JP2006253285A

JP2006253285A - レーザ照射装置及びレーザ照射方法

Info

Publication number: JP2006253285A
Application number: JP2005065345A
Authority: JP
Inventors: Kenta Tanaka; 研太田中
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】窓の汚れを抑制することができるレーザアニール装置を提供する。
【解決手段】気密構造を有するチャンバ１の壁の一部が窓２で構成されている。チャンバ１内の窓２と対向する位置に、基板Ｗが配置されている。チャンバ１外に配置されたエキシマレーザ出射装置４が、窓２を通して基板Ｗに処理用レーザ光Ｌを入射させる。チャンバ１に、ガス導出管８及びガス吸引管９が接続されている。ガス導出管８は、基板Ｗ表面の窓２と対向する対向領域にガスを吹き付ける。ガス吸引管９は、ガス導出管８によって基板Ｗに吹き付けられたガスを吸引する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被照射物にレーザ光を照射するレーザ照射装置及びレーザ照射方法に関する。

従来から知られているレーザアニール装置について説明する（特許文献１及び２参照）。アニールの対象となる被照射物は、気密構造を有するチャンバの内部に配置される。チャンバの壁の一部は、処理用レーザ光を透過させる窓によって構成される。チャンバの外部に配置されたレーザ出射装置が、窓を通して被照射物に処理用レーザ光を入射させる。被照射物の表層部は、アモルファス半導体からなる。処理用レーザ光が入射した領域のアモルファス半導体が溶融し、固化することにより結晶化される。

特許第３５１３７３０号明細書特開平０９−０１７７４４号公報

被照射物に処理用レーザ光を入射させたとき、被照射物の表面における処理用レーザ光の入射領域から半導体の一部が蒸発し又は飛散することがある。そして、その蒸発又は飛散した物質（以下、蒸散物質という。）が窓の内面に付着し、窓の光透過率を低下させることがある。この結果、被照射物の表面に到達する処理用レーザ光のエネルギが窓の汚れで減衰され、アニール結果物の品質の低下を招く。

また、窓等に付着した蒸散物質を除去するためには、クリーニング作業を行うことが必要である。クリーニング作業を行うためには、レーザアニール装置の稼動を停止させなければならない。このため、頻繁にクリーニング作業を行うと、レーザアニール装置の実稼働率が低下してしまう。

本発明の目的は、窓の汚れを抑制することができるレーザ照射装置及びレーザ照射方法を提供することにある。本発明の他の目的は、照射結果物の品質の低下を防止することができるレーザ照射装置及びレーザ照射方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、レーザ照射装置の実稼働率の低下を防止することができる技術を提供することにある。

本発明の一観点によれば、壁の一部が処理用レーザ光を透過させる窓で構成され、気密構造を有する容器と、前記容器の内部で前記窓と対向する位置に被照射物を保持する保持台と、前記容器の外部に配置され、前記窓を通して前記保持台によって保持された被照射物に前記処理用レーザ光を入射させるレーザ出射装置と、前記容器に接続され、前記被照射物の表面における前記窓と対向する対向領域にガスを吹き付けるガス導出管と、前記容器に接続され、前記ガス導出管によって前記対向領域に吹き付けられたガスを吸引するガス吸引管とを備えたレーザ照射装置が提供される。

本発明の他の観点によれば、（ａ）壁の一部が処理用レーザ光を透過させる窓で構成され、気密構造を有する容器内に、前記窓と対向するように被照射物を準備する工程と、（ｂ）前記被照射物の表面における前記窓と対向する対向領域にガスを吹き付け、かつ該対向領域に吹き付けられたガスを吸引しながら、該窓を通して前記被照射物に前記処理用レーザ光を入射させる工程とを含むレーザ照射方法が提供される。

ガス導出管から対向領域にガスを吹き付け、対向領域に吹き付けられたガスをガス吸引管で吸引することにより、対向領域上に、ガス導出管からガス吸引管に至るガス流が形成される。これにより、対向領域から生じる蒸散物質をそのガス流によって捕獲し、ガス吸引管を介して容器外に排出することができる。このため、蒸散物質の付着に起因した窓の汚れを防止することができる。この結果、処理レーザ光が窓の汚れで減衰されることに起因した照射結果物の品質低下を防止することができる。また、窓のクリーニング作業の間隔をのばすことができるため、クリーニング作業に起因する装置の実稼働率の低下を防止することができる。

図１に、実施例によるレーザアニール装置の概略図を示す。気密構造を有するチャンバ１の壁の一部が、窓２によって構成されている。窓２は、紫外域の波長をもつ処理用レーザ光Ｌを透過させる。具体的には、窓２は、石英からなる板状体の表裏面に紫外線反射防止膜を形成したものである。チャンバ１の内部における窓２と対向する位置に、基板Ｗが配置されている。基板Ｗの表層部は、アモルファスシリコンからなる。保持台３が、基板Ｗを保持している。

チャンバ１の外部に、エキシマレーザ出射装置４が置かれている。エキシマレーザ出射装置４が、窓２を通して基板Ｗに処理用レーザ光Ｌを入射させる。これにより、処理用レーザ光Ｌが入射した領域のアモルファスシリコンが溶融する。なお、このとき、その溶融した領域から蒸散物質が発生することがある。溶融した領域の固化に伴なって、その領域内でシリコン結晶が成長する。保持台３が、処理用レーザ光Ｌに対して基板Ｗを移動させることにより、基板Ｗ表面の所望領域を結晶化することができる。このようにして基板Ｗのレーザアニール処理が行われる。

本実施例では、チャンバ１が、基板Ｗ及び保持台３を収容する本体部１１と、本体部１１から処理用レーザ光Ｌの伝搬経路を内包するようにエキシマレーザ出射装置４に向って隆起した筒状部１２とによって構成されている。

本体部１１は、相互に上下方向に対向する上壁１１ａと下壁１１ｂ、及びそれらを繋ぐ側壁１１ｃを有する形状をなしている。本体部１１の側壁１１ｃに、第１のガス供給口５と、ガス排気口６とが開口している。第１のガス供給口５からチャンバ１内にＮ_２ガスが供給され、チャンバ１内のガスがガス排気口６から排気される。こうして、チャンバ１内がＮ_２ガスで満たされた状態で、基板Ｗのレーザアニール処理が行われる。

筒状部１２は、本体部１１の上壁１１ａから隆起している。上述した窓２が、筒状部１２の頂部側の開口を気密に閉塞している。このように筒状部１２を設け、窓２を本体部１１から隆起した位置に配置したことにより、筒状部１２を設けない場合に比べると、窓２を基板Ｗから遠ざけることができる。このため、基板Ｗから生じた蒸散物質が、窓２の内面まで到達しにくくなる。この結果、窓２の汚れを防止することができる。従って、処理用レーザ光Ｌが窓２の汚れで減衰されることに起因したアニール結果物の品質低下を防止することができる。

筒状部１２の側壁に、第２のガス供給口７が開口している。基板Ｗのレーザアニール処理中に、第２のガス導入口７から筒状部１２にＮ_２ガスが供給される。これにより、筒状部１２から本体部１１へ向うＮ_２ガスの流れが形成される。このため、基板Ｗから生じた蒸散物質が筒状部１２に侵入することを防止できる。この結果、窓２の汚れを抑制する効果を高めることができる。

ガス導出管８及びガス吸引管９が、チャンバ１に接続されている。本実施例では、ガス導出管８及びガス吸引管９はともに、本体部１１の上壁１１ａを貫いて、本体部１１内に挿入され、基板Ｗ表面の、窓２と対向する対向領域に向って延在している。具体的には、ガス導出管８の先端８ａ及びガス吸引管９の先端９ａはともに、基板Ｗの表面における処理用レーザ光Ｌの入射領域（以下、入射領域という。）を向いている。基板Ｗのレーザアニール処理中に、ガス導出管８から基板Ｗ表面の入射領域にＮ_２ガスが吹き付けられ、吹き付けられたガスがガス吸引管９によって吸引される。これにより、基板Ｗ表面の入射領域上に、ガス導出管８の先端８ａからガス吸引管９の先端９ａに至るガス流が形成される。

このため、基板Ｗから生じた蒸散物質をそのガス流によって捕獲し、ガス吸引管９を介してチャンバ１外に排出することができる。ガス導出管８が基板Ｗの表面にガスを吹き付けるので、蒸散物質の発生源となる入射領域の直上にガス流を形成することができる。このため、基板Ｗから生じた蒸散物質を、それがチャンバ１内で蔓延する前に、チャンバ１外に排出することができる。従って、窓２のみならず、チャンバ１の内壁等の汚染も抑制できる。この結果、チャンバ１のクリーニング作業の間隔をのばすことができ、クリーニング作業に起因する装置の実稼働率の低下を防止できる。また、蒸散物質が基板Ｗ表面に再付着すること等も防止でき、アニール結果物の品質低下を防止できる。

基板Ｗのレーザアニール処理中において、ガス吸引管９によって吸引されるガスの吸引量は、ガス導出管８から導出されるガスの導出量よりも多い。これにより、ガス導出管８から吹き付けられたガスによって運ばる蒸散物質をガス吸引管９で吸引する際に、蒸散物質の吸引漏れが生じるのを防止することができる。このため、蒸散物質の除去効果を高めることができる。

ガス流量制御装置１０が、基板Ｗのレーザアニール処理中において、第１のガス供給口５、第２のガス供給口７、及びガス導出管８からのガスの総供給量と、ガス排気口６及びガス吸引管９からのガスの総排気量とが一致するように、各々のガス供給量及びガス排気量を制御する。これにより、ガス吸引管９によるガス吸引量をガス導出管８からのガス導出量より多くしたにも拘わらず、チャンバ１内の圧力を一定に保った状態で、基板Ｗのレーザアニール処理を行うことができる。

ガス温度制御装置１１が、第１のガス供給口５、第２のガス供給口７、及びガス導出管８から供給されるＮ_２ガスを予め冷却する。これにより、チャンバ１内の温度上昇を抑えることができるため窓２の過熱を防止することができ、窓２の熱変形や熱レンズ効果等に起因したアニール結果物の品質の低下を防止することができる。また、ガス温度制御装置１１は、基板Ｗの温度が一定に保たれるようにＮ_２ガスの温度を制御することができる。このため、基板Ｗの熱膨張に起因して処理用レーザ光Ｌの入射位置が目標位置からずれてしまうことを防止でき、アニール結果物の品質の低下を防止できる。

以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、ガス導出管８から供給されるガスは、Ｎ_２ガス等の不活性ガスに限られず、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガス等であってもよい。また、ガス導出管８及びガス吸引管９は、必ずしもチャンバ１の内部に挿入されていなくてもよい。即ち、ガス導出管８及びガス吸引管９の先端がチャンバ１の内壁の位置に開口した構成としてもよい。また、基板Ｗの温度上昇の抑制のみを目的とする場合は、ガス吸引管９を省略してもよい。この場合は、ガス吸引管９の位置に、ガス導出管８と同様の他のガス導出管を配置してもよい。この他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

実施例によるレーザアニール処理装置の概略図である。

符号の説明

１…チャンバ（容器）、１１…本体部、１１ａ…上壁、１１ｂ…下壁、１１ｃ…側壁、１２…筒状部、２…窓、３…保持台、４…エキシマレーザ出射装置（レーザ出射装置）、５…第１のガス供給口、６…ガス排気口、７…第２のガス供給口、８…ガス導出管、９…ガス吸引管、１０…ガス流量制御装置、１１…ガス温度制御装置、Ｗ…基板（被照射物）、Ｌ…処理用レーザ光。

Claims

壁の一部が処理用レーザ光を透過させる窓で構成され、気密構造を有する容器と、
前記容器の内部で前記窓と対向する位置に被照射物を保持する保持台と、
前記容器の外部に配置され、前記窓を通して前記保持台によって保持された被照射物に前記処理用レーザ光を入射させるレーザ出射装置と、
前記容器に接続され、前記被照射物の表面における前記窓と対向する対向領域にガスを吹き付けるガス導出管と、
前記容器に接続され、前記ガス導出管によって前記対向領域に吹き付けられたガスを吸引するガス吸引管と
を備えたレーザ照射装置。
前記ガス吸引管によって吸引されるガスの吸引量が、前記ガス導出管から導出されるガスの導出量よりも多い請求項１に記載のレーザ照射装置。
さらに、
前記容器に形成され、該容器内にガスを供給する第１のガス供給口と、
前記容器内の圧力が一定に保たれるように、前記第１のガス供給口から供給されるガスの供給量を制御する制御装置と
を備えた請求項２に記載のレーザ照射装置。
前記容器が、前記被照射物及び前記保持台を収容する本体部と、該本体部から前記処理用レーザ光の伝搬経路を内包するように前記レーザ出射装置に向って隆起した筒状部とを有し、
前記窓が、前記筒状部の頂部側の開口を閉塞している請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ照射装置。
さらに、前記筒状部に形成され、該筒状部内にガスを供給する第２のガス供給口を備えた請求項４に記載のレーザ照射装置。
さらに、前記ガス導出管から導出されるガスの温度を制御するガス温度制御装置を備えた請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ照射装置。
（ａ）壁の一部が処理用レーザ光を透過させる窓で構成され、気密構造を有する容器内に、前記窓と対向するように被照射物を配置する工程と、
（ｂ）前記被照射物の表面における前記窓と対向する対向領域にガスを吹き付け、かつ該対向領域に吹き付けられたガスを吸引しながら、前記窓を通して前記被照射物に前記処理用レーザ光を入射させる工程と
を有するレーザ照射方法。
前記工程（ｂ）では、前記対向領域に吹き付けられたガスを吸引するためのガス吸引量を、前記対向領域に吹き付けるガスの吹き付け量よりも多く設定する請求項７に記載のレーザ照射方法。