998년10월13일
(21) 출원번호 특1997-064994 (65) 공개번호 특1997-520000
(22) 출원일자 1997년12월01일 (43) 공개일자 1997년01월01일
(62) 원출원 특허 특1996-056010
원출원일자 : 1996년11월23일 심사청구일자 1996년11월23일
(30) 우선권주장 92-193005 1992년06월26일 일본(JP)
92-252295 1992년08월27일 일본(JP)
(73) 특허권자 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 야마자끼 순페이
일본국 가나가와껜 아쓰기시 하세 398
(72) 발명자 야마자끼 순페이
일본국 가나가와껜 아쓰기시 하세 398
(74) 대리인 황의만
심사관 : 고광석
(54) 반도체장치 제작방법
요약
본 발명은 이온 조사, 이온 주입, 이온 도핑 등에 의하여 손상을 입어 결정성이 현저하게 손상된 피막의
레이저 처리를 이용한 반도체장치 제작방법에 관한 것으로, 본 발명은, 기판상에 반도체층을 형성하는 공
정, 길이와 폭을 가진 단면을 가지는 제1레이저 비임을 레이저장치로부터 방출하는 공정, 광학계를 통해
상기 제1레이저 비임을 변경하여, 상기 제1레이저 비임의 단면의 길이보다 긴 길이를 가진 단면을 가지며
가상 초점을 가진 제2레이저 비임을 생성하는 공정, 상기 가상 초점뒤에 배치된 집속수단에 의해 단면의
폭방향으로만 집속된 상기 제2레이저 비임을 상기 집속수단에 의해 상기 반도체층에 집중시키는 공정, 및
상기 반도체층이 상기 제2레이저 비임으로 조사되도록 상기 폭방향을 따라 상기 기판을 이동시키는 공정
을 포함하는 반도체장치 제작방법을 제공한다.
대표도
명세서
도면의 간단한 설명
제1도는 본 발명의 실시예에서 사용된 레이저 어닐장치의 개념도.
9-1
1019970064994
제2도는 본 발명의 실시예에서 얻어진 레이저 어닐된 실리콘막(인 도프, N형)의 시트저항과 레이저 에너
지밀도와 쇼트(shot)수의 관계를 나타내는 그래프.
제3도는 본 발명의 실시예에서 얻어진 레이저 어닐된 실리콘막(인 및 붕소 도프, P형)의 시트저항과 레이
저 에너지밀도와 쇼트수의 관계를 나타내는 그래프.
제4도는 본 발명의 실시예에서 얻어진 실리콘막이 모오폴러지(morphology)와 레이저 에너지밀도, 쇼트수
의 관계를 나타내는 그래프.
제5도(a), (b), (c)는 본 발명의 실시예에서 사용된 레이저 어닐장치의 광학계의 개념도로서, (a)는 광학
계의 평면도를 나타내고, (b)는 광학계의 측면도를 나타내며, (c)는 광학계의 사시도를 나타낸다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광학 가대(架臺) 2 : 발진기
3 : 증폭기 4 : 광학계
5∼9 : 전반사 미러 10 : 피처리물 스테이지 및 구동기구
11 : 피처리물 A : 원통형 오목렌즈
B : 원통형 볼록렌즈 C : 횡방향 플라이아이 렌즈
D : 종방향 플라이아이 렌즈 E,F : 원통형 볼록렌즈
G : 미러 H : 원통형 볼록렌즈
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 신뢰성 및 양산성(量産性)이 우수하고 편차가 작으며 제조효율이 높은 레이저 어닐(anneal)장
치를 이용한 반도체장치 제작방법에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 이온 조사(照射), 이온 주입, 이온 도
핑 등에 의해 손상을 입어 결정성이 현저하게 손상된 반도체막의 레이저 처리를 위한 장치를 이용한 반도
체장치 제작방법에 관한 것이다.
최근에, 반도체소자 제작공정의 저온화에 관하여 활발하게 연구가 진행되고 있다. 그 이유의 하나는 유리
등의 절연기판상에 반도체소자를 형성할 필요가 생겼기 때문이다. 레이저 어닐 기술은 궁극의 저온공정으
로서 주목되고 있다.
그렇지만, 종래, 레이저 어닐의 조건 등에 대하여는 각 장치나 피막의 조건에 따라 달라서, 충분한 검토
가 이루어지지 않았다. 그 결과, 레이저 어닐 기술은 편차가 대단히 커서, 도저히 실용화에는 이를 수 없
다는 컨센서스가 이루어져 있었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명의 목적은, 이러한 종래에는 인지되지 않았던 조건을 제시하고, 따라서, 레이저 어닐에 의해 재현
성이 좋은 결과를 얻는 반도체장치 제작방법을 제공하는데 있다.
본 발명자는, 특히 이온 조사, 이온 주입, 이온 도핑 등에 의한 손상에 의하여 피막이 아모르퍼스 또는
그와 유사한 결정성이 매우 악화된 상태에서 반도체로서 충분한 특성을 나타내지 않는 피막을 활성화시킬
목적으로 레이저 어닐 조건의 최적화를 추구하였지만, 그 경우에는, 레이저광의 에너지의 조건만이 아니
라, 함유되는 불순물이나 레이저 펄스의 쇼트(shot)수에 의해서도 최적의 조건이 변하는 것을
발견하였다.
본 발명에서는, 활성화되어야 할 피막은 주로 실리콘, 게르마늄, 또는 실리콘과 게르마늄의 합금이나 탄
화규소 등의 Ⅳ족 원소로 구성되는 피막이다. 이들 피막은 100∼10000Å의 두께이다. 이들 피막을 레이저
어닐하는 경우에는, 투광성을 고려하여 400nm 이하의 짧은 파장의 레이저를 사용하면 좋다는 것이 알려져
있다.
예를 들면, 일반적으로 레이저의 에너지밀도와 높으면, 활성화가 충분히 이루어지고, 시트(sheet)저항이
저하하는 것으로 여기지고 있다. 그러나, 실제로는, 불순물로서 인이 함유되어 있는 경우에는, 명확히 그
러한 경향이 얻어진다 하여도, 불순물이 붕소인 경우에는, 역으로 고(高)에너지에서는 열화(劣化)한다.
또한, 펄스 레이저에 의한 어닐에서는 펄스의 쇼트수가 증가하면, 결과의 편차가 작게 되는 것으로 여겨
지고 있지만, 쇼트수가 많게 되면, 피막의 모오폴러지(morphology)가 악화하고, 미소한 편차가 증대한다
는 현상도 생기는 것이 명백하게 되었다.
이것은, 레이저의 조사를 거듭하는 것에 의하여 피막중에 결정의 핵이 크게 성장하기 때문이라고 생각된
다. 그 결과, 그때까지는 극히 균질이었던 피막중에 0.1∼1μm 정도의 크기로 분포가 생기기 때문이다.
특히, 레이저의 에너지가 큰 영역에서는 현저하였다.
또한, 레이저 어닐할 때에 피막이 대기중에 노출되어 있는 것이 아니고, 두께 3∼300nm, 대표적으로는,
10∼100nm의 투명한 피막에 의하여 덮여 있는 것도 필요하다는 것을 발견하였다. 이러한 피막은 레이저광
을 투과할 목적에서 산화규소나 질화규소가 적합하지만, 통상은 이 피막을 게이트 산화막으로서 이용할
필요에서 산화규소를 주된 재료로 하는 피막을 이용한다. 물론, 가동(可動)이온을 패시베이션할 목적으로
9-2
1019970064994
이것에 인이나 붕소가 도프되어 있어도 좋다. 만약, Ⅳ족 원소 피막이 이러한 투명한 피막으로 피복되어
있지 않은 경우에는, 전술한 바와 같은 불균질성이 한층 가속된다.
이러한 조건을 충족시키면서 더욱 평탄한(균질한) 피막을 얻기 위해서는, 조사되는 레이저광의 에너지밀
도를 E[mJ/cm2], 레이저 펄스의 쇼트수를 N[회]로 한 경우,
라는 관계가 있다는 것을 발견하였다. 이 A, B는 실험결과 얻어진 정수(定數)로서, 피막에 함유되어 있는
불순물에 따라 달라지는데, 불순물이 인인 경우에는, A=-0.02, B=350이고, 불순물이 붕소인 경우에는,
A=-0.02, B=300이었다.
또한, 본 발명은, 투명한 막 대신에 투명기판을 이용하여도 좋다. 즉, 이 경우의 레이저 처리방법은, 투
명한 절연기판상에 형성된 Ⅳ족 원소를 주성분으로 하고 고에너지의 불순물 이온을 조사한 피막에 파장
400nm 이하, 펄스폭 50nsec 이하의 펄스형 레이저광을 조사하는 것에 의해 반도체를 활성화시키는 레이저
어닐방법에 있어서, 그 펄스형 레이저광이 상기 투명한 절연기판을 통하여 그 피막에 조사되는 것과, 조
사되는 레이저의 에너지밀도 E[mJ/cm2 ]와 조사 펄스수 N 사이에, log10 N≤-0.02(E-350)의 관계를 가지는
것을 특징으로 하는 레이저 처리방법이다. 이하에 실시예를 나타내고, 본 발명을 더 상세히 설명한다.
발명의 구성 및 작용
[실시예]
본 실시예에서는, Ⅳ족 원소로 된 막(반도체막)중에 불순물을 도입하여 N형과 P형중 어느 한쪽을 부여하
고, 다시 마스크를 이용하여 상기 막의 일부에 불순물을 도입하여 그 부분에 N형과 P형중 다른 한쪽을 부
여한다. 제1도에, 본 실시예에서 사용된 레이저 어닐장치의 개념도를 나타낸다. 레이저광은 광학 가대(架
臺)(1)상에 설치된 발진기(2)에서 발진되고, 전(全)반사 미러(5,6)를 경유하여 증폭기(3)에서 증폭되고,
다시 전반사 미러(7,8)를 경유하여 광학계(4)에 도입된다. 그때까지의 레이저광의 비임은 3×2cm2 정도의
장방형이지만, 이 광학계(4)에 의하여 길이 10∼30cm, 폭 0.1∼1cm 정도의 가늘고 긴 비임으로 가공된다.
이 광학계를 거친 레이저광의 에너지는 최대로 1000mJ/쇼트이었다.
광학계(4)의 내부의 광로는 제5(a), (b), (c)와 같이 나타내어진다. 제5(a)의 평면도에서 보았을 때의 레
이저 비임의 폭이, 특허청구범위에 기재된 바와 같은 레이저 비임의 단면에서의 길이방향을 의미하고, 제
5(b)의 측면도에서 보았을 때의 레이저 비임의 폭이, 특허청구범위에 기재된 바와 같은 레이저 비임의 단
면에서의 폭방향을 의미한다. 광학계(4)에 입사한 레이저광은, 원통형 오목렌즈(A), 원통형 볼록렌즈(B),
횡방향 플라이아이(flyeye) 렌즈(C), 종방향 플라이아이 렌즈(D)를 통과한다. 횡방향 플라이아이 렌즈
(C)는 레이저 비임의 단면의 폭방향에서의 레이저 비임의 에너지분포를 균질화하도록 기능하고, 종방향
플라이아이 렌즈(D)는 레이저 비임의 단면의 길이방향으로 레이저 비임을 확장시키는 동시에, 그 길이방
향에서의 레이저 비임의 에너지분포를 균질화하도록 기능한다. 이들 플라이아이 렌즈(C,D)를 통과하는 것
에 의해, 레이저 비임은 그때까지의 가우스(Gauss) 분포형에서 구형분포(矩形分布)로 변화한다. 다음, 원
통형 볼록렌즈(E,F)를 통과하여 미러(G)(제1도에서 미러(9))를 거쳐 최종의 집속수단인 원통형 볼록렌즈
(H)에 의해 집속되어 피처리물(반도체막)에 조사(照射)된다.
본 실시예에서는, 제5(b)의 거리 X1, X2를 고정시키고, 원통형 볼록렌즈(E)의 초점(I)과 미러(G) 사이의
거리 X3와, 미러(G)와 원통형 볼록렌즈(H) 사이의 거리 X4, 원통형 볼록렌즈(H)와 피처리물(반도체막) 사
이의 거리 X5를 조절하여, 원통형 볼록렌즈(H)의 배율(M) 및 초점거리(F)를 조정하였다. 즉, 이들 사이에
는,
라는 관계가 있다. 또한, 본 실시예에서는 광로 전체길이 X6은 약 1.3m이었다.
이러한 가늘고 긴 비임으로 가공하는 것은 가공성을 향상시키기 위한 것이다. 즉, 폭이 좁고 긴 직사각형
형상의 비임은 광학계(4)를 나온 후 전반사 미러(9)를 거쳐 피처리물(11)에 조사되는데, 비임의 단면의
길이가 피처리물의 폭보다도 길기 때문에, 결국 피처리물은 한 방향으로만 이동시켜 가면 된다. 따라서,
피처리물 스테이지 및 구동기구(10)는 구조가 간단하여 보수도 용이하다. 또한, 피처리물을 세트할 때의
위치맞춤의 조작(얼라이먼트)도 용이하다.
이에 대하여, 정방형에 가까운 비임이면, 그것만으로 기판 전면을 커버하는 것은 불가능하므로, 피처리물
을 종방향 및 횡방향의 2차원적으로 이동시키지 않으면 안되는데, 그 경우에는 스테이지의 구도장치가 복
잡하게 되고, 또한, 위치맞춤도 2차원적으로 행하여야 하므로 어렵다. 특히 얼라이먼트를 수동으로 행하
는 경우에는, 그 공정에서의 시간손실이 크고 생산성이 저하한다. 또한, 이들 장치는 방전대(防振臺) 등
의 안정한 광학 가대(1)상에 고정될 필요가 있다.
피처리물로는, 종 100mm, 횡 100∼300mm의 각종 유리기판(예를 들면, 코닝사제품 7059번 유리)을 사용하
였다. 레이저는 KrF 레이저(파장 248nm, 펄스폭 30nsec)를 사용하였다.
유리기판상에 플라즈마 CVD법에 의해 아모르퍼스 실리콘막(반도체막)을 두께 100∼10000Å, 예를 들면
9-3
1019970064994
1000Å(100nm)으로 형성하였다. 이것을 600℃에서 48시간 어닐하여 결정화시키고, 이것을 섬형상으로 패
터닝하였다. 다음, 스퍼터법에 의해 두께 70nm의 산화규소막을 형성하고, 기판 전면(全面)에 인을 도프하
였다. 이때는 이른바 이온 도핑법을 사용하고, 플라즈마원(源)으로는 포스핀(PH3)을 사용하였다. 가속전압
은 80kV로 하였다. 다음, 기판의 일부를 마스크하여, 붕소를 이온 도핑법에 의하여 주입하였다. 이때의
플라즈마원은 디보란(B2H6)으로 하고, 가속전압은 65kV이었다. 즉, 마스크된 곳에는 인이 주입되어 N형을
나타내고, 마스크되지 않은 곳에는 인과 붕소가 주입되어 P형을 나타낸다.
그리고, 여러가지 에너지밀도, 쇼트수의 레이저를 조사하여, 레이저 활성화를 행하고, 시트저항을 측정하
여, 모오폴러지를 광학현미경에 의해 관찰하였다. 그 결과를 제2도∼제4도에 나타내었다.
제2도는 인 이온을 주입한 실리콘막의 시트저항과 레이저광의 에너지밀도, 및 쇼트수의 관계를 나타낸다.
인의 도즈(dose)량은 2×1015cm-2이다. 레이저의 에너지밀도가 200mJ/cm2 이하에서는, 활성화를 위해 많은
쇼트수를 요하며, 그런데도 10kΩ/□ 정도의 높은 시트저항 밖에 얻어지지 않았지만, 200mJ/cm2 이상에서
는, 1∼10 쇼트의 레이저 조사로 충분한 활성화가 이루어졌다.
제3도는 붕소 이온(4×1015cm-2 )을 주입한 실리콘막(반도체막)의 레이저 활성화를 나타낸다. 역시,
200mJ/cm 2 이하의 에너지밀도에서는 활성화가 불충분하여 많은 쇼트수가 필요하였다. 한편, 200∼
300mJ/cm2의 범위에서는 충분히 낮은 시트저항이 1∼10 쇼트로 얻어지지만, 300mJ/cm2 이상의 레이저 조사
에서는 오히려 시트저항이 높아져 버렸다. 특히 200mJ/cm2 이하의 경우와는 반대로, 쇼트수가 많을 수록
시트저항이 커졌지만, 이것은 다수의 레이저 조사에 의해 피막의 균일성이 악화하고 결정의 입계(粒界)가
성장하였기 때문이다.
실제의 공정에서는, 레이저 어닐은 P형 영역과 N형 영역에서 동시에 행해진다. 따라서, 레이저의 에너지
밀도를 350mJ/cm2으로 설정하면, N형 영역은 충분히 활성화되지만, P형 영역은 특성이 오히려 악화되어 버
린다. 이 때문에, 본 실시예의 조건에서는, 에너지밀도는 200∼300mJ/cm2의 범위, 특히 250∼300mJ/cm2의
범위가 바람직하였다. 펄스수는 1∼100 펄스가 좋다.
그리고, 레이저 어닐에 의해 피막의 모오폴러지에 변화가 생기는 것은 앞서 기술한 대로 이지만, 실제로
쇼트수와 에너지밀도와 모오폴러지를 검토하면, 제4도와 같은 결과가 얻어진다. 여기서, 어닐링 펄스란
레이저의 쇼트수를 의미하고 있다. 도면의 검은 동그라미는 인 도프 실리콘에 있어서의 표면 모오폴러지
에 변화가 나타나는 점을, 흰 동그라미는 붕소 도프 실리콘에 있어서의 변화점을 각각 나타내고 있다. 도
면에 있어서 우측 위의 영역은 막 표면의 모오폴러지가 나쁜(거친) 상태를 나타내고, 좌측 밑의 영역은
모오폴러지가 양호한(평탄한) 상태를 나타낸다. 인 도프 실리콘쪽이 레이저에 대하여 저항력이 강한 것을
알 수 있다. 이 결과로부터, 표면 모오폴러지를 변화시키지 않도록 레이저 어닐을 행하기 위한 조건은,
조사되는 레이저광의 에너지밀도를 E[mJ/cm2], 레이저 펄스의 쇼트수를 N[회]로 한 때,
이고, 불순물이 인인 경우에는, A=-0.02, B=350이며, 불순물이 붕소인 경우에는, A=-0.02, B=300인 것이
되었다.
모오폴러지가 거친 경우에는, 부분에 따라 실리콘의 특성이 현저하게 악화하기 때문에, 편차가 현저히 커
진다. 실제로 모오폴러지가 나쁜(표면이 거친) 실리콘막에서는 시트저항의 편차가 20% 이상이었다. 그 편
차를 낮추기 위해서는 상기 조건을 충족시키고, 또한, 적절한 레이저 에너지밀도를 설정하지 않으면 안된
다.
예를 들면, 레이저 에너지밀도를 250mJ/cm2으로 한 경우에는, 레이저의 쇼트수는 10회 이하가 바람직하다.
또한, 레이저 에너지밀도를 280mJ/cm2으로 한 경우에는, 레이저의 쇼트수는 1∼3회가 바람직하다. 이와 같
은 조건에서 레이저 어닐을 행한 때에는, 시트저항의 편차를 10% 이하로 억제할 수 있었다.
발명의 효과
본 발명에 의해 최적의 레이저 어닐을 행하고, 따라서, 편차가 작고 신뢰성이 높은 반도체막을 얻을 수
있었다. 이와 같이 본 발명은 공업상 유익한 것으로 생각된다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
레이저 비임을 방출하는 공정; 상기 레이저 비임의 단면의 길이방향으로만 상기 레이저 비임을 확장시키
는 동시에, 상기 길이방향에서의 상기 레이저 비임의 강도분포를 균질화하는 공정; 상기 레이저 비임의
단면의 폭방향으로만 상기 레이저 비임을 집속하는 공정; 및 집속된 레이저 비임에 대하여 상대적으로 반
도체층을 상기 단면의 폭방향에 따른 방향으로 이동시킴으로써 상기 집속된 레이저 비임으로 상기 반도체
층을 주사하는 공정을 포함하고; 여기서, 상기 반도체층에서의 상기 레이저 비임의 단면의 길이가 10∼
30cm인 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 2
반도체층을 가진 반도체장치를 제작하는 방법으로서, 길이와 폭을 가진 단면을 가지는 레이저 비임을 방
9-4
1019970064994
출하는 공정; 횡방향 플라이아이 렌즈를 사용하여 상기 단면의 폭방향에서의 상기 레이저 비임의 에너지
분포를 균질화하는 공정; 종방향 플라이아이 렌즈를 사용하여 상기 단면의 길이방향에서의 상기 레이저
비임의 에너지분포를 균질화하는 공정; 제1원통형 볼록렌즈를 사용하여, 상기 횡방향 플라이아이 렌즈를
통과한 후의 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로만 집속하는 공정; 제2원통형 볼록렌즈를 사용하
여, 상기 종방향 플라이아이 렌즈를 통과한 후의 상기 레이저 비임을 상기 단면의 길이방향으로만 집속하
는 공정; 상기 제1원통형 볼록렌즈의 초점거리보다 큰 거리만큼 상기 제1원통형 볼록렌즈로부터 떨어져
배치된 제3원통형 볼록렌즈를 사용하여, 상기 제1 및 제2원통형 볼록렌즈를 통과한 후의 상기 레이저 비
임을 상기 단면의 폭방향으로만 집속하는 공정; 상기 제1, 제2, 제3원통형 볼록렌즈를 통과한 후의 상기
레이저 비임을 반도체층에 조사하는 공정; 및 상기 제3원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 레이저 비임에 대
하여 상대적으로 상기 반도체층을 상기 단면의 폭방향에 따른 방향으로 이동시킴으로써 상기 집속된 레이
저 비임으로 상기 반도체층을 주사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 3
제2항에 있어서, 상기 반도체층이 상기 제3원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 상기 레이저 비임에 의해 어닐
되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 4
길이와 폭을 가진 단면을 가지는 레이저 비임을 방출하는 공정; 횡방향 플라이아이 렌즈를 사용하여 상기
단면의 폭방향에서의 상기 레이저 비임의 에너지분포를 균질화하는 공정; 제1원통형 볼록렌즈를
사용하여, 상기 횡방향 플라이아이 렌즈를 통과한 후의 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로만 집
속하는 공정; 상기 제1원통형 볼록렌즈의 초점거리보다 큰 거리만큼 상기 제1원통형 볼록렌즈로부터 떨어
져 배치된 제2원통형 볼록렌즈를 사용하여, 상기 제1원통형 볼록렌즈를 통과한 후의 상기 레이저 비임을
상기 단면의 폭방향으로만 집속하는 공정; 상기 제2원통형 볼록렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 반도체
층에 조사하는 공정; 및 상기 제2원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 레이저 비임에 대하여 상대적으로 상기
반도체층을 상기 단면의 폭방향에 따른 방향으로 이동시킴으로써 상기 집속된 레이저 비임으로 상기 반도
체층을 주사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 5
길이와 폭을 가진 단면을 가지는 레이저 비임을 방출하는 공정; 횡방향 플라이아이 렌즈를 사용하여 상기
단면의 폭방향에서의 상기 레이저 비임의 에너지분포를 균질화하는 공정; 제1원통형 볼록렌즈를
사용하여, 상기 횡방향 플라이아이 렌즈를 통과한 후의 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로만 집
속하는 공정; 제2원통형 볼록렌즈를 사용하여, 상기 제1원통형 볼록렌즈를 통과한 후의 상기 레이저 비임
을 상기 단면의 폭방향으로만 집속하는 공정; 상기 제2원통형 볼록렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 반
도체층에 조사하는 공정; 및 상기 제2원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 레이저 비임에 대하여 상대적으로
상기 반도체층을 상기 단면의 폭방향에 따른 방향으로 이동시킴으로써 상기 집속된 레이저 비임으로 상기
반도체층을 주사하는 공정을 포함하고; 여기서, 상기 제2원통형 볼록렌즈의 초점거리 F가 하기 조건을 충
족하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
1/F=1/(상기 제1원통형 볼록렌즈의 초점과 상기 제2원통형 볼록렌즈 사이의 광로길이) 1/(상기 제2원통형
볼록렌즈와 상기 반도체층 사이의 광로길이)
청구항 6
전파방향에 수직인 단면이 길이와 폭을 가지는 레이저 비임을 방출하는 공정; 횡방향 플라이아이 렌즈를
사용하여 상기 단면의 폭방향에서의 상기 레이저 비임의 에너지분포를 균질화하는 공정; 제1원통형 볼록
렌즈를 사용하여, 상기 횡방향 플라이아이 렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로만
집속하는 공정; 제2원통형 볼록렌즈를 사용하여, 상기 제1원통형 볼록렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을
상기 단면의 폭방향으로만 집속하는 공정; 상기 제2원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 상기 레이저 비임을
반도체층에 조사하는 공정; 및 상기 제2원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 레이저 비임에 대하여 상대적으로
상기 반도체층을 상기 단면의 폭방향에 따른 방향으로 이동시킴으로써 상기 집속된 레이저 비임으로 상기
반도체층을 주사하는 공정을 포함하고; 여기서, 배율 M이 하기 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 반도
체장치 제작방법.
M=(상기 제1원통형 볼록렌즈의 초점과 상기 제2원통형 볼록렌즈 사이의 광로길이)/(상기 제2원통형 볼록
렌즈와 상기 반도체층 사이의 광로길이)
청구항 7
반도체층을 가진 반도체장치를 제작하는 방법으로서, 전파방향에 수직으로 장방형의 단면을 가지는 레이
저 비임을 방출하는 공정; 횡방향 플라이아이 렌즈를 사용하여 상기 단면의 폭방향에서의 상기 레이저 비
임의 에너지분포를 변화시키는 공정; 제1원통형 볼록렌즈를 사용하여, 상기 횡방향 플라이아이 렌즈를 통
과한 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로만 집속하는 공정; 상기 제1원통형 볼록렌즈를 통과한
상기 레이저 비임을 미러를 사용하여 반도체층쪽으로 보내는 공정; 상기 미러와 상기 반도체층 사이의 광
로에 배치된 제2원통형 볼록렌즈를 사용하여, 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로 집속하는
공정; 및 상기 제2원통형 볼록렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 상기 반도체층에 조사하는 공정을 포함
하고; 여기서, 상기 제1원통형 볼록렌즈의 초점과 상기 미러 사이의 거리 X3, 상기 미러와 상기 제2원통형
볼록렌즈 사이의 거리 X4, 상기 제2원통형 볼록렌즈와 상기 반도체층 사이의 거리 X5가 하기 조건들을 충
족하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
M=(X3 X4)/X5(M은 배율임)와, 1/F=1/(X3 X4) 1/X 5(F는 상기 제2원통형 볼록렌즈의 초점거리임)
청구항 8
9-5
1019970064994
전파방향에 수직으로 장방형의 단면을 가지는 레이저 비임을 방출하는 공정; 횡방향 플라이아이 렌즈를
사용하여 상기 단면의 폭방향에서의 상기 레이저 비임의 에너지분포를 변화시키는 공정; 제1원통형 볼록
렌즈를 사용하여, 상기 횡방향 플라이아이 렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로만
집속하는 공정; 상기 제1원통형 볼록렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 미러를 사용하여 반도체층쪽으로
보내는 공정; 상기 미러와 상기 반도체층 사이의 광로에 배치된 제2원통형 볼록렌즈를 사용하여, 상기 제
1원통형 볼록렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로 집속하는 공정; 상기 제2원통형
볼록렌즈에 의해 집속된 상기 레이저 비임을 상기 반도체층에 조사하는 공정; 및 상기 제2원통형 볼록렌
즈에 의해 집속된 레이저 비임에 대하여 상대적으로 상기 반도체층을 상기 단면의 폭방향에 따른 방향으
로 이동시킴으로써 상기 집속된 레이저 비임으로 상기 반도체층을 주사하는 공정을 포함하고; 여기서, 상
기 제1원통형 볼록렌즈의 초점과 상기 미러 사이의 거리 X3, 상기 미러와 상기 제2원통형 볼록렌즈 사이의
거리 X4, 상기 제2원통형 볼록렌즈와 상기 반도체층 사이의 거리 X5가 하기 조건을 충족하는 것을 특징으
로 하는 반도체장치 제작방법.
M=(X3 X4)/X5(M은 배율임)
청구항 9
전파방향에 수직으로 장방형의 단면을 가지는 레이저 비임을 방출하는 공정; 횡방향 플라이아이 렌즈를
사용하여 상기 단면의 폭방향에서의 상기 레이저 비임의 에너지분포를 변화시키는 공정; 제1원통형 볼록
렌즈를 사용하여, 상기 횡방향 플라이아이 렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로만
집속하는 공정; 상기 제1원통형 볼록렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 미러를 사용하여 반도체층쪽으로
보내는 공정; 상기 미러와 상기 반도체층 사이의 광로에 배치된 제2원통형 볼록렌즈를 사용하여, 상기 제
1원통형 볼록렌즈를 통과한 상기 레이저 비임을 상기 단면의 폭방향으로 집속하는 공정; 상기 제2원통형
볼록렌즈에 의해 집속된 상기 레이저 비임을 상기 반도체층에 조사하는 공정; 및 상기 제2원통형 볼록렌
즈에 의해 집속된 레이저 비임에 대하여 상대적으로 상기 반도체층을 상기 단면의 폭방향에 따른 방향으
로 이동시킴으로써 상기 집속된 레이저 비임으로 상기 반도체층을 주사하는 공정을 포함하고; 여기서, 상
기 제1원통형 볼록렌즈의 초점과 상기 미러 사이의 거리 X3, 상기 미러와 상기 제2원통형 볼록렌즈 사이의
거리 X4, 상기 제2원통형 볼록렌즈와 상기 반도체층 사이의 거리 X5가 하기 조건을 충족하는 것을 특징으
로 하는 반도체장치 제작방법.
1/F=1/(X3 X4) 1/X5(F는 상기 제2원통형 볼록렌즈의 초점거리임)
청구항 10
제2항에 있어서, 상기 레이저 비임이 엑시머 레이저 비임인 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 11
제4항에 있어서, 상기 레이저 비임이 엑시머 레이저 비임인 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 12
제2항에 있어서, 상기 레이저 비임의 단면이 장방형 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작
방법.
청구항 13
제4항에 있어서, 상기 레이저 비임의 단면이 장방형 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작
방법.
청구항 14
제4항에 있어서, 상기 반도체층이 상기 제2원통형 볼록렌즈에 의해 접속된 상기 레이저 비임에 의해 어닐
되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 15
제5항에 있어서, 상기 반도체층이 상기 제2원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 상기 레이저 비임에 의해 어닐
되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 16
제6항에 있어서, 상기 반도체층이 상기 제2원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 상기 레이저 비임에 의해 어닐
되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 17
제7항에 있어서, 상기 반도체층이 상기 제2원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 상기 레이저 비임에 의해 어닐
되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
청구항 18
제8항에 있어서, 상기 반도체층이 상기 제2원통형 볼록렌즈에 의해 집속된 상기 레이저 비임에 의해 어닐
되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
도면
9-6
1019970064994
도면1
도면2
9-7
1019970064994
도면3
도면4
9-8
1019970064994
도면5
9-9
1019970064994