JP3194021B2 - レ−ザアニ−リング装置 - Google Patents

レ−ザアニ−リング装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレ−ザ光によってワ−
クをアニ−リングするレ−ザアニ−リング装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】たとえば、ワ−クとしてのイオン注入後
の半導体基板は、イオン注入時のイオンの衝突により、
表面の結晶構造が乱れ、アモルファス状になる。そこ
で、イオン注入後にその表面をレ−ザ光で照射し、光エ
ネルギを熱エネルギとして吸収させることで、上記表面
を再結晶化させる、アニ−リング処理が行われている。
【0003】このようなアニ−リング処理においては、
半導体基板に入射するレ−ザ光のエネルギが弱いと、ア
ニ−ルが行われず、強すぎるとアブレ−ションといわれ
る、基板の表面が気化する状態を引き起こし、この場合
もアニ−ルが行われないことになる。そこで、アニ−リ
ング処理に際しては、レ−ザ光の強度を最適な状態に設
定する必要がある。
【0004】従来、このようなアニ−リング処理に際
し、レ−ザ光の強度を最適な状態に設定するには、レ−
ザ発振器への入力を制御することで、このレ−ザ発振器
から出力されるレ−ザ光の強度を制御する第1の方法、
光学系にフィルタを加え、レ−ザ光を上記フィルタを通
過させることで半導体基板を照射するレ−ザ光の強度を
制御する第2の方法、弱いパルスのレ−ザ光を多数回照
射することでアニ−リング処理をするようにし、そのパ
ルスの照射回数によって半導体基板を照射するレ−ザ光
の強度を制御する第3の方法などが採られている。
【0005】しかしながら、上記第1の方法によると、
レ−ザ発振器への入力の制御範囲が大きく変化した場
合、レ−ザ発振器自体の動作特性に影響を与え、その動
作が不安定になることがある。
【0006】上記第2の方法によると、フィルタによっ
て定まるレ−ザ光の強度しか得られないから、そのレ−
ザ光による照射強度を連続的に制御することができない
ということがある。また、その場合、F2 レ−ザのよう
に発振波長が157nmと短くなると、良質の光学素子が
得られずらく、しかも得られたとしても非常に高価にな
るということもある。
【0007】上記第3の方法によると、半導体基板を照
射するパルス数が多くなる場合、その半導体基板をアニ
−リング処理するための時間が長く掛かり、生産性の低
下を招くということになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来はア
ニ−リング処理に際し、ワ−クを照射するレ−ザ光の強
度を、確実かつ連続的に制御できないということがあっ
た。
【0009】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、ワ−クを照射するレ−ザ
光の強度を確実かつ連続的に制御できるようにしたレ−
ザアニ−リング装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、レ−ザ発振器と、このレ−ザ発振器から
出力されたレ−ザ光によってアニ−リング処理されるワ
−クが設置されたチャンバと、このチャンバに上記レ−
ザ発振器から出力されたレ−ザ光を導く導光路と、この
導光路に上記レ−ザ光に対して所定の吸収率を有する気
体を供給する供給手段と、上記導光路における上記気体
の濃度を検出する検出センサと、この検出センサからの
検出信号によって上記供給手段を制御し上記導光路にお
ける上記気体の濃度を設定する制御手段とを具備したこ
とを特徴とする。
【0011】
【作用】上記構成によれば、レ−ザ光に対して所定の吸
収率を有する気体の濃度を制御することで、その気体の
濃度に応じて導光路を通ってチャンバに導入される上記
レ−ザ光の強度を制御できる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図1に示すレ−ザアニ−リング装置は、たと
えばF2 レ−ザなどのレ−ザ発振器1を備えている。こ
のレ−ザ発振器1から出力されたレ−ザ光Lは導光路2
にその一端側から導入される。この導光路2の他端はチ
ャンバ3に連通し、導光路2を通過した上記レ−ザ光L
は上記チャンバ3に入射する。上記チャンバ3には集光
レンズからなる光学系4が設けられ、この光学系4は上
記チャンバ3に入射したレ−ザ光Lを集束する。光学系
4によって集束されたレ−ザ光Lは、チャンバ3内に配
置されたワ−クとしてのたとえば半導体基板5を照射す
るようになっている。
【0013】上記導光路2の一端部には真空ポンプ6
と、第1の制御弁7を介してパ−ジ用ボンべ8とがそれ
ぞれ接続されている。上記真空ポンプ6は上記導光路2
およびこの導光路2に連通した上記チャンバ3内を減圧
するようになっている。上記パ−ジ用ガスボンベ8は上
記真空ポンプ6によって減圧された上記導光路2および
チャンバ3へパ−ジガスを供給するようになっている。
パ−ジガスとしてはレ−ザ光Lを吸収することがなく、
しかもレ−ザ光Lによって加熱された半導体基板5と化
学的に反応することがないガス、たとえばレ−ザ発振器
1がF2 レ−ザの場合には、アルゴンや窒素などの不活
性ガスが用いられる。
【0014】上記導光路2の他端部には制御用ボンベ9
が第2の制御弁11を介して接続されている。この制御
用ガスボンベ9から上記導光路2とチャンバ3には、上
記レ−ザ光Lに対して所定の吸収率を持つ気体、たとえ
ば酸素などの制御ガスが供給されるようになっている。
上記第1の制御弁7と第2の制御弁11とはコントロ−
ラ12からの制御信号によって開度が制御される。上記
コントロ−ラ12からの信号によって上記第1の制御弁
7の開度は開閉(二位置)制御され、上記第2の制御弁
11の開度は比例制御されるようになっている。
【0015】上記導光路2には、上記制御用ガスボンベ
9から導光路2へ供給される制御ガスの濃度を検出する
検出センサ13が設けられている。この検出センサ13
からの検出信号は上記コントロ−ラ12へ入力される。
コントロ−ラ12は、上記検出信号に応じて上記第2の
制御弁11の開度を制御するようになっている。つま
り、コントロ−ラ12には予め所定の設定値が設定され
ていて、その設定値と上記検出信号とが比較され、その
比較に基づいて上記第2の制御弁11の開度が制御され
るようになっている。
【0016】上記導光路2に供給される制御ガスである
酸素の分子は、真空紫外領域において強いSCHUMA
N−RUNGE系列の吸収がある。レ−ザ発振器1がF
2 レ−ザで、そのレ−ザ光Lの波長が157nmの場合、
その吸収は0.125 cm-1atm -1である。したがって、F2
レ−ザを用いる場合、その導光路2中に空気が存在して
いると、空気中の酸素によって半導体基板5に到達する
レ−ザ出力が吸収され、低下してしまう。したがって、
通常は上記導光路2を空気が存在しないように減圧した
り、アルゴンや窒素などのF2 レ−ザからのレ−ザ光L
を吸収しない不活性ガスを上記導光路2に満たすように
している。一方、上記導光路2に酸素を適当な濃度に調
整して供給すれば、そのときの吸収率aは、 a=(1−e-0.125lp)×100% …(1)式
【0017】で示されるから、上記導光路2に供給され
た上記制御ガスは、一種のフィルタとして機能すること
になる。なお、上記(1)式において、lはレ−ザ発振
器1から出力されたレ−ザ光Lが半導体基板5に到達す
るまでの光路長であり、pは酸素分圧である。
【0018】したがって、あるアニ−リングの条件を得
るために、たとえばレ−ザ光Lの出力を50%減少させ
る必要がある場合には、導光路2中の酸素濃度は、光路
長が1mの場合、5.5%にすればよいことになる。
【0019】このような構成のレ−ザアニ−リング装置
によれば、チャンバ3に設置された半導体基板5を照射
するレ−ザ光Lの強度は、導光路2に導入する制御ガス
の濃度によって制御することができる。上記導光路2に
おける制御ガスの濃度は、検出センサ13によって検出
される。上記検出センサ13が検出した検出信号がコン
トロ−ラ12に入力されると、コントロ−ラ12は、そ
の検出信号を、コントロ−ラ12に予め設定された設定
値と比較し、その比較に基づいた制御信号を第2の制御
弁11へ出力する。それによって、上記第2の制御弁1
1の開度が上記設定値に応じて調整され、上記導光路2
に供給される制御ガスの濃度が制御されるから、この導
光路2を通過するレ−ザ光Lの吸収率を変えることがで
きる。つまり、レ−ザ発振器1から出力されて半導体基
板5に至るレ−ザ光Lの強度を制御することができる。
それによって、上記半導体基板5に対するアニ−リング
の条件を変えることができる。
【0020】すなわち、このように導光路2における制
御ガスの濃度を制御すれば、レ−ザ光Lがレ−ザ発振器
1から100%の強度で出力されたとすると、そのレ−
ザ光Lが上記半導体基板5を照射する強度を0〜100
%の範囲で連続的に制御することができる。そのため、
上記半導体基板5を最適な強度のレ−ザ光Lによって高
精度でアニ−リング処理することが可能となる。
【0021】しかも、レ−ザ発振器1を常に最適な条件
下で作動させることができるから、このレ−ザ発振器1
から出力されるレ−ザ光Lの強度にばらつきが生じずら
く、それによって半導体基板5に対するアニ−リング条
件を一定、つまり半導体基板5を照射するレ−ザ光Lの
強度が変動するのを防止できる。
【0022】なお、上記アニ−リング処理に際し、導光
路2およびチャンバ3の内部は、まず、真空ポンプ6に
よって減圧される。ついで、第1の制御弁7が開放さ
れ、パ−ジガスによって内部の雰囲気が置換されてか
ら、制御ガスが所定の濃度になるよう供給されて上述し
たアニ−リング処理が行われる。
【0023】この発明は上記一実施例に限定されず、種
々変形可能である。たとえば、上記実施例ではレ−ザ光
を吸収する制御ガスとして酸素を挙げたが、それに代わ
り二酸化炭素など他の物質であってもよく、要はレ−ザ
発振器から出力されるレ−ザ光に対して所定の吸収係数
を有する物質であればよい。
【0024】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、ワ−クを
レ−ザ光によってアニ−リングする場合、上記レ−ザ光
を上記ワ−クが設置されたチャンバに導く導光路に、上
記レ−ザ光に対して所定の吸収率を有する気体を供給
し、その気体の濃度を制御することで、上記ワ−クを照
射するレ−ザ光の強度を制御するようにした。
【0025】そのため、上記気体の濃度に応じてワ−ク
を照射するレ−ザ光の強度を広範囲にわたって精密に制
御できるから、それに応じて上記ワ−クに対するアニ−
リング処理の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の全体構成を示す概略図。
【符号の説明】
1…レ−ザ発振器、2…導光路、3…チャンバ、5…半
導体基板(ワ−ク)、9…制御用ガスボンベ(供給手
段)、11…第1の制御弁(供給手段)、12…コント
ロ−ラ(制御手段)、13…検出センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 家和勝 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業 技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 内田 裕 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 佐藤 三郎 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株式会社東芝生産技術研究所内 審査官 後藤 政博 (56)参考文献 特開 平4−362121(JP,A) 特開 平2−119128(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 1/34 B23K 26/00 H01L 21/268 H01S 3/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レ−ザ発振器と、このレ−ザ発振器から
    出力されたレ−ザ光によってアニ−リング処理されるワ
    −クが設置されたチャンバと、このチャンバに上記レ−
    ザ発振器から出力されたレ−ザ光を導く導光路と、この
    導光路に上記レ−ザ光に対して所定の吸収率を有する気
    体を供給する供給手段と、上記導光路における上記気体
    の濃度を検出する検出センサと、この検出センサからの
    検出信号によって上記供給手段を制御し上記導光路にお
    ける上記気体の濃度を設定する制御手段とを具備したこ
    とを特徴とするレ−ザアニ−リング装置。
JP17673892A 1992-07-03 1992-07-03 レ−ザアニ−リング装置 Expired - Lifetime JP3194021B2 (ja)

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