KR20100028008A - 반도체 층의 구조를 변경시키는 프로세스 및 장치 - Google Patents

반도체 층의 구조를 변경시키는 프로세스 및 장치 Download PDF

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KR20100028008A
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한스-쥬르겐 칼에르트
마르크 팀
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이노바벤트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 반도체 층의 구조를 변경시키기 위한 프로세스 및 장치에 관한 것이다. 상기 프로세스는 제 1 레이저 광(35)으로 상기 반도체 층(30)의 적어도 일 영역을 조사하는 단계와, 그리고 적어도 하나의 제 2 레이저 광(27)으로 상기 반도체 층(30)의 상기 적어도 일 영역을 조사하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 레이저 광(27)으로 조사하는 단계는, 시간적으로, 상기 제 1 레이저 광(35)으로 조사하는 단계 이후에 실행되고, 상기 제 1 레이저 광(35)은 상기 제 2 레이저 광(27)보다 낮은 방사 강도를 나타내며, 상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)은 하나의 레이저 빔(21)으로부터 발생된다.

Description

반도체 층의 구조를 변경시키는 프로세스 및 장치{PROCESS AND APPARATUS FOR CHANGING THE STRUCTURE OF A SEMICONDUCTOR LAYER}
본 발명은 적어도 하나의 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광으로 반도체 층의 구조를 변경시키기 위한 프로세스 및 장치에 관한 것이다.
비정질 실리콘 및 다른 반도체 물질에 관한 열적 프로세스를 개시시키기 위한 목적으로 레이저 조사(laser irradiation)를 사용하는 것이 알려져 있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 도핑을 활성화시킬 목적으로, 삼차원 스위칭 회로를 위해 비정질 층들을 결정화시킬 목적으로, 그리고 결정 결함을 치유할 목적으로 반도체 물질이 조사된다.
비정질 층들의 결정화 및 결정 결함의 치유는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 및 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 디스플레이를 생산하기 위한(특히, 평면 디스플레이 스크린과 같은 면적이 큰 디스플레이에 대한) 반도체 필름의 준비시에 사용된다. 이러한 디스플레이는, 디스플레이 상에 디스플레이될 픽셀들을 스위칭시키기 위해 박막 트랜지스터(Thin-Film Transistors, TFT)를 사용한다. 레이저 광으로 반도체 필름을 조사함으로써, 반도체 필름의 전자 이동도가 특히 증가할 수 있다. 결과적으로, 더 작은 트랜지스터의 제조가 가능하고, 이것에 의해 해상도가 더 높은 디스플레이가 더 콤팩트하고, 더 가볍고, 그리고 더 얇은 구조적 설계로 생산될 수 있다.
크기를 감소시키기 위해, 또한 디스플레이의 무게와 두께를 훨씬 더 감소시키기 위해, 그리고 디스플레이의 해상도들 더욱 더 증가시키기 위해, 훨씬 더 높은 품질의 반도체 물질이 필요하다.
공개문헌 US 2003/0024905 A1은 반도체 층을 조사하는 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 레이저 소스에 의해 발생된 세 개의 레이저 빔들이 이동가능한 평면 상에 정렬된 기판 상에서 반사된다.
공개문헌 US 2007/0178631 A1은 반도체 필름을 결정화하는 프로세스 및 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 레이저 빔은 두 개의 레이저 빔 부분들로 분할되고, 그리고 렌즈를 통해 두 개의 레이저 빔 부분들은 반도체 필름의 동일 표면 영역 상에 집속된다.
본 발명의 목적은 반도체 층을 조사하기 위한 프로세스 및 장치가 이용가능하도록 만드는 것이며, 이것을 통해 반도체 층의 균일도가 증가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은, 반도체 층의 구조를 변경시키는 프로세스에 의해, 제 1 레이저 광으로 상기 반도체 층의 적어도 일 표면 영역을 조사(irradiate)하고, 그리고 적어도 하나의 제 2 레이저 광으로 상기 반도체 층의 상기 적어도 일 표면 영역을 조사함으로써 달성되는데, 여기서 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광은 단지 시간적으로 연속하여 일 방향으로 한번 상기 반도체 층의 상기 적어도 일 표면 영역을 일소(sweep)하고, 상기 제 1 레이저 광은 상기 제 2 레이저 광보다 낮은 방사 강도(radiation intensity)를 나타내며, 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광은 하나의 레이저 빔으로부터 발생된다.
반도체 층의 적어도 일 영역을, 먼저 제 1 방사 강도 혹은 에너지 밀도를 갖는 레이저 광으로 조사하고, 시간적으로 오프셋되어, 후속적으로 첫번째 조사의 경우보다 더 높은 방사 강도 혹은 에너지 밀도를 갖는 레이저 광으로 조사함으로써, 첫번째 조사에 의해 반도체 층의 적어도 일 영역이 두번째 조사를 위해 준비될 수 있다. 반도체 층의 적어도 일 영역을 이처럼 사전 처리함으로써, 두 번째 조사를 통해 결과적으로 층 성질이 더 좋아 질 수 있다. 예를 들어, 첫번째 조사 중에 반도체 층의 증착된 층들로부터 수소가 증발될 수 있다. 이러한 것은 특히 미세폭발 없이 일어날 수 있다. 첫번째 조사에 의해, 반도체 층 내에서의 혹은 상에서의 결함(예를 들어, 오염)이 또한 반도체 층의 파괴 없이 제거될 수도 있다. 결과적으로, 첫번째 조사에 의해 두번째 조사의 효율성이 증가한다. 따라서, 첫번째 조사에 의해, 특히 두번째 조사에 대한 프로세스 윈도의 폭이 넓어진다. 결과적으로, 첫번째 조사와 두번째 조사는 서로 함께 상승 효과(synergistic effect)를 일으키고, 이것에 의해, 반도체 층의 균일도가 증가할 수 있고 그 표면이 더 평탄해질 수 있다.
하나의 레이저 빔으로부터의 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광이 발생되기 때문에, 양쪽 조사 혹은 노출은 임의의 스캔 절차로 발생될 수 있다. 결과적으로, 스캔 절차에서 이중 노출을 갖는 본 발명에 따른 프로세스로 처리량이 커질 수 있다.
더욱이, 두 개의 개별 레이저 빔 소스들이 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광을 발생시킬 목적으로 제공될 필요가 없다. 결과적으로, 두 개의 레이저 빔 소스에 의해 발생된 레이저 광을 서로에 대해 제어해야하는 추가적인 제어 노력을 피할 수 있다. 결과적으로 장치 비용이 감소될수 있다.
제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광의 경우에, 이러한 레이저 광들은 바람직하게는 펄스 레이저 광 소스(pulsed laser-light source)의 도움을 받아 발생될 수 있는 레이저 광 펄스들이다. 그러나, 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광은 또한 연속적인 파형의 레이저 빔(continuous wave laser beams)일 수 있다.
반도체 층에 있어서, 바람직하게는 이러한 반도체 층은 비정질 실리콘 층이 다. 특히 이러한 반도체 층은 박막(thin film)일 수 있다.
본 발명에 따른 제 1 조사 및 제 2 조사에 의해, 비정질 실리콘 층의 다결정 실리콘으로의 균질 변환(homogeneous conversion)이 일어날 수 있다. 이러한 프로세스에서, 비정질 실리콘 층은 적어도 부분적으로 다결정 실리콘으로 변환될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 반도체 층의 적어도 일 영역을 한 방향으로 지나간다(일소한다). 특히, 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 동일 방향으로 적어도 일 영역을 일소할 수 있다. 결과적으로, 커다한 영역의 반도체 층들도 또한 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광으로 조사될 수 있다. 반도체 층의 적어도 일 영역은 바람직하게는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광에 의해 각각의 경우 단지 한번 조사된다. 용어 '일소(sweep)' 대신에, 용어 '스캔(scan)'이 본 명세서에서 사용될 수도 있다.
더 바람직하게는, 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 서로 사전에 결정된 시간적 분리 간격 및/또는 공간적 분리 간격을 가진채 적어도 일 영역을 조사(혹은 일소)한다. 즉 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광에 의한 레이저 조사가 일어난다. 이러한 경우에, 레이저 조사들 간의 시간적 분리 간격 및/또는 공간적 분리 간격은 사전에 결정될 수 있다. 레이저 조사의 시간적 오프셋 혹은 공간적 오프셋으로 인해, 제 2 조사가 일어날 때, 제 1 조사에 의해 반도체 층에서 일어나는 열적 프로세스가 종결될 수 있거나 요구된 상태에 있을 수 있는데, 제 2 조사에 의해 반도체 층에서의 후속 열적 프로세스가 일어나거나 또는 제 1 조사에 의해 일어나는 열적 프로세스가 계속된다. 예를 들어, 비정질 실리콘 층의 조사 동안, 제 1 조사에 의해 단지 부분적으로 용융될 수 있다. 실리콘 층의 냉각 동안(즉, 제 1 조사 이후 제 2 조사 이전), 결정은 용융 층으로부터 성장할 수 있다. 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광 간의 사전에 결정된 분리 간격을 통해, 즉 제 1 조사 이후의 제 2 조사가 일어날 때의 사전에 결정된 시간적 분리 간격을 통해, 제 1 조사 이후의 반도체 층의 냉각 혹은 결정의 성장이 종결되는 시간이 결정될 수 있다. 결과적으로, 반도체 층 내의 그리고 반도체 층 상의 열적 프로세스 실행은 또한 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광 간의 사전에 결정된 시간적 분리 간격에 의해 영향을 받을 수 있다.
반도체 층의 적어도 일 영역의 제 2 조사는 바람직하게는, 제 1 조사 이후에 이러한 영역이 거의 주변 온도까지 냉각된 이후에 일어난다.
더 바람직한 방법에서, 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광 간의 시간 간격, 즉 반도체 층의 적어도 일 영역의 제 1 조사와 반도체 층의 적어도 일 영역의 적어도 하나의 제 2 조사 간의 시간 간격은 10 ㎲ 내지 100 ms이다. 특히 이러한 시간 간격은 1 ms 내지 5 ms일 수 있다.
하나의 레이저 빔으로부터의 두 개의 레이저 광 빔을 발생시키기 위해, 반도체 층을 조사하는 프로세스는 또한, 레이저 빔을 서로 다른 방사 강도를 갖는 두 개의 레이저 빔 부분으로 분할하는 것과, 그리고 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 형성되도록 이러한 두 개의 레이저 빔 부분을 집속시키는 것으로 구성되는 프로세스 단계를 나타낼 수 있다. 분리 단계 동안, 한편으로는 두 개의 레이저 빔 부 분(이것은 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광에 대한 기반을 형성함)이 발생되고, 다른 한편으로는 제 1 레이저 광보다 더 높은 방사 강도를 갖는 제 2 레이저 광이 발생될 수 있다. 두 개의 분할된 레이저 빔 부분의 경우, 이러한 레이저 빔 부분은 레이 번들(ray bundles), 특히 가우시안 레이 번들(Gaussian ray bundles)일 수 있으며, 이것은 반도체 층의 적어도 일 영역을 조사하기 위해서 집속되어 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광을 형성한다.
제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 반도체 층을 조사하거나, 혹은 요구된 분리 간격으로 반도체 층의 적어도 일 영역을 일소하기 위해서, 반도체 층의 적어도 일 영역의 조사 이전에, 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 조준(collimate)될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 반도체 층을 조사하는 프로세스는 또한 다음의 프로세스 단계, 즉, 레이저 광을 분리하는 동안 두 개의 레이저 빔 부분의 방사 강도의 분포를 변경하는 단계와, 그리고 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 반도체 층의 적어도 일 영역을 일소(스캔)하는 방향을 변경하는 단계를 나타낸다. 이러한 프로세스 단계를 통해, 반도체 층의 적어도 일 영역은 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광에 의해 서로 다른 방향에서 단속적으로 일소(스캔)될 수 있다. 반도체 층의 적어도 일 영역은 바람직하게는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광에 의해 각각의 경우에 단지 한번 조사된다. 따라서, 예를 들어, 만약 직사각형 표면을 갖는 반도체 층이 조사되어야 한다면, 전체 표면이 완전히 두번 조사될 때까지, 표면은 스트립(strip) 형태로 원쪽에서 오른쪽으로 그리고 오른족에서 왼쪽으로 번갈 아 조사되거나 일소될 수 있다. 결과적으로, 전체 반도체 층을 조사하는 시간이 단축될 수 있어, 비용이 감소된다.
또 다른 바람직한 방식에서, 반도체 층이 파괴되지 않는 방사 강도 혹은 에너지 밀도를 갖는 제 1 레이저 광이 반도체 층을 조사한다. 예를 들어, 제 1 레이저 광의 방사 강도는 수소가 반도체 층의 증착된 층들로부터 증발되거나 또는 반도체 층에서의 결함 혹은 반도체 층 상에서의 결함이, 파손없이, 제거되도록 하는 그러한 것일 수 있다.
비정질 실리콘 층의 조사 동안, 제 1 레이저 광의 방사 강도는 비정질 실리콘 층이 단지 부분적으로 다결정 실리콘으로 변환될 수 있도록 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 제 1 조사는 제 2 조사를 위한 사전처리에 해당하고, 여기서 더 좋은 조건 하에서 다결정 실리콘이 만들어질 수 있다.
반도체 층을 조사하는 프로세스를 통해, 바람직하게는 얇은 비정질 실리콘 층이 조사될 수 있고, 비정질 실리콘 층의 두께는 바람직하게는 10 nm보다 더 크고, 최대 10 ㎛이다. 비정질 실리콘 층의 두께는 또한 10 ㎛보다 더 클 수 있다.
특히, 반도체 층의 전체 두께에 걸친, 즉 하부 유리 기판까지의 제 1 조사 및/또는 제 2 조사에 의해, 방사 에너지가 반도체 층에 유입된다.
또 다른 바람직한 방식에서, 제 1 레이저 광의 방사 강도 대 제 2 레이저 광의 방사 강도의 비율은 최소 0.1에서 최대 0.9까지이고, 특히 바람직한 값은 최소 0.25와 최대 0.45 사이에 있다.
반도체 층의 균일도의 개선은 바람직하게는 제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레 이저 광이 190 nm 내지 1100 nm의 파장을 가질 때 획득될 수 있다. 녹색 스펙트럼 영역에서의 레이저 광의 사용은 종래 반도체 층 두께에 대해 적합할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레이저 광은 450 nm 내지 550 nm의 파장을 나타낸다. 특히 바람직한 방식에서, 제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레이저 광은 515 nm 또는 532 nm의 파장을 나타낸다. 만약, 예를 들어, 녹색 스펙트럼 영역에서의 레이저 광이 10 nm보다 크고 최대 10 ㎛까지의 층 두께를 갖는 비정질 실리콘에 부딪친다면, 녹색 레이저 광은 비정질 실리콘 층의 전체 두께에 걸쳐 흡수된다. 이것과 비교하여, 500 nm보다 작은 파장 범위 내에 있는 레이저 광을 사용하여 비정질 실리콘 층을 조사하는 경우에, 레이저 광은 비정질 실리콘 층의 얇은 표면 층 내에만 흡수된다. 결과적으로, 특히 반도체 층들을 변환시킬 목적으로 녹색 스펙트럼 영역에서의 레이저 광이 사용될 수 있다.
제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레이저 광, 즉 펄스 레이저 광은 바람직하게는 10 kHz 내지 250 kHz의 반복 주파수를 나타낸다. 제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레이저 광의 반복 주파수를 제어함으로써, 제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레이저 광이 반도체 층의 적어도 일 영역을 일소하는 속도에 영향을 미칠 수 있다.
또 다른 바람직한 방식에서, 스트립 형상의 제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레이저 광의 기하학적 반치폭은, 스트립의 길이 방향에 직각으로, 2 ㎛ 내지 10 ㎛이지만, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 6 ㎛이다.
반도체 층을 조사하는 프로세스는 라인 레이저 빔 시스템 및/또는 레이저 스팟 레이저 시스템에 대해 사용될 수 있다. 결과적으로, 제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레이저 광의 경우에, 이러한 레이저 광은 라인(스트립)으로 투사된 레이저 빔일 수 있거나 또는 집속된 레이저 스팟(focused laser spot)일 수 있다.
앞서 언급된 본 발명의 목적은 또한 반도체 층을 조사하는 장치에 의해 달성되는데, 상기 장치는 제 1 레이저 광으로 반도체 층의 적어도 일 표면 영역을 조사하도록 된 제 1 조사 수단(irradiation means)과, 그리고 적어도 하나의 제 2 레이저 광으로 반도체 층의 상기 적어도 일 표면 영역을 조사하도록 된 제 2 조사 수단을 구비하며, 상기 제 1 조사 수단과 상기 제 2 조사 수단은, 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광이 단지 시간적으로 연속하여 일 방향으로 한번 상기 반도체 층의 상기 적어도 일 표면 영역을 일소하도록 하고, 상기 제 1 조사 수단은 상기 제 2 레이저 광보다 낮은 방사 강도를 갖는 상기 제 1 레이저 광을 발생시킨다.
반도체 층을 조사하는 장치는 또한 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광 간의 시간적 분리 및/또는 공간적 분리를 제어하는 수단을 나타낼 수 있다.
더 바람직한 방식에서, 반도체 층을 조사하는 장치는, 제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레이저 광이 반도체 층에 대해 이동되는 적어도 하나의 속도, 즉, 제 1 레이저 광 및/또는 제 2 레이저 광이 반도체 층의 적어도 일 영역을 일소하는 적어도 하나의 속도를 제어하는 수단을 나타낸다.
반도체 층을 조사하는 장치는 또한 레이저 빔을 발생시키는 레이저를 나타낼 수 있고, 그리고 레이저 빔으로부터 방사 강도가 서로 다른 두 개의 레이저 빔 부분들을 발생시키는 빔 분할기(beam-splitter)를 나타낼 수 있다.
빔 분할기는 바람직하게는 두 개의 레이저 빔 부분들의 방사 강도를 조정하 도록 구성될 수 있다.
반도체 층을 조사하는 장치는 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광이 형성되도록 두 개의 레이저 빔 부분들을 집속시키기 위한 투사 렌즈(projection lens)를 나타낼 수 있다.
본 발명의 또 다른 전개에 따르면, 반도체 층을 조사하는 장치는 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광을 조준하기 위한 광학체를 나타낼 수 있다.
본 발명은 도시된 예시적 실시예를 기반으로 하여 첨부되는 도명을 참조하여 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 반도체 층을 조사하기 위한 장치의 예시적 실시예를 도시적으로 나타낸다.
이러한 장치는 레이저 광 소스(10)와, 빔 분할기(13)와, 미러(mirror)(16)와, 그리고 투사 렌즈(19)를 포함한다. 레이저 광 소스(10)의 경우, 이것은 다이오드 여기 Yb:YAG 레이저(diode-pumped Yb:YAG laser)이다. 레이저(10)는 10 kHz와 250 kHz 사이의 반복 주파수를 갖는 펄스 레이저 빔(21)을 발생시킨다. 레이저 빔(21)의 경우에, 이것은 515 nm의 파장을 갖는 단일 레이저 빔이다. 레이저 빔(21)은 빔 분할기(13)에 부딪친다. 빔 분할기(13)의 경우, 이것은 빔 강도 분할기(beam-intensity splitter)일 수 있다. 입사 레이저 빔(21)은 빔 분할기(13)에 의해 투과 부분(25)과 반사 부분(33)으로 분할된다. 투과 부분(25)과 반사 부분(33)의 경우에, 이것은 각각의 경우 가우시안 레이 번들 혹은 가우시안 라인 빔 (특히, 라인에 대해 축 균질성(axial homogeneity)을 가짐)일 수 있다. 투과 부분(25)은 반사됨이 없이 빔 분할기(13)를 통과하여, 투사 렌즈(19)에 부딪치는데, 투사 렌즈(19)는 투과 부분(25)을 비정질 실리콘 층(30) 상에 투사시킨다. 비정질 실리콘 층(30)의 경우에, 이것은 얇은 실리콘 필름이다. 실리콘 필름은 유리 기판(미도시) 상에 놓인다. 투사 렌즈(19)는 입사하는 레이 번들(25, 33)의 가우시안 집속을 구현하는 렌즈 유닛이다.
빔 분할기로부터 반사된 부분(33)은 미러(16)에 대해 반사되는데, 미러(16)는 반사 부분(33)을 투사 렌즈(19) 상으로 반사시킨다. 투사 렌즈(19)는 반사 부분(33)을 비정질 실리콘 층(30) 상으로 집속시킨다. 비정질 실리콘 층(30)의 조사된 표면은 레이저 빔(27 및 35)의 이미징 평면(imaging plane)과 일치한다.
레이저 빔(21)을 서로 다른 방사 방향을 갖는 부분들로 분할하는 것 외에, 빔 분할기(13)는 또한 투과 부분(25)의 방사 강도와 반사 부분(33)의 방사 강도를 확립한다. 본 예시적 실시예에서, 레이저 빔(21)의 방사 강도는, 레이저 빔(21)의 방사 강도의 30%가 반사 부분(33)에 공급되고 아울러 레이저 빔(21)의 방사 강도의 70%가 투과 부분(25)에 공급되도록, 빔 분할기(13)에 의해 분할된다. 결과적으로, 반도체 층을 조사하기 위해 도시된 장치를 사용하여 서로 다른 방사 강도를 갖는 두 개의 레이저 빔(27 및 35)이 발생될 수 있다. 이 경우, 레이저 빔(35)은 레이저 빔(27)보다 낮은 방사 강도를 나타낸다.
더욱이, 두 개의 레이저 빔(27, 35)은 서로 공간적으로 분리되어 정의된 공간적 분리간격(a)으로 비정질 실리콘 층(30) 상에 투사된다. 분리간격(a)은 특히, 빔 분할기(13)와, 미러(16)와, 그리고 투사 렌즈(19)에 의해 구성되는 광학 소자들의 방위에 따라 달라지며, 투사 렌즈(19)와 비정질 실리콘 층(30) 간의 분리간격(b)에 따라 달라진다. 도 1에 도시된 장치의 빔 축 모두는 평면에 있다.
결과적으로, 도 1에 도시된 장치를 사용하여, 하나의 레이저 빔(21)으로부터 서로 다른 방사 강도를 갖는 두 개의 레이저 빔(27 및 35)이 발생될 수 있고, 이것은 서로 분리된 간격, 즉 사전에 결정된 분리간격(a)으로 비정질 실리콘 층(30) 상에 투사될 수 있다.
레이저 빔(27)의 방사 강도 대 레이저 빔(35)의 방사 강도의 비율을 변경시키기 위해, 서로 다른 분할율을 갖는 또 다른 빔 분할기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 70:30의 분할율을 갖는 도 1에 도시된 빔 분할기(13)는 20:80의 분할율을 갖는 빔 분할기로 교체될 수 있다.
더욱이, 레이저(10)는 레이저 빔(21)의 방사 강도가 변경될 수 있도록 설계될 수 있어, 추가적으로 레이저 빔(27 및 35)의 방사 강도가 변경될 수 있다.
레이저 빔(27 및 35)은 515 nm의 파장을 나타낸다. 녹색 스펙트럼 영역에서의 레이저 광으로 비정질 실리콘을 조사하는 동안, 실리콘으로의 녹색 레이저 광의 흡수가 온도에 따라 크게 달라진다는 것이 또한 고려될 수 있다. 결과적으로, 조사되는 반도체 층의 온도에 따라 레이저 빔(27 및 35)이 제어될 수 있다.
레이저 광(27)과 레이저 광(35) 간의 분리간격(a)은 빔 분할기(13)와, 미러(16)와, 그리고 투사 렌즈(19)로 구성되는 컴포넌트들 중 하나 또는 그 이상의 컴포넌트의 위치를 기계적으로 재배치(예를 들어, 회전(rotating), 선 회(swivelling), 혹은 변위(displacing))함으로써 이루어질 수 있다. 레이저 빔(27)과 레이저 빔(35) 간의 분리간격(a)을 크게하기 위해, 투사 렌즈(19)와 비정질 실리콘 층(30) 간의 분리간격(b)은 커질 수도 있다. 레이저 빔(27)과 레이저 빔(35) 간의 공간적 분리간격(a)을 변경시키기 위한 또 다른 가능한 방법도 고려될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 광학 유닛들이 제공되어 레이저 빔(27, 35) 중 하나 혹은 양쪽 모두를 편향시킬 수 있다.
반도체 층을 조사하기 위해 도 1에 도시된 장치는, 레이저 빔(27 및 35)이 S1 방향으로 비정질 실리콘 층(30)을 지나가도록, 즉 이들이 S1 방향으로 비정질 실리콘 층(30)을 일소(스캔)하도록 설계된다. 레이저 빔(27 및 35)은 동일한 속도에서 S1 방향으로 비정질 실리콘 층(30)을 지나간다. 비정질 실리콘 층(30)이 고정된 채, 전체 장치(즉, 모든 컴포넌트들(10, 13, 16 및 19))가 S1 방향으로 이동됨으로써, S1 방향으로 레이저 빔(27 및 35)이 지나갈 수 있다. 그러나 비정질 실리콘 층(30)은 또한 장치가 고정된 상태에서 S1 방향의 반대 방향으로 이동될 수도 있다. 전체 장치는 또한 시계방향으로 회전할 수도 있다. 또한, S1 방향으로 이동하면서, 레이저 빔(27 및 35)을 비정질 실리콘 층(30)에 투사시키는 추가적인 광학 장치(미도시)를 사용하는 것도 가능하다.
도 2는 도 1에 도시된 두 개의 레이저 빔(27 및 35)의 방사 강도 분포를 나타낸다. 이러한 도면에서, 방사 강도의 레벨은 X 축상의 국부적 분포에 대해서 I 축상에 도시된다.
레이저 빔(27 및 35)의 방사 강도는 스캔 방향에서 실질적으로 가우시안 형 태로 분포된다. 레이저 빔(35)의 최대 방사 강도(I2)는 레이저 빔(27)의 최대 방사 강도(I1)보다 작다. 도 2에서, 방사 강도(I2) 대 방사 강도(I1)의 비율은 대략 0.3이다. 레이저 빔(27 및 35)의 방사 강도 최대치들은 서로에 대한 공간적 분리간격(a)을 나타낸다. 레이저 빔(27 및 35)은 도 1에 도시된 비정질 실리콘 층(30)을 따라 S1 방향으로 사전에 결정된 속도에서 동시에 움직인다. 결과적으로, 레이저 빔(35)은 레이저 빔(27) 이전에 비정질 실리콘 층(30)의 정해진 영역을 조사한다. 비정질 실리콘 층(30)을 두 개의 레이저 빔(27 및 35)으로 조사함으로써, 상기 층은 다결정 실리콘으로 균질적으로 변환된다.
도 3은 두 개의 레이저 빔을 사용하여 비정질 실리콘 층을 조사하는 것을 도식적으로 나타낸다.
레이저 빔(27 및 35)의 경우에, 이것은 도 2에 도시된 레이저 빔이다. 레이저 빔(35)은 분리간격(a)만큼 레이저 빔(27)을 앞선다. 레이저 빔(35 및 27)은 왼쪽에서 오른쪽으로 S1 방향에서 비정질 실리콘 층(30)을 지나간다. 먼저 왼쪽에서 오른쪽으로 지나가는 데, 즉 비정질 실리콘 층(30)의 왼쪽 상부 코너에서 시작하여 비정질 실리콘 층(30)의 오른쪽 상부 코너에서 끝난다.
두 개의 레이저 빔(27 및 35)이 왼쪽에서 오른쪽으로 완전히 한번 비정질 실리콘 층(30)을 지나간 이후, S1 방향의 반대 반향인 S2 방향으로, 즉 오른쪽에서 왼쪽으로, 먼저 지나간 섹션 바로 아래의 비정질 실리콘 층(30)의 일정 섹션 혹은 스트립을 지나간다. 이것을 위해, 레이저 빔의 방위(orientation)가 전환(transpose)되어 레이저 광 빔(35')은 이제 레이저 광 빔(27') 앞에 놓이게 된 다. 레이저 빔(35')은 레이저 빔(35)에 대응하고, 레이저 빔(27')은 레이저 빔(27)에 대응하는데, 즉, 레이저 빔(35')은 레이저 빔(27')보다 더 낮은 방사 강도를 나타낸다. 결과적으로, 레이저 빔(35' 및 27')은 오른쪽에서 왼쪽으로, 즉, S2 방향에서 먼저 지나간 영역 아래의 영역에서 비정질 실리콘 층(30)을 지나간다. 레이저 빔이 지나갈때 마다 조사되는 비정질 실리콘 층(30)의 섹션의 폭(방향 S1과 방향 S2에 대해 수직인 방향)은 레이저 빔(35와 27)의 폭에 따라 달라진다. 레이저 빔(35와 27)은 선택에 따라서는 동일한 폭을 나타낸다.
레이저 빔(35' 및 27')이 S2 방향으로 비정질 실리콘 층(30)을 완전히 지나간 이후, 레이저 빔의 방위는 다시 처음 방위(레이저 빔(27 및 35))로 변경되고, 그리고 S1 방향에서 왼쪽에서 오른쪽으로 세 번째로 지나가게 된다. 공간적으로, 두 번째 지나간 부분 바로 아래 부분을 세 번째로 지나가게 된다. 서로 상대적인, 일소 방향 S1과 S2의 변경과 레이저 빔(35, 27)과 레이저 빔(35', 27')의 방위의 변경은, 전체 비정질 실리콘 층(30)이 상부에서 하부까지 적어도 두번 조사될 때까지 일어난다. 그 다음에 또 다른 비정질 실리콘 층의 조사가 실시될 수 있다.
도 3에 도시된 방향으로만 레이저 빔이 지나가는 것으로 본 발명이 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 이러한 조사는 또한 비정질 실리콘 층(30)의 오른쪽 하부 말단에서 시작할 수 있다. 레이저 빔은 비정질 실리콘 층(30)을 나선형 형태로 지나가거나 혹은 원을 따라 지나갈 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 반도체 층을 조사하는 장치의 또 다른 실시예를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 1과 도 4에서 동일한 구성요소는 동일한 참조 기호로 나 타나고, 이러한 구성요소에 대한 다시 새로운 설명은 생략된다. 도 4에 도시된 장치를 사용하여, 레이저 빔들의 방위를 전환시켜 레이저 빔들이 지나가는 방향을 바꾸는 것이 가능하다.
도 4에 도시된 장치는 또 다른 미러(40)가 제공된다는 점에서 도 1에 도시된 장치와 다르다. 더욱이, 빔 분할기(13)는 회전 혹은 선회가 가능하도록 설계된다. 빔 분할기(13)는, 레이저(10)의 레이저 빔(21)의 빔 축에 수직이며 아울러 도면 평면에 수직인 축 주위로 회전 혹은 선회할 수 있다. 따라서, 빔 분 분할기(13)는 도 1에 도시된 위치로부터 도 4에 도시된 위치로 회전 혹은 선회할 수 있다.
도 1의 장치에서와 같이, 레이저(10)는 레이저 빔(21)을 발생시키고, 이 레이저 빔(21)은 빔 분할기(13)에 부딪친다. 빔 분할기(13)는 레이저 빔(21)을 투과 부분(25')과 반사 부분(33')으로 분할한다. 그러나, 도 4에 도시된 장치에서, 반사 부분(33')은 미러(16)가 아닌 미러(40)에 대해 반사된다. 미러(40)는 반사 부분(33')을 투사 렌즈(19)에 반사시키고, 투사 렌즈(19)는 반사 부분을 레이저 빔(35')으로서 비정질 실리콘 층(30) 상에 집속시킨다.
도 1에 도시된 장치에서와 같이, 투과 부분(25')은 투사 렌즈(19)에 의해 레이저 빔(27')으로서 비정질 실리콘 층(30) 상에 투사된다. 레이저 빔(27' 및 35')은 서로 사전에 결정된 분리간격(a)으로 비정질 실리콘 층(30)을 조사한다.
빔 분할기(13)는, 레이저 빔(21)의 방사 강도의 30%가 반사 부분(33')에 공급되고, 레이저 빔(21)의 방사 강도의 70%가 투과 부분(25')에 공급되도록, 레이저 빔(21)의 방사 강도를 분할한다. 도 1과 비교하여, 도 4에 도시된 장치에서, 레이 저 빔(27 및 35)의 방위는 전환되어 있다. 만약 비정질 실리콘 층(30) 상에 투사된 광 빔(27' 및 35')이 S2 방향으로 이동한다면, 더 낮은 방사 강도를 가진 광 빔(35')이 더 높은 방사 강도를 가진 광 빔(27')을 앞서게 된다.
결과적으로, 도 4에 도시된 장치를 사용하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 빔이 비정질 실리콘 층(30)을 번갈아 지나갈 수 있는데, 즉 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 오른쪽에서 왼쪽으로 중단없이 지나갈 수 있다. S1 방향 및 S2 방향으로 레이저 빔들(35, 27 및 35', 27')을 이동시키는 것 이외에도, 도 4에 도시된 장치는 레이저 빔(35, 27 및 35', 27')의 방위를 상방 혹은 하방으로 시프트시키도록 구성된다. 결과적으로, 도 4에 도시된 장치는 비정질 실리콘 층(30) 상의 모든 방향으로 레이저 빔(35, 27 및 35', 27')을 이동시킬 수 있다. 이러한 것을 위해, 도 4에 도시된 장치는 적절하게 설계된 기계적 핸들링 디바이스 혹은 광학적 편향 디바이스(미도시)를 나타낸다.
연속적으로 진행하는 레이저 빔(35, 27 및 35', 27')은 비정질 실리콘 층(30)을 이중으로 노출시키는 것처럼 동작하여, 첫 번째 노출 이후 두 번째 노출이 일어날 때까지 경과한 시간은, 레이저 빔(35, 27 및 35', 27') 간의 분리간격(a)과 레이저 빔들의 속도(소위, 이송 속도(feed speed))에 의해 확립될 수 있다.
이송 속도는 레이저 펄스 당 레이저 빔(35, 27 및 35', 27')의 각각의 이송 거리와 소위 반복률(repetition rate)로 불리우는 레이저의 반복 주파수를 곱하여 얻어진다. 결과적으로, 두 개의 노출들 간의 시간은 두 개의 빔들 간의 분리 간격 을 이속 속도로 나눈 값과 같다.
도 5는 레이저 광 빔의 반복 주파수(즉, 반복율)와 두 개의 조사들 간의 시간적 분리간격 간의 관계를 나타낸다. 특히, 두 개의 조사들 간의 세 개의 서로 다른 분리간격(a)(이것은 곡선 50, 55, 및 60으로 표기됨)에 대해, 레이저 펄스 당 이송 거리가 1 ㎛인 경우, 두 개의 조사들 간의 시간(단위는 ms)이 반복 주파수(단위는 kHz)에 대해 도시된다. 두 개의 노출들 간의 분리간격(a)은 곡선 50에 대해서는 10 ㎛이고, 곡선 55에 대해서는 100 ㎛이며, 그리고 곡선 60에 대해서는 1000 ㎛이다.
도 5로부터 명백한 바와 같이, 대략 200 kHz의 반복 주파수에 대해, 그리고 펄스 당 1 ㎛의 이송 거리에서, 두 개의 노출 간의 공간적 분리간격(a)이 10 ㎛인 경우(곡선 50)에, 제 1 노출과 제 2 노출 간의 간격은 50 ㎲이다. 두 개의 노출들 간의 공간적 분리간격이 더 커지면(곡선 55 및 60 참조), 두 개의 노출들 간의 수 ms의 시간적 분리가 가능하다. 결과적으로, 특히 노출들 간의 시간적 분리는 이송 거리 및/또는 반복 주파수를 제어함으로써 제어될 수 있다. 원리적으로, 두 개의 노출들은 이들이 공간적으로 교차하도록 제어될 수도 있다.
두 개의 노출들 간의 시간적 분리간격이 작은 경우에, 조사되는 반도체 층(예를 들어, 비정질 실리콘 층)은 실내 온도로 다시 냉각되지 않는다. 이것은 추가적인 흡수 효과의 이용을 가능하게 한다.
본 발명을 이용하여, 특히 다결정 실리콘 층들의 균일도가 증가할 수 있다. 또한 반도체 층의 표면이 덜 거칠어진다.
반도체 층의 다결정 구조의 균일도의 증가하고 아울러 반도체 층의 표면이 덜 거치러지는 것은, 소위 완전 용융 프로세스의 경우와 부분 용융 프로세스의 경우 양쪽 모두에서 일어난다.
완전 용융 프로세스의 경우에, 반도체 층(예를 들어, 비정질 실리콘 층)은 상대적으로 높은 에너지 밀도(예를 들어, 800 mJ/㎠)를 나타내는 레이저 광으로 조사된다. 상기 높은 에너지 밀도의 레이저 광으로 조사함으로써 결과적으로 반도체 층이 완전히, 즉, 반도체 층 아래에 위치한 유리 표면까지 용융된다. 만약 레이저 광이 단지 짧은 시간(예를 들어, 100 ns 내지 1000 ns)에만 반도체 층을 노출시키는 펄스 레이저 빔이라면, 반도체 층 또한 짧은 시간에만 용융되고, 반도체 층의 냉각시 반도체 층의 응고 과정에서 측면 결정 성장(lateral crystal growth)이 일어난다.
완전 용융 프로세스와 관련하여, 도 6은 50 nm의 두께를 나타내는 비정질 실리콘 층(70)을 나타낸다. 비정질 실리콘 층(70)의 영역(75)은 방사 강도가 낮은 레이저 빔에 의해 노출(사전 노출(pre-exposure))된 후, 후속적으로 방사 강도가 높은 레이저 빔으로 노출(메인 노출(main exposure))된 것이고, 반면에 영역(80)은 단지 방사 강도가 높은 레이저 빔으로만 노출(메인 노출)된 것이다.
사전 노출은 300 mJ/㎠의 에너지 밀도로 일어나고, 그리고 메인 노출은 800 mJ/㎠의 에너지 밀도로 일어난다. 레이저 빔 펄스 당 이송 거리는 1 ㎛이고, 스캔 방향에서의 레이저 빔의 기하학적 반치 폭은 6 ㎛이며, 그리고 레이저 빔의 파장은 515 nm이다. 레이저 빔은 100 kHz의 반복 주파수로 발생된다. 도 6으로부터 명백한 것으로, 두번 노출된 영역(75)은 단지 한번 노출된 영역(80)보다 덜 거칠다. 두번 노출된 영역(75)은 또한 한번 노출된 영역(80)보다 더 높은 균일도를 나타낸다.
완전 용융 프로세스와 대조적으로, 부분 용융 프로세스의 경우에, 반도체 층은 상대적으로 낮은 에너지 밀도(예를 들어, 500 mJ/㎠)를 나타내는 레이저 광으로 조사된다. 이러한 경우, 반도체 층은 레이저 광을 사용한 조사에 의해서 단지 부분적으로 용융된다. 조사 이후 냉각 동안, 반도체 층의 용융되지 않는 영역의 결정은 수직 상방으로 성장한다.
부분적 용융 프로세스와 관련하여, 도 7은 50 nm의 두께를 나타내는 비정질 실리콘 층(85)을 나타낸다. 비정질 실리콘 층(85)의 영역(95)은 200 mJ/㎠의 에너지 밀도를 가진 레이저 빔 및 500 mJ/㎠의 에너지 밀도를 가진 레이저 빔으로 연속적으로 노출되고, 반면에 영역(90)은 단지 500 mJ/㎠의 에너지 밀도를 가진 레이저 빔으로만 노출된다. 레이저 빔 펄스 당 이송거리는 1 ㎛이고, 레이저 빔의 반치 폭은 6 ㎛이며, 레이저 빔의 파장은 515 nm이다. 레이저 빔들은 100 kHz의 반복 주파수로 발생된다. 도 7로부터 명백한 것으로, 두번 노출된 영역(95)이 단지 한번 노출된 영역(90)보다 덜 거칠다는 것이다. 또한, 두번 노출된 영역(95)이 한번 노출된 영역(90)보다 더 높은 균일도를 나타낸다.
도 8은 반도체 층을 조사하는 장치를 구비한 레이저 시스템을 도식적으로 나타낸 것이다. 반도체 층을 조사하기 위해 도 1에 도시된 장치는 도시된 레이저 시스템에 통합되어 있다. 동일한 구성요소는 동일한 참조 부호로 표시된다.
레이저(10)는 레이저 빔(21)을 발생시킨다. 레이저 빔(21)은 망원경(105)을 통과하고, 미러(110) 상에서 반사되고, 실린더 렌즈 어레이(cylindrical-lesns arrays)(115)를 통과하여, 빔 분할기(13)에 부딪친다. 빔 분할기(13)는 레이저 빔을 투과 부분(25)과 반사 부분(33)으로 분할한다.
투과 부분(25)은 제 1 집광 렌즈(condenser lens)(120)를 통과하고, 두 개의 미러(125와 130) 상에서 반사되어, 제 2 집광 렌즈(135)를 통과하고, 중간 초점을 갖는 초점 렌즈(focusing lens)(140)를 통과하고, 다시 한번 미러(145) 상에서 반사되며, 이미지화 렌즈(imaging lens)(150)에 의해 레이저 빔(27)으로서 반도체 층(미도시) 상에 투사된다.
반사 부분(33)은 빔 분할기(13)로부터 미러(16) 상으로 반사되어, 마찬가지로 후속적으로 광학 요소들(120, 125, 130, 135, 140, 145 및 150)을 통과하고, 그리고 레이저 빔(27)으로부터 분리간격(a) 만큼 분리된 레이저 빔(35)으로서 반도체 층에 부딪친다. 레이저 빔(27 및 35)은 레이저 시스템 내에서 실질적으로 서로 평행한 방위를 가지게 되어, 레이저 빔(27 및 35) 각각은 반도체 층 상에 실질적으로 수직으로 부딪친다.
도 8에 도시된 레이저 시스템에서, 이미지화 렌즈(150)는 실린더 렌즈이고, 그래서 단지 가우시안 축(다시 말해, 가우시안 강도 분포를 갖는 축)만이 반도체 층 상으로 감소되어 집속된다. 대안적으로, 레이저 빔(27, 35)을 중간 이미지로 감소되도록 반도체 층 상에 투사하는 구면체(spherical objective)가 사용될 수 있다.
도 8에 도시된 레이저 시스템은 라인 형태(도면의 평면에 수직인 라인)로 레 이저 빔을 발생시키는 것에 관한 것이다. 그러나 본 발명은 레이저 스팟의 형태로 레이저 광을 발생시키는 레이저 시스템에서도 사용될 수 있다. 더욱이 반도체 층을 조사하기 위해 도 4에 도시된 장치는 도 8에 도시된 레이저 시스템에 통합될 수 있다.
앞서의 예시적 실시예들에서, 본 발명은 레이저 광 펄스들을 기반으로 하여 명백해진다. 그러나 본 발명이 레이저 광 펄스들에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 연속파 레이저 빔일 수 있다. 이러한 경우, 이중 조사는 연속파 레이저 빔의 방사 강도를 바꿈으로서 실현될 수 있다. 이러한 경우에, 반도체 층의 적어도 일 영역의 일소는, 상기 영역이 방사 강도가 서로 다른 동일한 연속파 레이저 빔에 의해 두번 조사된 이후에, 단속적으로, 즉 불연속적으로 실시된다.
본 발명을 사용하여, 얇은 반도체 층, 특히 다결정 실리콘의 표면 거칠기 및 균일도가 증가할 수 있다. 결과적으로, 훨씬 더 작은 박막 트랜지스터를 생산하는 것이 가능하고, 그럼으로써 해상도가 더 높은 평판 디스플레이 스크린이 더 소형으로, 그리고 더 경량화되어, 그리고 더 얇은 구조적 설계로 생산될 수 있다.
도 1은 반도체 층을 조사하는 장치를 도시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 두 개의 레이저 빔의 조사 강도 분포를 나타낸 도면이다.
도 3은 두 개의 레이저 빔으로 비정질 실리콘 층을 조사하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 스캔 방향이 반대인 도 1의 반도체 층을 조사하는 장치의 개략적 도면이다.
도 5는 레이저 광의 반복 주파수와 두 개의 조사들 간의 시간적 분리간격 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 완전 용융 프로세스의 경우에 실리콘 층 상에서의 영향을 나타낸 도면이다.
도 7은 부분 용융 프로세스의 경우에 실리콘 층 상에서의 영향을 나타낸 도면이다.
도 8은 반도체 층을 조사하는 장치를 구비한 레이저 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.

Claims (23)

  1. 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법으로서,
    제 1 레이저 광(35)으로 상기 반도체 층(30)의 적어도 일 표면 영역을 조사(irradiate)하는 단계와; 그리고
    적어도 하나의 제 2 레이저 광(27)으로 상기 반도체 층(30)의 상기 적어도 일 표면 영역을 조사하는 단계를 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)은 단지 시간적으로 연속하여 일 방향으로 한번 상기 반도체 층(30)의 상기 적어도 일 표면 영역을 일소(sweep)하고,
    상기 제 1 레이저 광(35)은 상기 제 2 레이저 광(27)보다 낮은 방사 강도(radiation intensity)를 나타내며,
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)은 하나의 레이저 빔(21)으로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 층(30)은 비정질 실리콘 층인 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비정질 실리콘 층(30)은 적어도 부분적으로 다결정 실리콘으로 변환되는 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  4. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)은 서로 사전에 결정된 시간적 분리간격 및/또는 공간적 분리간격만큼 분리된 채 상기 적어도 일 표면 영역을 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  5. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27) 간의 시간적 간격은 10 ㎲ 내지 100 ms이며, 특히 1 ms 내지 5 ms인 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  6. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    레이저 빔(21)을 서로 다른 방사 강도를 갖는 두 개의 레이저 빔 부분들(25, 33)로 분할하는 단계와; 그리고
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)이 형성되도록 상기 두 개의 레이저 빔 부분들(25, 33)을 집속(focus)시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  7. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)을 조준(collimate)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 레이저 광(21)을 분할하는 동안 상기 두 개의 레이저 빔 부분들의 방사 강도의 분포를 변경하는 단계와; 그리고
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)이 상기 반도체 층(30)의 상기 적어도 일 표면 영역을 일소하는 방향을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  9. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35)은, 상기 반도체 층(30)의 증착된 층들로부터 수소가 증발되거나 또는 파손없이 상기 반도체 층(30) 내에서의 혹은 상에서의 결함이 제거되는 방사 강도로, 상기 반도체 층(30)을 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35)은 상기 비정질 실리콘 층(30)이 단지 부분적으로 다결정 실리콘으로 변환되는 방사 강도로, 상기 비정질 실리콘 층(30)을 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  11. 제2항 또는 제10항에 있어서,
    상기 비정질 실리콘 층(30)의 두께는 10 nm보다 크고 최대 10 ㎛를 나타내는 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  12. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35)의 방사 강도 대 상기 제 2 레이저 광(27)의 방사 강도의 비율은 최소 0.1이고 최대 0.9이며, 특히 최소 0.25이고 최대 0.45인 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  13. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35) 및/또는 상기 제 2 레이저 광(27)의 파장은 190 nm 내지 1100 nm이고, 특히 450 nm 내지 550 nm이며, 더 특정하면 515 nm 또는 532 nm인 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  14. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35) 및/또는 상기 제 2 레이저 광(27)의 반복 주파수는 10 kHz 내지 250 kHz인 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  15. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35) 및/또는 상기 제 2 레이저 광(27)의 기하학적 반치폭(geometric half-width)은 2 ㎛ 내지 10 ㎛이며, 특히 대략 5 ㎛ 내지 6 ㎛인 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  16. 앞선 항들 중 하나에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35) 및/또는 상기 제 2 레이저 광(27)은 직선으로 투사되거나 또는 집속된 레이저 스팟인 것을 특징으로 하는 반도체 층의 구조를 변경시키는 방법.
  17. 제 1 레이저 광(35)으로 반도체 층(30)의 적어도 일 표면 영역을 조사(irradiate)하도록 된 제 1 조사 수단과; 그리고
    적어도 하나의 제 2 레이저 광(27)으로 상기 반도체 층(30)의 상기 적어도 일 표면 영역을 조사하도록 된 제 2 조사 수단을 사용하여 상기 반도체 층을 조사하는 프로세스서,
    상기 제 1 조사 수단과 상기 제 2 조사 수단은, 상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)이 단지 시간적으로 연속하여 일 방향으로 한번 상기 반도체 층(30)의 상기 적어도 일 표면 영역을 일소하도록 하고, 상기 제 1 조사 수단은 상기 제 2 레이저 광(27)보다 낮은 방사 강도를 갖는 상기 제 1 레이저 광(35)을 발생시키며, 상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)은 하나의 레이저 빔(21)으로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 반도체 층을 조사하는 프로세스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27) 간의 시간적 분리간격 및/또는 공간적 분리간격을 제어 및/또는 조정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 층을 조사하는 프로세스.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35) 및/또는 상기 제 2 레이저 광(27)이 상기 반도체 층에 대해 이동되는 적어도 하나의 속도를 제어 및/또는 조정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 층을 조사하는 프로세스.
  20. 제17항 내지 제19항 중 하나의 항에 있어서,
    상기 레이저 빔(21)을 발생시키는 레이저(10)와; 그리고
    상기 레이저 빔(21)으로부터 서로 다른 방사 강도를 갖는 두 개의 레이저 빔 부분들(25, 33)을 발생시키는 빔 분할기(13)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 층을 조사하는 프로세스.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 빔 분할기(13)는 상기 두 개의 레이저 빔 부분들(25, 33)의 방사 강도를 조정하도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 층을 조사하는 프로세스.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)이 형성되도록 상기 두 개의 레이저 빔 부분들(25, 33)을 집속시키는 투사 렌즈(projection lens)(19)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 층을 조사하는 프로세스.
  23. 제17항 내지 제22항 중 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 광(35)과 상기 제 2 레이저 광(27)을 조준하는 광학체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 층을 조사하는 프로세스.
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