KR20050065335A

KR20050065335A - 결정화 장치 및 방법, 전자 디바이스의 제조방법, 전자디바이스, 및 광 변조소자

Info

Publication number: KR20050065335A
Application number: KR1020040108888A
Authority: KR
Inventors: 아기타노리타카; 다카미요시오
Original assignee: 가부시키가이샤 에키쇼센탄 기쥬쓰 가이하쓰센타
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2005-06-29
Also published as: TW200522160A; JP4555033B2; US7318865B2; KR100943361B1; US20080083928A1; CN1649083A; JP2005210061A; US20050153552A1

Abstract

피처리기판(4)에 미리 구비된 적어도 하나의 위치맞춤용 마크(4a, 4b)를 기준으로 하여 피처리기판을 결정화 장치의 기판 스테이지(5)에 위치맞춤하여 지지하는 공정과, 상기 기판 스테이지에 지지된 상기 피처리기판의 미리 정해진 영역에 상기 광 변조된 광선을 조사하여 상기 영역을 결정화하는 공정과, 위치맞춤용 마크를 기준으로 하여 위치맞춤된 상기 피처리기판 상의 결정화 영역에 적어도 하나의 회로소자를 형성하는 공정을 포함하는 전자 디바이스의 제조방법이 제공된다.

Description

결정화 장치 및 방법, 전자 디바이스의 제조방법, 전자 디바이스, 및 광 변조소자{Crystallization Apparatus and Method, Manufacturing Method of Electronic Device, Electronic Device, and Optical Modulation Element}

본 발명은 피처리 기판의 비정질 또는 다결정 반도체 박막과 같은 피결정화 영역을 광선을 사용하여 용융하여 결정화시키는 결정화 장치 및 방법, 및 전자 디바이스의 제조방법 및 전자 디바이스에 관한 것이다.

예를 들면, 액정 또는 EL 표시장치의 유리기판에 열 손상을 주지 않고 그 위에 형성되어 있는 비정질 반도체 예를 들면, 비정질 실리콘 박막을 결정화하는 방법으로서, 엑시머 레이저 결정화법이 개발되어 있다. 이 기술은, 엑시머 레이저 광을 호모지나이즈 광학계에 의해 광 조사단면의 강도를 균일하게 하고, 가늘고 긴 직사각형의 개구를 가지는 금속 마스크를 통해서 직사각형상으로 정형(예를 들면 단면형상은 150mm×200㎛)하여 사출시키고 있다. 이 사출된 레이저 광으로 유리기판 상에 미리 퇴적되어 있는 비정질 실리콘 박막의 표면을 한방향으로 선형적으로 상대적으로 이동시킴으로써 주사하고, 단축방향으로 10㎛ 간격으로 간헐적으로 레이저 조사하고 있다.

이 결과, 이 조사 레이저 광을 흡수한 비정질 실리콘 박막은 용융되어 레이저 광의 입사가 차단된 때에, 온도가 내려가 다결정 실리콘으로 변환된다. 이 기술에서는, 일반적인 유리나 플라스틱과 같은 고열에 약한 재료의 기판을 이용하였다고 해도 기판에 열 손상은 발생하지 않는다. 왜냐하면, 엑시머 레이저는 20nm 정도의 펄스 레이저이며, 결정화 프로세스 기간은 50 내지 100ns 정도에서 완료하기 때문이다. 이와 같이 하여 결정화된 다결정의 결정립 직경은 레이저 에너지 밀도에 의존하고 있으며, 입경 0.1 내지 1㎛ 정도이며, 이와 같은 입경의 결정립으로 이루어진 다결정 실리콘 박막을 형성할 수 있다.

상기 엑시머 레이저 어닐을 발전시킨 기술로서, SLS방식(Sequential Lateral Solidification)으로 불리고 있는 기술이 알려져 있다(예를 들면, Journal of the Surface Science Society of Japan, Vol. 21, No. 5, pp.278-287, 2000 참조). 이 기술에서는, 호모지나이즈 광학계에 의해 광 강도가 균일화된 엑시머 레이저 광을 2미크론 폭 정도의 금속 세극(細隙)을 형성한 마스크를 통과함으로써 단면을 장방형상으로 정형하고 있다.

이 세극을 통과한 레이저 광의 플루언스(에너지 밀도)는, 비정질 실리콘 박막이 두께 방향으로 전체 용융되도록 설정하면, 세극의 외측 영역으로부터 내측 영역을 향해서 횡방향 성장이 일어나 결정화 실리콘이 형성된다. 다음에 시료를 2미크론만큼 한방향으로 이동시켜 레이저 조사하면 용융 실리콘은 전(前)조사에 의해 형성된 결정화 실리콘의 일단부를 종결정으로서 횡방향으로 성장한다. 이 레이저 조사와 시료이동의 프로세스를 반복함으로써 대입경의 다결정 실리콘 박막을 형성할 수 있다.

상기 엑시머 레이저 결정화법을 더욱 발전시킨 방법으로서, 위상변조 엑시머 레이저 결정화법이 알려져 있다(예를 들어, PCT National Publication No. 2000-505241). 이 방법의 특징은, 엑시머 레이저 광을, 위상 시프터(예를 들면, 석영판에 단차가공을 하여 위상이 180도 어긋난 2종류의 영역을 형성함으로써, 이들 영역 간에 직선형상의 위상 시프트부를 형성한 것)라 불리는 광학부품을 통과시킴으로써 극소 광 강도부가 상기 위상 시프트부에 대응한 역 피크패턴을 가지는 레이저 광 강도분포로 변조시키고 있다. 이와 같이 변조된 레이저 광으로 예를 들면, 기판 상에 형성된 비정질 실리콘 박막에 펄스조사를 행하여 조사마다 조사영역을 결정화하고 있다.

이 방법은, 상기 엑시머 레이저 결정화법 및 SLS방식과는 달리, 균일 광 강도분포를 사용하지 않으며, 또 동일 영역을 다수회 레이저 조사를 행할 필요도 없다. 이 방법으로는, 변조된 역 패턴을 가지는 광 강도분포에 의해 레이저 조사된 비정질 실리콘 박막 내에는 역 패턴에 대응하여 경사진 온도분포가 발생하여, 에너지가 작은 곳에 결정핵, 즉, 결정종이 형성된다. 또, 이 결정핵을 기초로 한 횡방향 성장에 의해 성장거리가 증대하여 대입경의 결정립을 얻을 수 있다. 따라서, 대입경의 결정립을, 또한 결정립의 위치를 제어하여 형성할 수 있다.

처음에 설명한 엑시머 레이저 결정화법에 관해서는, 결정립 사이즈가 최대 1에서 2미크론 정도, 최소 0.05미크론 정도이며, 결정립 직경은 레이저 광의 플루언스에 강하게 의존한다. 이 때문에, 레이저 광 강도를 균일하게 하지 않으면, 결정립 크기가 불균일하게 되어, 그 결과, 트랜지스터 특성(스레시홀드전압, 서브스레드(subshred)계수, 이동도)에 불규칙이 발생한다. 일반적으로 길이가 4㎛ 이상 필요한 MOS 트랜지스터의 채널영역을 최대 1에서 2미크론 정도의 결정립 직경으로는 하나의 결정립 속에 형성할 수 없어, 복수의 결정립에 걸쳐 형성하지 않으면 안된다. 이 때문에, 각 채널영역 내에 복수의 결정립계가 형성되어 버려, 결정립계수의 차이가 특성의 차이가 되어 각각의 트랜지스터가 형성되는 문제가 있다. 또한, 결정립계를 전자(정공)가 이동할 때에, 결정립계가 장벽이 되어 이동도에 영향을 미치는 문제가 있다.

다음에 설명한 SLS방식에 관해서는, 레이저 광의 절반 가까이를 금속 마스크로 실드하기 때문에, 레이저 에너지를 효과적으로 이용할 수 없다. 또한, 결정립 직경이 1㎛ 이하의 결정화이므로 상기 최초의 종래예와 동일하게 트랜지스터 특성(스레시홀드전압, 서브스레드계수, 이동도)에 불규칙이 발생하는 문제가 있다.

마지막으로 설명한 위상변조 엑시머 레이저 결정화 기술에 관해서는, 결정립 직경이 예를 들면, 6㎛ 정도 또는 이 이상의 큰 결정화가 가능한 기술이며, 트랜지스터의 채널영역을 하나의 결정립계 내에 제조할 수 있는 우수한 결정화 기술이다. 본 발명자들은 이 결정화 기술을 이용한 고성능 표시장치의 공업화 기술의 개발을 행하고 있다. 이 과정에서, 4㎛ 이상의 길이의 적어도 하나의 채널영역이 각 결정립 내에 위치결정되도록, 결정화된 결정화 영역에 트랜지스터를 ㎛ 단위로 정밀도 좋게 제조해야할 요구가 있다. 설령 입경이 큰 결정립을 형성할 수 있어도, 각 트랜지스터의 채널영역과 각 결정립과의 위치맞춤의 정밀도가 얻어지지 않으면, 특히, 노광 공정에 있어서 결정립 내에 채널영역을 형성할 수 없다. 이와 같은 채널영역을 가지는 각 박막 트랜지스터는 소망하는 균일한 특성, 예를 들면, 높은 전자이동도가 얻어지지 않게 되어 버린다. 예를 들어, 표시장치의 각 화소 스위칭 트랜지스터의 채널영역을 상기 기술로 이룬 경우, 장소에 따라 응답속도가 달라 표시가 고르지 않게 된다.

본 발명은 상기 문제에 기초하여 이루어진 것으로, 그 목적은 광학적으로 변조된 레이저 광과 같은 광선의 결정화 기술을 이용하여, 피처리기판의 소정의 영역을 크고 또 위치 정밀도가 우수한 결정립이 되도록 결정화시키는 것이 가능한 결정화 방법 및 결정화 장치, 및, 이들 결정립에 정밀도 좋게 채널영역과 같은 트랜지스터 등 전자 디바이스가 필요한 영역을 형성할 수 있는 전자 디바이스의 제조방법 및 전자 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 관련된 전자 디바이스의 제조방법은, 피처리기판을 용융하기 위한 광선을 사출하는 조명계와, 상기 광선을 극소 광 강도에서 극대 광 강도로 변화한 광 강도분포의 광선으로 변조하는 광 변조소자와, 이 광 변조소자를 투과한 광선이 입사하는 위치에 설치되며 피처리기판을 지지하는 기판 스테이지를 포함하는 결정화 장치에 의해 결정화된 피처리기판의 영역에 전자 디바이스를 제조하는 방법으로서, 상기 피처리기판에 미리 설치된 위치맞춤용 마크를 기준으로 하여 피처리기판을 상기 결정화 장치의 기판 스테이지에 위치맞춤하여 지지시키는 공정과, 상기 기판 스테이지에 지지된 상기 피처리기판의 미리 정해진 영역에 상기 광 변조된 광선을 조사하여 이 영역을 결정화하는 결정화 공정과, 위치맞춤용 마크를 기준으로 하여 위치맞춤된 상기 피처리기판의 상기 결정화된 영역에 적어도 하나의 회로소자를 형성하는 회로소자 형성공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명의 다른 양태에 관련된 결정화 방법은, 피처리기판에 대하여 펄스 레이저 광을 순차 사출하는 공정과, 상기 레이저 광을 소정 패턴의 광 강도분포를 가지는 광선으로 광 변조소자에 의해 광 강도변조하여 피처리기판의 영역을 조명하여 이 영역을 결정화하는 공정과, 이 광 강도변조 전에 및/또는 광 강도변조 중에 상기 광 변조소자의 위치를 검출하는 공정과, 상기 세번째 공정에서의 검출결과에 의거하여 상기 광 변조소자의 위치를 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 기술에 의하면, 소망하는 영역을 크기가 크고, 위치정밀도가 우수한 결정립이 되도록 결정화하는 것이 가능하다. 또한, 이들 결정립에 정밀도 좋게 채널영역과 같은 소망하는 영역이 형성되는 전자 디바이스를 얻을 수 있다.

또한, 후속단계의 장치에서 위치맞춤이 이루어질 수 있는 기준조정마크에 대하여 정밀한 상대위치 정밀도로 결정화 영역을 형성할 수 있는 결정화 장치 및 방법이 제공될 수 있다.

광 변조소자가 대체되거나 결정화 공정이 마스크에 있는 다른 패턴으로 수행될 경우 원하는 패턴의 광 강도분포를 가지는 광이 우수한 위치정밀도를 가지는 피처리기판의 미리 정해진 영역에 조사될 수 있다. 그 결과, 위치조정을 받는 결정화 영역이 피처리기판에 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 목적이나 장점 등은 후술하는 바에 의해 규정될 것이며, 부분적으로는 그 기술하는 바에 의해 분명하게 될 것이며, 또는 본 발명의 실시에 의해 밝혀질 것이다. 본 발명의 목적과 장점 등은 이후에 분명하게 지적되는 실시예 및 이들의 조합에 의해 실현되고 얻어질 것이다.

본 발명의 실시형태에 관련된 결정화 장치 및 방법의 원리를 도 1 및 도 2를 참조하여 개략적으로 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태의 결정화 장치는 광 변조소자, 예를 들면, 위상 시프트부를 가지는 위상 시프터(1)를 조명하는 조명계(2)를 구비하고 있다. 이 조명계(2)는 도 2에 도시되는 바와 같이, 예를 들면, 308nm 파장을 가지는 레이저 광을 사출하는 XeCl 엑시머 레이저 광원(또는 248nm 파장을 가지는 레이저 광을 공급하는 KrF 엑시머 레이저 광원)(2a)과, 이 광원의 사출측에 순차 설치된 빔 익스팬더(2b)와 제1플라이아이 렌즈(2c)와 제1컨덴서 광학계(2d)와 제2플라이아이 렌즈(2e)와 제2컨덴서 광학계(2f)를 갖추고 있다.

상기 광원(2a)으로부터 펄스적으로 사출된 직사각형상의 단면을 가지는 레이저 광은 빔 익스팬더(2b)를 통해서 소정의 크기로 확대된 후, 제1플라이아이 렌즈(2c)에 입사한다. 이렇게 하여, 제1플라이아이 렌즈(2c)의 후측 초점면에는 복수의 소광원이 형성되며, 이들 소광원으로부터의 광속은 제1컨덴서 광학계(2d)를 통해서 제2플라이아이 렌즈(2e)의 입사면을 중첩적으로 조명한다. 이 결과, 제2플라이아이 렌즈(2e)의 후측 초점면에는 제1플라이아이 렌즈(2c)의 후측 초점면보다도 다수의 소광원이 형성되어, 규일한 강도의 빔이 출사된다. 이들 소광원으로부터의 광속은 제2컨덴서 광학계(2f)를 통해서 위상 시프터(1)를 중첩적으로 조명한다.

상기 제1플라이아이 렌즈(2c)와 제1컨덴서 광학계(2d)로 제1호모지나이저를 구성하여, 이 제1호모지나이저에 의해 위상 시프터(1) 상에서의 입사각도에 관한 강도의 균일화가 도모된다. 또, 제2플라이아이 렌즈(2e)와 제2컨덴서 광학계(2f)로 제2호모지나이저를 구성하여, 이 제2호모지나이저에 의해 위상 시프터 상에서의 면내 위치에 관한 강도의 균일화가 도모된다. 이렇게 하여, 조명계(2)는 거의 균일한 광 강도분포를 가지는 광을 위상 시프터(1)에 조사한다.

광 변조소자는 입사광선을 극소 광 강도에서 극대 광 강도로 변화한 광 강도분포의 광선으로 변조하는 광학부품이며, 위상 시프터(1)가 최적예이다. 위상 시프터(1)에 의해 위상변조된 레이저 광은 도 1에 도시되는 바와 같이, 결상렌즈를 구비한 결상광학계(3)를 통해서 피처리기판(4)에 조사된다. 이 예에서는, 결상광학계(3)의 광학적으로 공역인 위치에 위상 시프터(1)와 피처리기판(4)이 배치되어 있다. 위상 시프터(1)는 예를 들면 석영판에 단차를 주어, 단차의 경계에서 레이저 광의 회절과 간섭을 일으켜, 레이저 광 강도에 주기적인 공간분포를 부여하는 것이다. 위상 시프터(1)는 예를 들면 180°의 위상차를 주는 것이 바람직하다. 180°의 위상차는 레이저 광의 파장을 λ로 하면, 굴절률 n인 투명매질의 막두께 t를 t=λ/2(n-1)로 함으로써 형성된다. 단차는 예를 들면, 석영판의 굴절률을 1.46, 또 XeCl 엑시머 레이저 광의 파장을 308nm으로 하면, 180°의 위상차를 주기 위해서는 334.8nm이다.

피처리기판(4)은 도 3에 도시하는 바와 같이 기판 예를 들면, 액정 디스플레이용판 유리기판(7a)의 위에 화학기상성장법에 의해 하지 박막으로서 예를 들면 산화 실리콘박막(7b)과, 비정질 반도체막 예를 들면 비정질 실리콘박막(7c)과, 캡막으로서 예를 들면 산화실리콘 박막(캡막)(7d)을 순차 형성함으로써 얻어진 것이다. 피처리기판(4)은 여기에 한정되지 않고, 예를 들면 실리콘과 같은 반도체 웨이퍼라도 좋다. 피처리기판(4)은 진공 척이나 정전 척 등에 의해 기판 스테이지(5) 상에서 소정의 위치에 유지되어 있다. 이 기판 스테이지(5)는 후술하는 구동기구에 의해 X, Y, Z 및 θ방향으로 이동가능하게 되어 있다. 이 기판 스테이지(5) 및 위상 시프터(1)에는 피처리기판(4)에 위치제어된 결정화 영역을 형성할 수 있는 기구가 설치되어 있다.

이 예에서는, 피처리기판(4)에 입사하는 레이저 광은 사각형 단면이 바람직하고, 특히 정사각형(예를 들면, 한변이 2㎛)보다도 Y방향으로 긴 직사각형의 단면이 기판 상의 리턴 조사횟수를 짧게 하여 스루풋을 높이기 위해서는 바람직하다. 이 경우에는, 변의 길이(Y)≥변의 길이(X)(단, 연속 전송방향을 X로 한다)로 설정할 필요가 있다. 즉, X방향(결정화를 위해서 구동기구에 의해 피처리기판(4)이 이동되는 방향)에 대응하는 레이저 광의 장방형 단면의 1변은 후술하는 위치결정 가능한 범위내의 기판 스테이지(5)의 X방향 이동의 최대 평균속도를 레이저 광의 반복주파수로 나눈 값에 비해서 짧아지도록, 바람직하게는 설정되어 있다. 이와 같이 하여 프로젝션형 결정화 장치(6)가 구성되어 있다. 「표면과학 Vol.21, No.5, pp.278-287, 2000」과 다른 광학계는 프로젝션형 결정화 장치(6)인 점, 조명 광학계가 호모지나이저 광학계인 점, 그리고 피처리기판에 위치제어된 결정화 영역을 형성하는 점 등이다.

이와 같은 결정화 장치(6)에 있어서는, 위상 시프터(1)에 의해 역피크 패턴을 가지는 광 강도분포의 레이저 광으로 위상 변조되어, 이 레이저 광에 의해 비정질 실리콘 박막(7c)이 조사된다. 이 결과, 비정질 실리콘 박막(7c)의 조사된 영역은 용융한다. 이 용융영역은 위상 변조된 레이저 광의 입사가 차단된 후에 온도가 내려간다. 이 강온(降溫)과정은 고온부가 비교적 급속하게 강온하고자 하나, 캡막의 축열효과에 의해 완만히 강온한다.

이 완만한 강온은 응고가 횡방향으로 길게 이동하여 대입경의 결정성장을 가능하게 한다. 이 응고의 개시위치는 역피크 패턴의 극소 광 강도위치에 대응하는 비정질 실리콘 박막(7c) 부분에 결정핵이 형성되어, 이 결정핵을 기초로 하여 결정화가 측면방향으로 발생하여 큰 결정립이 형성된다. 이와 같은 비정질 실리콘 박막의 결정화 위치 조작공정, 역피크 패턴을 가지는 광 강도분포의 레이저 광을 조사하는 공정, 강온공정 등의 조작을 기판 스테이지(5)를 순차 X방향으로 이동시킴으로써 피처리기판(4)에 설치된 비정질 실리콘 박막(7c)은 다결정 실리콘으로 결정화된다. 그러나, 종래의 기술에서는 피처리기판의 결정화하고자 하는 영역(R)과, 실제로 결정화되는 영역(r)과는 도 4에 도시하는 바와 같이 어긋나 버리는 일이 있어, 이와 같은 어긋남이 발생하면 결정화되어 있지 않은 영역에 트랜지스터 등의 채널영역이 형성되어 버리는 경우가 있었다. 도 4에서, R로 표시되는 실선 영역은 결정화할 예정의 영역이며, r로 표시되는 파선 영역은 실제로 결정화된 영역을 나타낸다. 이 경우에, 실선으로 나타내는 영역 중 파선으로 나타내는 영역 바깥에 채널이 형성된 경우에는 소망하는 특성의 트랜지스터가 얻어지지 않게 된다.

다음에 상기 결정화 원리에 기초한 본 발명의 일실시형태에 관련된 결정화 장치 및 결정화 방법을 도 5 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 4와 실질적으로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 중복하므로 생략한다.

광 변조소자의 절대 위치를 검출하는 제1위상검출계(수단)와, 피처리기판의 절대위치를 검출하는 제2위치검출계(수단)에 대해서 설명한다. 여기서, 피처리기판의 '절대위치' 및 광 변조소자의 '절대위치'는, 결정화 장치에 고정되어 있는 위치검출계에서 본 피처리기판 및 광 변조소자의 절대위치를 의미하고 있다.

조명계(2)는 광원으로서 소정의 주파수 예를 들면 100Hz의 반복 주파수이고, 에너지 강도가 예를 들면 280mJ이고, 파장이 예를 들면 308nm의 레이저 광을 사출하는 XeCl 엑시머 레이저 광원을 사용하고 있다. 즉, 광원은, 피처리기판(4)의 예를 들면 비정질 실리콘 박막(7c)을 용융하는 광 강도를 가지는 광선, 예를 들면 100Hz의 반복 주파수로 펄스 레이저 광을 사출한다. 이 광원에서 사출된 펄스 레이저 광은 제1 및 제2 호모지나이저에 의해 거의 균일한 광 강도분포가 되어 위상 시프터(1)에 입사된다. 이 위상 시프터(1)는 호모지나이즈된 입사 레이저 광을 위상 변조하여 대입경의 결정립을 성장시키기 위한 광 강도분포의 레이저 광으로 변환하기 위한 광 변조소자이다. 위상 시프터(1)는 예를 들면 장방형상이며, 상술한 바와 같이 위상 시프트부(도시하지 않음)가 형성되어 있는 이외에 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 레이저 광의 입사면측의 양단 가까이에 1쌍의 위치맞춤용 마크(1a, 1b)가 형성되어 있다. 이 위치맞춤용 마크(1a, 1b)는 예를 들면 석영유리제 위상 시프터(1)의 경우, 오목하거나 볼록한 형상의 십자 패턴을 형성함으로써 얻어진다.

또, 위치맞춤용 마크검출(1a, 1b)은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 이들 위치맞춤용 마크(1a, 1b)와 대응하도록 하여 설치된 한쌍의 마크검출기 예를 들면, CCD카메라(10a, 10b)가 이들 위치맞춤용 마크(1a, 1b)를 검출(촬상)하도록 함으로써 이루어진다. 이들 위치맞춤용 마크(1a, 1b)와 CCD카메라(10a, 10b)와의 관계는 나중에 자세하게 설명한다.

상기 위상 시프터(1)의 사출측에는 입사 레이저 광을 180도 편향시켜 결상광학계(3)에 입사시키는 반사경(11)(도 1에서는 생략하고 있다)이 설치되어 있다. 이 결상광학계(3)는 상기 위상 시프터(1)의 영상을 피처리기판(4)에 결상시키기 위한 것으로, 개구율(NA)이 예를 들면 0.12이며, 해상력이 예를 들면 2㎛인 1/5 축소의 양측 텔레센트릭 결상광학계 또는 편측 텔레센트릭 결상광학계(피처리기판측만 텔레센트릭 광학계)이다. 이 결상광학계(3)는 필요에 따라서 뒤틀림 보정과 색수차 보정이 이루어져 있다. 물론, 이와 같은 결상광학계(3)는 일례이며, 상기 위상 시프터(1)의 상을 피처리기판(4)의 소정의 결상면에 결상시키는 것이면 어떠한 것이라도 좋다. 예를 들면, 축소율도 1/5에 한정되지 않고 확대라도 또 등배라도 좋다.

이 결상광학계(3)의 사출측의 디포커스위치 또는 포커스위치에는 피처리기판(4)의 상면(이 기판의 위에 형성되어 있는 비정질 실리콘 박막의 하면)이 위치하도록 하여, 피처리기판(4)이 배치되어 있다. 이 피처리기판(4)이 도 3에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 액정표시장치의 유리기판(7a)과 비정질 실리콘 박막(7c) 등에 의해 구성되어 있는 경우에는 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 1쌍의 위치맞춤용 마크(4a, 4b)가 유리기판(7a)의 상면에서 양단 가까이에 형성된다.

상기 피처리기판(4)은 기판 스테이지(5)의 위에 지지되어 있다. 이 기판 스테이지(5)는 피처리기판(4)을 수평으로 지지함과 동시에, XYZθ방향으로 피처리기판(4)을 이동시키도록, 지지기판(12) 상에 동일 방향으로 이동가능하게 설치되어 있다. 이 기판 스테이지(5)의 이동은, 예를 들면, 볼나사와 모터를 조합한 기구에 의해 구성된 XYZθ 구동기구(14)(도 5에서는 생략되고, 도 6에서 블록으로 도시되어 있다)에 의해 행해진다. 또, 이 XYZθ 구동기구(14)에 의한 기판 스테이지(5)의 이동 제어는 XYθ 방향에 대해서는 기판 스테이지(5)의 X방향 및 Y방향 외측에는 각각 배치된 X축 위치센서(16)와 Y축 위치센서(도시하지 않음)에 의해 행해진다. 이들 센서는 예를 들면, 센서분해능이 0.027㎛의 간섭계와 레이저 발진기와의 조합에 의해 구성되어 있다. 이 XYZθ 구동기구(14)는 기판 스테이지(5)를 X방향과 Y방향에 각각 2㎛ 이하의 위치결정 정밀도로 구동하도록 설정되어 있다. 또, 이 XYZθ 구동기구(14)는 레이저 광을 피처리기판(4)에 일정 주기로 조사하면서, 기판 스테이지(5)를 연속적으로 X방향 또는 Y방향으로 이동시킬 경우에는 이동속도의 불규칙이 적은 것이 바람직하다. 이 불규칙은 예를 들면, 2㎛ 이하 위치의 불규칙으로 기판 스테이지(5) 즉, 피처리기판(4)을 이동시킬 수 있는 것이 바람직하다.

기판 스테이지(5)의 Z방향의 이동에 대해서는 피처리기판(4)의 상면을 향하여 비스듬히 레이저 광을 사출시키는 광원(18)과 피처리기판(4)으로부터의 반사 레이저 광을 수광하는 광 센서(20)와의 조합에 의해 구성된 기판 높이 검출기구(Z검출수단(22)에 의해 행해진다. 이 경우, 상기 XYZθ 구동기구(14)는 기판 스테이지(5)를 10㎛ 이하의 위치결정 정밀도로 Z방향으로 이동시킬 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 검출기구(22)와 XYZθ 구동기구(14)와의 조합 동작에 의해 결정화 처리중, 상시 결상광학계(3)의 결상렌즈와 피처리기판(4)의 상면과의 간격은 일정하게 유지될 수 있다.

상기 피처리기판(4)의 위치맞춤용 마크(4a, 4b)와 대응하도록 하여, 1쌍의 마크검출기, 예를 들면, CCD카메라(24a, 24b)가 이들 위치맞춤용 마크(4a, 4b)를 검출하도록 설치되어 있다. 상기 지지기판(12)은 액티브 제진(除震)기구(26)에 의해 지지되어 있으며, 외부의 진동이 지지기판(12)에 즉, 피처리기판(4)에 전달되지 않도록 고려되어 있다. 또한, 외부의 진동으로서는 예를 들면, 인접하는 다른 장치로부터의 진동이 있다.

또한, 도 5에서 부호 28은 피처리기판(4)을, 화살표로 나타내고 있는 바와 같이 로드록챔버(load lock chamber)(30)와 프리얼라이먼트 스테이지(prealignment stage)(32)와 기판 스테이지(5)와의 사이에서 반송하는 반송로봇을 나타낸다. 반송로봇(28)은 도시하지 않는 컴퓨터에 의해 미리 기억된 프로그램에 의해 자동적으로 피처리기판(4)을 반송한다. 로드록챔버(30)는 미처리의 피처리기판(4) 및 처리완료 피처리기판(4)을 자동적으로 반출·반입하는 수납기구이다. 상기 프리얼라이먼트 스테이지(32)는 기판 스테이지(5)로 반송하기 전의 피처리기판(4)을 예비 위치결정하는 스테이지이다. 이 예비 위치결정은 예를 들면, 반도체 웨이퍼와 같은 둥근형 피처리기판(4)의 오리엔테이션 플랫(orientation flat)의 에지를 검출하여, 미리 기억된 표준위치에 위치맞춤하는 위치 조절을 행한다.

상기 위상 시프터(1)는 도 7a에 도시되어 있는 바와 같이, 지지기구(34)에 착탈 가능하게 지지되어 있다. 이 지지기구(34)는 위상 시프터(1)를 필요에 따라서 다른 위상 시프터(1)와 용이하게 교환 가능하도록 예를 들면, 사이에 끼워 지지하도록 구성되어 있다. 이 예에서는, 지지기구(34)는 위상 시프터(1)의 하단이 삽입되는 홈을 구비한 베이스부(34a)와, 이 베이스부(34a)의 양단에서 위쪽으로 돌출되어 설치된 1쌍의 지지부(34b, 34c)와, 한쪽의 지지부(34c)를 관통한 고정나사(34d)에 의해 구성되어 있다. 이와 같은 지지기구(34)에 있어서는, 위상 시프터(1)의 하단부를 베이스부(34a)의 홈에 삽입함과 동시에, 고정나사(34d)를 조임으로써 고정나사(34d)와 다른쪽의 지지부(34b)와의 사이에 끼움으로써 위상 시프터(1)를 고정할 수 있다.

이 지지기구(34)는 XYθ 테이블(36)에 의해 이것과 동일 방향으로 이동가능하도록 지지되어 있다. 이 XYθ 테이블(36)은 모터 등의 구동원(38)에 의해 XYθ 방향으로 제어되어 이동될 수 있다. 이 XYθ 테이블(36)과 구동원(38)에 의해 XYθ 구동기구(40)가 구성되어 있다. 여기서, XY방향이란 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 위상 시프터(1)의 평면을 따라서, 서로 직교한 방향, 즉, 레이저 광의 광축(P)에 직교한 방향이며, θ방향은 광축(P)을 중심으로 하는 회전방향이다.

상기 지지기구는 일례이며, 본 발명에 있어서는 위상 시프터(1)를 이들 사용중에 움직이지 않도록 고정할 수 있는 것이면 어떠한 것이라도 좋으며, 예를 들면 도 7b에 도시한 구조의 지지기구(34)라도 좋다.

이 지지기구(34)는 XYθ 테이블(36)에 고정된 단면 L자형상의 고정대(34f)와, 이 고정대(34f)에 고정비스(34e)로 착탈 가능하게 고정된 단면이 역 L자형상인 장착기판(34g)을 가지고 있다. 또, 상기 장착기판(34g)의 위상 시프터 고정면(상기 고정대(34f)가 위치되어 있는 것과는 반대측의 전면(前面))에는, 복수의 예를 들면, 3개의 위치결정핀(도시하지 않음)이 돌출되어 설치되어 있다. 이들 위치결정핀은 장착기판(34g)의 하부에 서로 수평방향(도면에서 지면으로 수직인 방향)으로 소정 간격을 두고 수직으로 돌출되어 설치된(도면에서 오른쪽 방향) 2개의 수직방향 위치결정핀과, 중부에 이들 수직방향의 위치결정핀과는 수평방향 및 수직방향으로 이간하도록 하여 돌출되어 설치된 수평방향 위치결정핀이다. 그리고, 상기 장착기판(34g)의 전면에는 고정비스(34h)에 의해 장착기판(36g)에 광축방향으로 이동가능하게 설치된 고정틀체(34i)가 장착되어 있다. 이 고정틀체(34i)와 상기 고정대(34f)와 장착기판(34g)의 각각의 중앙부에는, 위상 시프터(1)의 위상 시프트부에 대응한 예를 들면, 직사각형의 투공(透孔)이 형성되어 있다.

이와 같은 구성의 지지기구(34)에 있어서는, 위상 시프터(1)를 장착기판(34g)의 전면에 하단면과 일측 단면을 위치결정핀으로 맞붙게 함으로써 위치결정시켜, 고정틀체(34i)를 고정비스(34h)에 의해 위상 시프터(1)에 눌러 붙인다. 이 결과, 위상 시프터(1)는 위치결정핀에 의해 수직방향과 수평방향이 위치결정되어 장착기판(34g)과 고정틀체(34i)와의 사이에 위치결정된 상태로 유지된다. 다음에, 장착기판(34g)을 고정대(34f)에 고정비스(e)로 고정하여 지지기구(34)에 위상 시프터(1)를 장착한다.

다음에, 위상 시프터(1)와 피처리기판(4)과의 위치맞춤 시스템 및 그 방법을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 위상 시프터(1)와 피처리기판(4)을 위치맞춤하기 위한 시스템 구성도이다. 위상 시프터(1)에 설치된 각 위치맞춤용 마크(1a, 1b)를 촬상하는 위치에는 각각 위상 시프터용 CCD카메라(10a, 10b)가 설치된다. 이 관계는 점선으로 도시되어 있다. 위상 시프터용 CCD카메라(10a, 10b)는 XYθ 테이블(36)과 분리 독립하여 결정화 장치(6)의 예를 들면, 도시하고 있지 않는 지지기구에 고정되어 있다.

상기 위상 시프터용 CCD카메라(10a, 10b)의 출력은, 이들 카메라(10a, 10b)로부터의 위치정보를 저장하기 위한 컴퓨터의 CPU(46)에 제어되는 제1메모리(42)에 접속되어 있다.

상기 피처리기판(4)에 설치된 각 위치맞춤용 마크(4a, 4b)를 촬상하는 위치에는, 각각 피처리기판용 CCD카메라(24a, 24b)가 설치된다. 이 관계는 점선으로 도시되어 있다. 피처리기판용 CCD카메라(24a, 24b)는 기판 스테이지(5)와 분리 독립하여 결정화 장치(6)에 고정되어 있다. 상기 피처리기판용 CCD카메라(24a, 24b)의 출력에는 이들 카메라(24a, 24b)로부터의 위치정보를 저장하기 위한 제2메모리(44)가 접속되어 있다. 양 메모리(42, 44)의 출력측은 상기 CPU(46)에 접속되어 있다. 이 CPU(46)에는 처리회로(48)가 접속되어 있다. 이 처리회로(48)는 메모리(42, 44)로부터의 위치정보를 적당한 정보로 변환 및 처리한다. CPU(46)는 처리회로(48)로부터의 정보 예를 들면 미리 기억된 프로그램에 기초하여 상기 위상 시프터용의 XYθ 구동기구(40)와 기판 스테이지용인 XYZθ 구동기구(14)를 구동 및 제어한다.

다음에, 상기 구성의 결정화 장치의 위상 시프터(1)와 피처리기판(4)과의 위치결정 제어에 관해서 설명한다.

앞에 설명한 바와 같이, 위상 시프터(1)에는 이것의 양단부에 위치맞춤용 마크(1a, 1b)가 설치되어 있다. 이들 위치맞춤용 마크(1a, 1b)는 위상 시프터(1)에 적당한 방법에 의해 기재된 예를 들면 십자 마크로 되어 있으며, 이들 마크(1a, 1b)를 CCD카메라(10a, 10b)가 위상 시프터(1)의 위치정보로서 촬상한다. 이 위치정보는 제1메모리(42)에 순차적으로 저장되어 필요한 때에 읽어내어 처리회로(48)에 출력된다. 처리회로(48)는 양방의 위치맞춤용 마크(1a, 1b)의 촬상정보에 기초하여 도 9에 파선(1c)으로 나타내는 바와 같은 직선 위치정보를 산출한다. 이 도 9에서는 직선위치정보(1c)가 미리 기억되어 있는 실선(4c)으로 나타나 있는 표준정보로서 참조 직선정보와 비교하여 각도 +α만큼 θ방향으로 어긋나 있는 경우가 나타나 있다. CPU(46)는 이 어긋난 각도 -α만큼 위상 시프터(1)를 θ방향으로 회전시키도록 XYθ 구동기구(40)를 제어한다. 이 결과, 위상 시프터(1)는 미리 정해진 광학계의 평면상태로 설정된다.

또한, 상기 예에서는 위상 시프터(1)가 θ방향으로 어긋나 있는 경우의 자동위치보정에 대해서 설명하였는데, XY방향도 동일하게 하여 CPU(46)에 의해 자동적으로 보정하는 것이 가능하다. 이와 같은 위상 시프터(1)의 위치 어긋남의 위치보정은 위상 시프터(1)를 교환한 경우에 행하도록 하는 것도, 결정화의 처리중에 실시간으로 행하도록 하는 것도 가능하다.

상기 참조 직선정보(4c)는 처리회로(48)에 미리 설정하여 기억해두는 것도 좋지만, 이 예에서는 상기 위상 시프터(1)의 경우와 동일하게 피처리기판(4)의 위치맞춤용 마크(4a, 4b)를 CCD카메라(24a, 24b)로 쵤상하여 이 촬상정보를 기초로 해서 형성해도 좋다. 이 경우에는, 위상 시프터(1)의 내부에 포함되는, 위치맞춤용 마크로부터의 상대위치가 이미 알고 있는 위치에 미리 배치된 임의의 패턴을 조사하도록, 피처리기판(4)의 위치에 대해서 위상 시프터(1)의 상대위치를 변경할 수 있어, 임의의 패턴을 피처리기판(4) 상에 조사할 수 있다. 또한, 피처리기판(4)의 Z방향의 위치 어긋남은 Z검출수단(22)으로부터의 위치정보에 기초한 CPU(46)로부터의 지령에 의해 XYZθ 구동기구(14)에 의해 초기 및/또는 처리중에 행하게 할 수 있다. 이 결과, 역피크 패턴을 가지는 광 강도분포의 레이저 광의 조사에 의한 초점심도 내에서의 피처리기판의 위치제어가 용이해져 보다 확실한 결정화가 가능해진다.

다음에, 피처리기판(4)의 위치맞춤에 관해 설명한다. 피처리기판(4)의 위치맞춤용 마크(4a, 4b)를 CCD카메라(24a, 24b)로 촬상하고, 이 촬상정보를 기초로 하여 위치맞춤용 마크(4a, 4b)의 십자 정보로부터, 미리 기억된 표준의 초기위치정보와 비교하여, X, Y, Z, θ방향성분의 어긋난 양을 산출하여, 이들 각 방향의 어긋난 양이 제로(zero)가 되도록 XYZθ구동기구(14)를 제어함으로써 기판 스테이지(5)를 제어한다. 이와 같이 위상 시프터(1) 및 피처리기판(4)을 위치맞춤한 후, 결정화 공정을 미리 기억된 프로그램으로 피처리기판(4)의 미리 정해진 위치에 자동적으로 실행한다.

결정화 공정은 기판 스테이지(5)에 의해 피처리기판(4)을 X방향으로 간헐적으로 이동시키면서 광원(2a)으로부터 펄스 레이저 광을 사출시켜 조명계(2)의 호모지나이저로 균일화한 후 위상 시프터(1)로 역피크 패턴형상의 온도구배를 가지는 조사광으로 변조하여 피처리기판(4)의 피결정화 영역(비정질 실리콘 박막(7c))의 미리 정해진 위치를 조사한다. 이 결과, 조사된 피처리기판(4)의 비정질 실리콘 박막(7c)의 일부분은 용융한다. 피처리기판(4)이 이동하여 펄스 레이저 광의 입사가 차단되었을 때, 용융부분은 강온상태로 변화하여 상기 온도구배를 따라서 응고하여, 비정질 실리콘 박막(7c)의 일부분에 X방향(측면방향)으로 성장한 가늘고 긴 결정립이 형성된다(실제로는, 펄스 레이저 광의 한번의 조사에 의해 X방향과 Y방향으로 정렬된 다수의 결정립이 한번에 형성된다. 이 한번에 결정립이 형성되는 영역을 결정화 영역이라 칭하며 이하에서 설명한다. 이와 같은 영역은, 예를 들면, 2mm×2mm의 정방형이다). 그리고, 피처리기판의 이동이 정지되었을 때에, 다시 펄스 레이저 광에 의해 비정질 실리콘 박막(7c)의 상기 결정화 영역의 이웃 영역이 조사되어, 이 부분이 결정화된다. 이와 같이 하여, 피처리기판(4)의 이동과 펄스 레이저 광의 조사가 반복됨으로써, 비정질 실리콘 박막(7c)의 피결정화 영역 전체에 걸쳐서 결정화된다. 이 때에, 결정화 영역은 피처리기판의 이동 피치에 따라서 이들의 간격이 제어되어, 연속 또는 비연속의 결정화 영역이 형성될 수 있다. 필요에 따라서, 피처리기판(4)을 Y방향으로 순차 옮기고 나서 동일한 결정화를 행함으로써 폭이 넓은(Y방향이 긴) 피처리기판에 대해서도 전체에 걸쳐서 결정화할 수 있다.

상기 결정화 장치 및 방법을 사용하여 MOS 트랜지스터와 같은 집적회로를 제조하는 방법의 구체적인 예를 도 11의 플로우 챠트를 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 도 1내지 도 10을 참조하여 설명한 부재와 실질적으로 동일한 부재는 동일한 참조부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다. 우선, 도 3에 도시된 바와 같은 피처리기판(4)이 도시하지 않는 반송 아암에 의해 프로젝션형 결정화 장치(6)의 로드록 챔버(30)(도 5) 내에 세트된다. 이 후, 자동적으로 반송로봇(28)에 의해 로드록 챔버(30)로부터 피처리기판(4)이 꺼내어져, 프리얼라이먼트 스테이지(32) 상의 미리 정해진 위치에 반송되어 놓여진다. 프리얼라이먼트 스테이지(32)에 반송된 피처리기판(4)은 도시하고 있지 않는 이미 알고 있는 프리얼라이먼트 기구에 의해 프리얼라이먼트된다(F-1).

프리얼라이먼트된 피처리기판(4)은 반송로봇(28)에 의해 기판 스테이지(5)의 미리 예정된 위치에 반송되어 놓여진다(F-2). 이 공정을 전후하여 위상 시프터(1)는 이것의 위치맞춤용 마크(1a, 1b)를 기준으로 하여 상술한 바와 같이 X, Y, θ방향성분의 위치맞춤이 이루어진다(F-3). F-2의 공정 후에 반송된 피처리기판(4)은 이것의 위치맞춤용 마크(4a, 4b)를 기준으로 하여 X, Y, Z, θ방향 성분으로 위치맞춤된다(F-4). 여기서 피처리기판(4)의 위치맞춤 공정이 종료한다.

다음에, 프로젝션형 결정화 장치(6)에 의해 미리 기억된 순서로 자동적으로 결정화 공정이 실행된다. 구체적으로는 우선, 피처리기판(4)의 비정질 실리콘 박막(7c)의 미리 정해진 부분이 조명계(2)로부터 사출된 펄스 레이저 광으로 위상 시프터를 통해서 조사된다. 순차적으로 레이저 광의 사출과 피처리기판(4)의 이동을 반복하여, 뒤에서 도 12a를 참조하여 설명하는 바와 같은 결정화 영역의 패턴으로 결정화하여 결정화 공정이 종료된다(F-5). 결정화 공정을 종료한 피처리기판(4)은 집적회로 등의 가공 라인으로 도시하지 않는 반송아암에 의해 반송된다. 피처리기판(4)은 가공라인 예를 들면, 에칭처리 라인으로 반송되어 표면의 캡막(7d)이 제거된다. 이 캡막(7d)이 제거된 비정질 실리콘 박막(7c)에는 결정화된 다수의 결정립(51)이 배열된 결정화영역이 X방향과 Y방향으로 배열된 패턴이 도 12a에 도시하는 바와 같이 형성되어 있다. 도 12a에 도시하는 패턴은 결정종(결정핵)(51a)을 중심으로 하여 X방향(측면방향)으로 성장된 결정립(51)이 X방향과 Y방향으로 위치 정밀도 좋게 형성되어 있는 것을 도시하고 있다. 이 결정립(51)의 각각 또는 소정의 것 중에 미리 설계된 특성을 얻기 위한 전자부품의 소정영역, 예를 들면 MOS 트랜지스터의 채널영역이 형성된다. 결정립(51)이 형성되어 있지 않은 영역은 비정질 실리콘 또는 작은 결정립이 형성되어 있는 영역이다. 도 12a에서는 인접하는 결정립(51)이 이간되어 도시되어 있는데, 상술한 바와 같이 접속되어 있어도 좋다. 이와 같이 하여 결정화 공정을 종료한 피처리기판(4)은 노광장치로 반송된다(F-6).

노광장치에서, 반송된 피처리기판(4)은 프리얼라이먼트된다(F-7). 프리얼라이먼트된 피처리기판(4)은 노광장치의 기판 스테이지 상의 미리 정해진 위치에 반송된다(F-8). 기판 스테이지 상으로 반송된 피처리기판(4)은 이 피처리기판(4)에 설치된 위치맞춤용 마크(4a, 4b)에 의해 화인 얼라이먼트(fine alignment)를 실행한다(F-9).

노광장치에 의해 화인 얼라이먼트된 피처리기판(4)의 상당하는 집적회로 패턴이 형성된 마스크의 노광공정이 실행된다. 이 마스크는 집적회로의 예를 들면 각 MOS 트랜지스터의 채널영역이 결정립(51) 내에 있도록, 피처리기판(4)에 대해서 위치맞춤되도록 프로그램되어 있다. 이와 같이 하여 위치맞춤된 피처리기판(4)에 대해서 노광공정이 실행된다(F-10). 이 공정은 다른 마스크를 사용하여 반복되어 주지의 집적회로제조 프로세스, 예를 들면 CVD공정, 에칭공정, 소스·드레인영역(52, 53)을 형성하기 위한 불순물 주입공정 등의 노광 프로세스가 행해져, 도 12b에 도시하는 바와 같이 소스영역(52)과 드레인영역(53)이, 이들 영역간의 채널영역이 결정립(51) 내에 위치되도록 형성되어 MOS 트랜지스터 등의 집적회로가 형성된다(F-11).

MOS 트랜지스터의 상세한 제조공정은 주지이므로 상세한 설명은 생략하지만, 예를 들면 이하와 같이 하여 이루어질 수 있다.

결정화 공정이 종료되어 비정질 실리콘 박막(7c)이 노출된 피처리기판(4)의 결정화 영역 내에 결정립(51)의 각각의 표면 상에 게이트 절연막, 예를 들면 산화 실리콘막이 성막된다. 이 산화 실리콘 박막 상에 게이트 전극을 형성하는 반도체막 예를 들면 W-Mo막이 적층된다. 다음에, 게이트 전극 패턴을 마스크로서 도전체막을 선택 에칭함으로써 게이트 전극이 형성된다. 다음에, 이 게이트 전극을 마스크로 하여 소스·드레인 영역을 형성하기 위한 불순물이 결정화 영역 중에 이온 주입되어, 소스 및 드레인 영역(52, 53)이 형성된다.

상기 실시형태에서는 위상 시프터(1)의 위치맞춤용 마크(1a. 1b)로서 2개의 십자 마크를 사각형상 위상 시프터(1)의 좌우 양단측에 설치한 예에 관해서 설명하였는데, 본 발명에서는 여기에 한정되지 않고 도 9에 나타나는 바와 같이, 참조직선정보(4c)와 XYθ방향 비교를 할 수 있는 정보가 얻어지는 위치맞춤용 마크이면, 어떠한 형태라도 좋다. 예를 들면, 한쪽의 위치맞춤용 마크(1a)는 X방향으로 연장된 직선 마크로 하고, 다른쪽의 위치맞춤용 마크(1b)은 Y방향으로 연장된 직선 마크로 해도 좋다. 또, 위치맞춤용 마크는 2개로 제한될 필요는 없으며, 형상에 따라 하나 또는 그 이상이라도 좋다. 또, 특별히 위치맞춤용 마크를 설치하지 않고 위상 시프터(1)의 일부, 예를 들면 에지를 위치맞춤용 마크로서 사용하는 것도 가능하다. 이러한 구조는 피처리기판(4)의 위치맞춤용 마크(4a, 4b)에 대해서도 적용된다.

상기 실시형태에서는, 위치맞춤용 마크(1a, 1b, 4a, 4b)를 간파하는 검출장치로서 CCD카메라(10a, 10b, 24a, 24b)를 사용하였지만, 반드시 여기에 한정되지 않고 다른 광학검출수단 또는 다른 원리의 검출수단이라도 좋다. 예를 들면, 위치맞춤용 마크로서 삼각형상의 노치를 위상 시프터와 같은 광 변조소자로 형성한 경우에는 이 노치를 통과하는 광의 광량 변화를 검출하여 위치정보로 변환하는 포토커플러(photocoupler)라도 좋다. 또, 초음파 반사면을 위치맞춤용 마크로서 위상 시프터에 형성한 경우에는 초음파 센서라도 좋다.

상기 위상 시프터(1)의 광축에 수직인 면 내에서의 위치를 검출하는 위치 정밀도가 0.5㎛인 경우에는, 상기와 같이 결상광학계(3)로서 1/5 축소 광학계를 사용하면, 위상 시프터(1)의 위치는 0.1㎛의 기판면 내 위치정밀도로 피처리기판(4)에 대해서 설정된다.

상기 실시형태에서는, 광 변조소자로서 입사 레이저 광을 역피크 패턴의 광 강도분포를 가지는 레이저 광으로 변조하는 직선형상의 위상 시프트부를 가지는 위상 시프터(1)를 사용하였지만, 위상 시프터(1)는 반드시 이와 같은 형태로 레이저 광을 변조하는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 위상 시프트부가 점형상의 것이어도 좋다. 또, 광 변조소자는 위상 시프터(1)에 한정되지 않고 소정의 광 강도분포로 입사광선을 변조할 수 있는 것이면, 어떠한 것이라도 좋다. 예를 들면, 투과율이 다른 영역을 가지는 마스크를 사용해도, 투과율과 영역을 적절히 선정함으로써 이것을 투과하는 광을 임의의 광 강도분포를 가지도록 변조하는 것이 가능하다.

상기 실시형태에서는 미리 정해진 1개의 위상 시프트 패턴이 형성된 위상 시프터(1)에 의한 결정화에 대해서 설명하였다. 상기 실시형태는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 위치조절기구가 설치되어 있다. 따라서, 위상 시프터(1)는 복수 종의 위상 시프트 패턴이 형성된 하나의 위상 시프터를 사용하여 적절히 선택할 수 있도록 해도 좋다. 이 예를 이하에 설명한다.

위상 시프터(1)에 형성되는 위상 시프트 패턴의 제1형태는, 도 13에 도시하는 패턴(B)이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 도 5에 도시하는 부분과 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다. 도 13a에 도시하는 위상 시프트 패턴(B)은, 예를 들면 위상값이 0도인 직사각형상의 영역(1A)과 180도인 직사각형상의 영역(1B)이 한방향을 따라서 서로 번갈아 반복되는 라인형의 위상 스프트 패턴이다. 2개의 직사각형상의 영역(1A와 1B)의 사이에는 180도의 위상차 선(위상의 경계선:위상 시프트선)(1C)이 형성되어 있다. 그리고, 위상 시프트 패턴의 전체에서는 위상차 선(1C)이 1 또는 복수 소정의 피치로 형성되어 있다. 이와 같은 위상 시프터(1)를 사용한 경우에는, 피처리기판(4)의 표면에는, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 위상 시프터와 패턴의 위상차 선(1C)에 대응하는 선영역에서 광 강도가 거의 제로 또는 최소의 피크를 가지며, 주위를 향하여(가로방향으로) 광 강도가 급격하게 증대하는 역피크형상의 광 강도분포가 형성된다. 소망하는 위상차를 가지는 위상 시프트 패턴을 형성하기 위한 단차는 레이저 광의 파장을 λ, 투명기재의 굴절률을 n으로 했을 때 투명매질의 막두께 t는 t=λ/2(n-1)로 구해진다. 석영기재의 굴절률을 1.46, XeCl 엑시머 레이저 광의 파장이 308nm로, 180°의 위상차를 가지게 하기 위해서는 334.8nm의 단차를 에칭과 같은 방법으로 형성할 수 있다.

위상 시프트 패턴의 제2형태는, 도 14에 도시하는 패턴(C)이다. 이 패턴(C)은 도 14에 도시하는 바와 같이, 서로 위상값이 다른 4종류의 사각형상영역(10A, 10B, 10C, 10D)이 소정의 점(10E)에 있어서 서로 인접하는 형태이다. 이 패턴은, 예를 들면, 위상값이 0도인 제1사각형상영역(10A)과, 위상값이 90도인 제2사각형상영역(10B)과 위상값이 180도인 제3사각형상영역(10C)과, 위상값이 270도인 제4사각형상영역(10D)을 가진다. 그리고, 점(10E)에 있어서 십자형상으로 교차하는 4개의 직선은, 제1사각형상영역(10A)과 제2사각형상영역(10B)과의 경계선과, 제2사각형상영역(10B)과 제3사각형상영역(10C)과의 사이의 경계선과, 제3사각형상영역(10C)과 제4사각형상영역(10D)과의 사이의 경계선과, 제4사각형상영역(10D)과 제1사각형상영역(10A)과의 사이의 경계선이다. 실용적인 패턴은 상기와 같이 4개의 사각형상영역으로 이루어진 유닛이 다수 배열되어, 한번에 다수의 결정립을 형성할 수 있는 형태로 되어 있다.

위상 시프트 패턴의 제3형태는 도 15a 및 도 16a에 도시하는 패턴(D)이다. 도 15a에 도시하는 패턴(D)은, 도 15b에 도시하는 바와 같은 소망하는 역피크 패턴을 얻도록, 투명기판 예를 들면 석영유리기판(62)에 제2위상값을 가지는 제2영역(62a) 중에 점형상으로 제1위상값을 가지는 다수의 제1영역(62b)을 분포시킨 것이다. 이들 제1영역(62b)은 X방향의 중심부로부터 측방으로 향하는데 따라서 점유면적이 작아지도록 설정되어 있다. 이 제1영역(62b)의 점유면적이 큰 중심부에 의해 최소 광 강도 피크가 형성된다.

도 16a는 도 15a에 도시하는 위상 시프트 패턴에서의 기본 패턴을 도시하는 도면이다. 도 16a를 참조하면, 위상 시프트 패턴의 기본 패턴은 결상광학계(3)의 점상분포범위의 반경보다도 광학적으로 작은 사이즈의 복수의 셀(도면 중 사각형상의 파선으로 나타낸다)(62c)을 가진다.

각 셀(62c)에는 예를 들면 -90도의 위상값(제1위상값)을 가지는 제1영역(도면중 사선부로 나타낸다)(62b)과, 예를 들면 0도의 위상값(제2위상값)을 가지는 제2영역(도면 중 공백부로 나타낸다)(62a)이 형성되어 있다. 도 16a에 도시하는 바와 같이 각 셀(62c) 내에서의 제1영역(62b)과 제2영역(62a)의 점유면적율이 셀마다 변화하고 있다.

바꿔 말하면, 위상값이 -90도인 제1영역(62b)과 위상값이 0도인 제2영역(62a)과의 점유면적율이 X방향의 위치에 따라 변화하는 위상분포를 가진다. 더욱 구체적으로는, 셀 내에서의 제2영역(62a)의 점유면적비는 도면 중 좌측의 셀에서 가장 50%에 가깝고, 도면 중 우측의 셀에서 가장 100%에 가깝고, 그 사이에서 X방향을 따라서 단조롭게 변화하고 있다.

상술한 바와 같이, 위상 시프터(1)는 결상광학계(4)의 점상분포범위의 반경보다도 광학적으로 작은 사이즈의 위상변조단위(셀)(62c)에 기초하는 위상분포를 가진다. 따라서, 각 위상변조단위(62c)에서의 제1영역(62b)과 제2영역(62a)의 점유면적율을 즉, 2개의 위상 벡터의 합을 적절히 변화시킴으로써, 피처리기판(4) 상에 형성되는 광 강도분포를 해석적으로 또 간단한 계산을 따라서 자유롭게 제어하는 것이 가능하다.

구체적으로는, 도 16b에 도시하는 바와 같이, 제2영역(62a)의 점유면적비가 가장 100%에 가까운 양측 위치에서 가장 광 강도가 크고, 제2영역(62a)의 점유면적비가 가장 50%에 가까운 중앙 위치에서 가장 광 강도가 작은 1차원의(X방향으로 구배를 가지는) V자형의 광 강도구배분포가 얻어진다. 이와 같이, 복(複)굴절소자에 의한 광속의 분할방향(Y방향)은 광 강도구배분포의 구배방향(X방향)과 직교하고 있다. 위상 시프터(1)는 예를 들면 석영유리기판에 소요의 위상차에 대응하는 두께분포를 형성함으로써 제조할 수 있다. 석영유리기판의 두께 변화는 선택에칭이나 FIB(Focused Ion Beam) 가공에 의해 형성할 수 있다.

이와 같은 도 13a, 도 14, 도 15a에 각각 도시하는 위상 시프트 패턴(B, C, D)을 가진 위상 시프터(1)의 실시형태를 도 17, 도 18에 도시한다. 이들 도 17, 도 18에 도시된 위상 시프터(1)는 1개의 기판에 복수의, 본 바람직한 예에서는 3종류의 위상 시프트 패턴(B, C, D)이 형성되어 있으며, 도 5의 결정화 장치(6)의 위상 시프터로서 사용되어 소망하는 위상 시프터 패턴을 선택하도록 해도 좋다. 이들 위상 시프터(1)에는 이하에 설명하는 바와 같은 얼라이먼트마크형성용 패턴(101) 및 얼라이먼트마크형성용 패턴(101)의 위치결정마크(101a, 101b)가 형성되어 있다. 도 17에 도시하는 위상 시프터(1)에는 3개의 위상 시프트 패턴(B, C, D)에 각각 한쌍의 위치맞춤용 마크(1a, 1b)가 설치되어 있지만, 어느 하나의 위상 시프트 패턴에만 위치맞춤용 마크(1a, 1b)가 설치되어 있으면 좋다.

상술한 바와 같은 위상 시프터 패턴(B, C, D)에 덧붙여 얼라이먼트마크형성용 패턴(101)을 위상 시프터(1)에 형성한 다른 예를 도 19를 참조하여 설명한다. 이 위상 시프터(1)는 위상 시프트 패턴(B, C, D)과 얼라이먼트마크형성용 패턴(101)이 동일한 크기로 서로 이웃하게 정렬하여 형성된 투명기판(102)을 가진다. 이 투명기판(102)에는 얼라이먼트마크형성용 패턴(101)의 위치결정마크(101a, 101b)가 형성되어 있다. 이들 마크(101a, 101b)는 위상 시프터(바람직하게는 위상 시프트 패턴)의 위치맞춤용 마크(1a, 1b)와 실질적으로 동일한 것이라도 좋고, 이 때문에 이 마크(1a, 1b, 101a, 101b)들은 동일한 공정으로 투명기판(102)에 형성될 수 있다. 상기 얼라이먼트마크형성용 패턴(101)은 여러가지 형태를 취할 수 있는데, 여기서는 각각 X방향과 Y방향으로 연장된 한쌍의 투명 직사각형 슬릿(101c, 101d)과 이들 슬릿(101c, 101d) 주위의 불투명영역(101e)에 의해 형성되어 있다. 이와 같은 위상 시프터(1)를 사용한 전자장치의 제조방법의 일례를 도 20 및 도 21을 참조하여 이하에 설명한다.

본 방법에서는, 도 11을 참조하여 설명한 제조방법과, 얼라이먼트마크를 형성하는 방법 이외는 실질적으로 동일한 것으로, 이 방법만을 설명한다. 프로젝션형 결정화장치(6)에 의해 도 19에 도시된 위상 시프터(1)의 위상 시프트 패턴을 사용하여 레이저 광을 미리 정해진 위치에 조사하여, 피처리기판(4)에 다수의 결정화 영역이 도 21에 도시되어 있는 바와 같이 형성된다(F-5). 또한, 이들은 도 21에서 부호로 나타낸다. 또한, 도 21에서는 결정화영역(99)은 피처리기판(4)에 대해서 매우 크게 도시되어 있는데, 이것은 도면을 보기 쉽게 하기 위한 것으로, 실제로는 예를 들면 피처리기판(4)으로서 직사각형으로 예를 들면 730mm×920mm의 액정 디스플레이용의 유리기판을 사용한 경우에는, 2mm×2mm의 결정화영역(99)이 피처리기판 전체에 형성되었다고 하면, 167900개 형성될 수 있다(실제로는, 피처리기판의 바깥 주위부에는 결정화 영역을 형성하지 않으므로, 이 수보다도 적다).

이 후에, 위상 시프터(1)는 X방향으로 XYθ 구동기구(40)(도 7)에 의해 이동되어, 위상 시프트 패턴이 위치하고 있던 장소에 얼라이먼트마크형성용 패턴(101)이 위치된다. 그리고, 이 패턴(101)은 위치결정마크(101a, 101b)를 사용하여 피처리기판(4)에 대해서 위치결정이 행해진다(G-1). 이 때의 위치맞춤은 앞에 상세하게 설명한 위상 시프터(자세하게는 위상 시프트 패턴)의 위치맞춤과 실질적으로 동일하도록 하여 행해질 수 있다. 다음에, 광원으로부터 레이저 광이 위상 시프터(1)로 사출된다. 이 레이저 광은 얼라이먼트마크형성용 패턴(101)의 얼라이먼트 마크(101c, 101d)를 통과하여 피처리기판(4)의 소정의 영역에 입사한다. 이 결과, 피처리기판의 이 레이저 광의 입사부분은 열처리되어 도 21에 도시되는 바와 같이 피처리기판(4)에는 한쌍의 얼라이먼트마크(104c, 104d)가 형성된다. 이 열처리는 레이저 광에 의해 피처리 기판의 재료가 변형이나 변질되는 등에 의하여 다른 영역과 물리적으로 다른 상태가 되어 주변영역과 식별가능하게 시키는 처리이다.

다음에, 위상 시프터(1)가 이동되어 동일한 처리가 행해져 복수쌍의 얼라이먼트 마크(104c, 104d)가 피처리기판(4)의 미리 정해진 복수의 영역에 형성된다. 이 예에서는, 하나의 피처리기판(4)에 대해서 3쌍의 얼라이먼트 마크(104c, 104d)가 형성되어 있는데, 이 수에 한정되는 것은 아니다. 또, 얼라이먼트 마크(104c, 104d)의 형성위치도 임의이다. 일례로서, 도 21a에서는 결정화 영역의 형성범위 내에 형성되고, 도 21b에서는 결정화 영역의 형성범위 외에 형성되어 있다.

상기와 같이 하여, 얼라이먼트 마크(104c, 104d)가 형성된 피처리기판(4)은 공정 F-7, F-8을 거쳐 공정 F-9에서 상기 얼라이먼트 마크(104c, 104d)에 의해 화인 얼라이먼트된다.

상기 실시형태의 제조방법에서는, 결정화 후에 얼라이먼트 마크가 피처리기판에 형성되었지만 이 반대라도 좋다.

본 기술에 따르면, 반도체 박막 예를 들면, 비정질 또는 다결정 실리콘 박막의 소망의 영역을 위치정밀도 좋게 결정화할 수 있으므로, 예를 들면, 본 기술을 박막 트랜지스터의 채널 형성영역에 적용하면, 전자 이동도가 높은 채널을 가지는 박막 트랜지스터를 형성하는 것이 가능하다. 이와 같은 박막 트랜지스터를 액정표시장치와 같은 표시장치에 사용하면 응답특성이 우수한 장치를 제조하는 것이 가능하다.

이와 같은 기술에 따르면, 소망의 영역을 대입경의 결정립으로 이루어진 결정화 영역으로 위치 정밀도 좋게 결정화시킬 수 있다. 또, 이와 같이 하여 형성된 결정립 내에 채널영역과 같은 소정의 영역이 정밀도 좋게 형성된 전자 디바이스를 얻을 수 있다.

또, 다음 공정의 장치에서 위치맞춤이 이루어지도록 하기 위한 기준 맞춤 마크에 대해서 정확한 상대위치 정밀도를 가지고 결정화 영역을 만들 수 있는 결정화 장치 및 방법을 얻을 수 있다.

광 변조소자를 교환했을 때 또는 마스크 내의 다른 패턴을 사용하여 결정화 처리를 하고 싶을 때에, 소망의 패턴의 광 강도분포를 가지는 광을 피처리기판의 소정의 영역에 위치 정밀도 좋게 조사할 수 있다. 이 결과, 피처리기판에 위치제어된 결정화 영역을 형성할 수 있다.

기타 본 발명의 장점 및 변형 실시형태는 당업자에게 자명할 것이다. 그러므로, 본 발명은 여기에 기재하는 구체적인 예 및 대표적인 실시형태에 한정되지 않는다. 따라서, 동봉한 청구범위 및 그와 균등한 것에 의해 제한되는 본 발명의 일반적 발명 개념의 범위나 정신으로부터 벗어남이 없이 다양한 변경이나 변형이 가능할 것이다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태에 관련된 결정화 장치의 결정화의 원리를 설명하기 위한 장치 전체의 개략도이다.

도 2는, 도 1에 도시된 장치의 조명계를 설명하기 위한 개략도이다.

도 3은, 피처리기판으로서의 액정 디스플레이용 유리기판의 일부를 도시하는 단면도이다.

도 4는, 본 발명의 일실시형태에 관련된 결정화 장치의, 특히 위치 어긋남을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는, 본 발명의 일실시형태에 관련된 결정화 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.

도 6은, 상기 결정화 장치의 블록도이다.

도 7a는, 위상 시프터의 지지기구를 설명하기 위한 도면이다.

도 7b는, 위상 시프터의 지지기구의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 8은, 도 6에 도시된 위상 시프터의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 9는, 위상 시프터와 피처리기판의 어긋남을 설명하기 위한 도면이다.

도 10은, 피처리기판의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 11은, 집적회로의 제조방법의 일례를 설명하기 위한 플로우 챠트이다.

도 12a는 비정질 실리콘 박막으로 결정화된 결정화 영역의 배열 패턴을 도시하는 도면, 또, 도 12b는 도 12a에 도시하는 결정화 영역에 MOS 트랜지스터를 형성한 상태를 도시하는 도면이다.

도 13a는 위상 시프트 패턴의 실시예1을 도시하는 도면이며, 또, 도 13b는 도 13a에 도시하는 위상 시프터에 의해 변조된 광 강도분포를 도시하는 도면이다.

도 14는, 위상 시프트 패턴의 실시예2를 도시하는 도면이다.

도 15a는 위상 시프트 패턴의 실시예3을 도시하는 도면, 또 도 15b는 도 15a에 도시하는 위상 시프터에 의해 변조된 광 강도분포를 도시하는 도면이다.

도 16a는 도 15a에 도시하는 위상 시프트 패턴의 일부를 각 셀 내에 제1영역과 제2영역이 형성된 상태로 도시하는 도면, 또 도 16b는 도 16a에 도시하는 셀마다의 제2영역의 점유면적을 도시하는 선도이다.

도 17은, 도 13a, 도 14, 도 15a에 도시하는 위상 시프트 패턴을 구비한 위상 시프터를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 18은, 도 13a, 도 14, 도 15a에 도시하는 위상 시프트 패턴을 구비한 다른 위상 시프터를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 19는, 본 발명의 전자 디바이스의 제조방법에 사용되는 위상 시프터의 구체적인 예를 도시하는 평면도이다.

도 20은, 도 19에 도시하는 위상 시프터를 사용한 경우의 전자 디바이스의 제조방법의 일례를 설명하기 위한 블록도이다.

도 21a 및 도 21b는, 도 19에 도시된 위상 시프터를 사용하여 형성된 얼라이먼트마크가 설치된 피처리기판의 각각 다른 예를 도시하는 평면도이다.

Claims

피처리기판을 용융하기 위한 광선을 사출하는 조명계와,

상기 광선을 극소 광 강도에서 극대 광 강도로 변화하는 적어도 하나의 광 강도분포의 광선으로 변조하는 광 변조소자와,

상기 광 변조소자를 투과한 광선이 입사하는 위치에 설치되며, 피처리기판을 지지하는 기판 스테이지를 포함하는 결정화 장치에 의해 결정화된 피처리기판의 영역에 전자 디바이스를 제조하는 방법으로서,

상기 피처리기판에 미리 설치된 적어도 하나의 위치맞춤용 마크를 기준으로 하여 피처리기판을 상기 결정화 장치의 기판 스테이지에 위치맞춤하여 지지시키는 공정과,

상기 기판 스테이지에 지지된 상기 피처리기판의 미리 정해진 영역에 상기 광 변조된 광선을 조사하여 상기 영역을 결정화하는 결정화 공정과,

위치맞춤용 마크를 기준으로 하여 위치맞춤된 상기 피처리기판의 상기 결정화된 영역에 적어도 하나의 회로소자를 형성하는 회로소자 형성과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 피처리기판은 결정화하여야 할 상기 영역을 가지는 비단결정 반도체막을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 전자 디바이스의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
피처리기판을 조명하기 위한 광선을 사출하는 조명계와,

상기 조명계로부터의 광선의 광축 상에 위치되어, 입사된 광선을 적어도 하나의 소정 패턴의 광 강도분포를 가지는 광선으로 광 강도 변조하는 광 변조소자와,

광 강도변조된 광선이 피처리기판에 입사하도록 피처리기판을 지지하는 지지수단과,

상기 광 변조소자의 절대위치를 검출하는 제1위치검출 어셈블리와,

상기 피처리기판의 절대위치를 검출하는 제2위치검출 어셈블리와,

상기 제1 및 제2위치검출 어셈블리의 검출결과에 의거하여 상기 광 변조소자와 상기 피처리기판의 적어도 하나의 위치를 제어하는 위치제어 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제4항에 있어서, 상기 조명계는, 레이저 광을 사출하는 레이저 광원과, 이 레이저 광원으로부터 사출된 레이저 광의 광 강도분포를 균일하게 하여 상기 광 변조소자에 입사시키는 광학 장치를 가지며, 또한, 상기 광 변조소자는 입사된 레이저 광을 극소 강도 피크를 가지는 적어도 하나의 역피크 패턴의 광 강도분포를 가지는 레이저 광으로 변조하는 광 변조패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1위치검출 어셈블리는, 상기 광축에 직교하고 또 서로 직교한 X방향 및 Y방향과 광축을 중심으로 하는 θ방향의 적어도 한 방향의 광 변조소자의 위치를 검출하며, 또, 상기 위치제어 어셈블리는 이 검출된 위치가 소정의 위치에 대해서 벗어나 있을 때에 이 위치 어긋남을 보정하도록 광 변조소자를 이동시키는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1위치검출 어셈블리는 상기 광축에 직교하고 또 서로 직교한 X방향 및 Y방향과 광축을 중심으로 하는 θ방향의 광 변조소자의 위치를 검출하며, 상기 위치제어 어셈블리는 이 검출된 위치가 소정의 위치에 대해서 벗어나 있을 때에 이 위치 어긋남을 보정하도록 광 변조소자를 이동시키는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1위치검출 어셈블리는 상기 광 변조소자에 설치된 적어도 하나의 위치맞춤용 마크와, 이 위치맞춤용 마크를 검출하여 위치정보를 출력하는 위치맞춤용 마크 검출장치를 가지며, 또, 상기 위치제어 어셈블리는 이 위치정보와 참조위치정보를 비교하여 양쪽의 위치정보에 차이가 있을 때에 이 위치차이를 보정하도록 광 변조소자를 이동시키는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 위치맞춤용 마크는 광 변조소자에 서로 이간하여 배치된 한쌍의 위치맞춤용 마크이며, 또 상기 위치맞춤용 마크 검출수단은 이들 위치맞춤용 마크를 서로 독립하여 검출하는 한쌍의 검출장치이며, 또 상기 위치제어 어셈블리는 상기 한쌍의 검출장치의 검출정보에 의거하여 직선위치정보를 만들어, 참조직선위치정보와 비교하여 광 변조소자의 XYθ 방향의 위치차이 정보를 출력하는 장치와, 이 장치로부터의 정보에 의거하여 광 변조소자를 XYθ 방향으로 이동시키는 구동기구를 가지는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제9항에 있어서, 상기 위치제어 어셈블리는 상기 광 변조소자를 교환가능하게 지지하고, 상기 구동기구에 의해 광 변조소자를 XYθ 방향으로 이동시키는 지지기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 한쌍의 위치맞춤용 마크는 광 변조소자의 양단 가까이에 설치된 십자 마크를 가지며, 또, 상기 한쌍의 검출장치는 이들 십자 마크를 각각 독립하여 촬상하는 한쌍의 CCD카메라를 가지는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 참조위치정보는 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지수단에 의해 지지된 피처리기판의 위치를 검출하며, 이 검출결과에 의거하여 상기 참조위치정보를 만드는 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.
피처리기판에 대하여 펄스 레이저 광을 순차 사출하는 공정과,

상기 레이저 광을 소정 패턴의 광 강도분포를 가지는 광선으로 광 변조소자에 의해 광 강도변조하여 피처리기판의 영역을 조명하여 이 영역을 결정화하는 공정과,

상기 광 강도변조 전에 및/또는 광 강도변조 중에 상기 광 변조소자의 위치를 검출하는 공정과,

상기 검출공정에서의 검출결과에 의거하여 상기 광 변조소자의 위치를 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
제14항에 있어서, 상기 광 변조소자는 입사된 레이저 광을 극소 광 강도 피크를 가지는 적어도 하나의 역피크 패턴의 광 강도분포를 가지는 레이저 광으로 광 강도변조하여 피처리기판을 조명하도록 적어도 하나의 직선 또는 점형상의 위상 시프트부를 가지는 위상 시프터인 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
위상 시프트 패턴, 얼라이먼트 마크형성용 패턴 및, 이들 패턴을 피처리기판에 대해서 위치맞춤시키기 위한 위치맞춤용 마크를 가지는 것을 특징으로 하는 광 변조소자.
입사된 레이저 광에 극소 강도 피크를 형성하는 적어도 하나의 직선 또는 점형상의 위상 시프트부를 가지는 위상 시프터부와, 이 위상 시프터부의 위치맞춤을 위한 적어도 하나의 위치맞춤용 마크를 가지는 것을 특징으로 하는 광 변조소자.