JP2011056536A

JP2011056536A - Apparatus and method for laser beam processing

Info

Publication number: JP2011056536A
Application number: JP2009208342A
Authority: JP
Inventors: Ken Aiba; 健相場
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-03-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for laser beam machining for high-quality machining. <P>SOLUTION: The apparatus for laser beam machining includes: a light source for emitting a laser beam; a stage having a holding surface for holding a workpiece; an optical system propagating the laser beam emitted from the light source to the stage and being controlled for propagation and non-propagation based on a signal from the outside; and a controller for transmitting the signal to the optical system and controlling the propagation and non-propagation of the laser beam to the stage; an irradiation prohibiting region where the irradiation of the laser beam is prohibited and an irradiation permissible region where the irradiation of the laser beam is permitted arranged on the holding surface of the stage with the workpiece held in the stage; the controller storing the position information of a boundary line between the irradiation prohibiting region and the irradiation permissible region; and the propagation and non-propagation of the laser beam to the stage controlled on the basis of the position of the stage and the position information of the boundary line not to irradiate the irradiation prohibiting region with the laser beam. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して加工を行うレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for performing processing by irradiating a workpiece with a laser beam.

不純物が添加されたシリコンウエハにレーザビームを照射して、不純物を活性化させる活性化アニール（レーザアニール）が行われている。 Activation annealing (laser annealing) is performed to activate the impurities by irradiating the silicon wafer to which the impurities are added with a laser beam.

図４は、ステージのワーク設置プレート４０上に載置されたシリコンウエハ２０を示す平面図である。シリコンウエハ２０は、レーザビームを入射させて活性化アニールを行う領域（照射対象領域２０ａ）及びその周辺に画定された照射可能領域２０ｂを含む。照射可能領域２０ｂは、たとえば円形状のシリコンウエハ２０の外周から内側に、約２ｍｍの円環状範囲に画定される領域である。照射対象領域２０ａはレーザビームの照射が積極的に許容される照射許容領域、照射可能領域２０ｂはレーザビームの照射が消極的に許容される照射許容領域である。シリコンウエハ２０の下面には、ウエハの強度を補強するため、補強テープ２０ｃが貼付されている。 FIG. 4 is a plan view showing the silicon wafer 20 placed on the workpiece setting plate 40 of the stage. The silicon wafer 20 includes a region (irradiation target region 20a) in which activation annealing is performed by making a laser beam incident and an irradiable region 20b defined in the periphery thereof. The irradiable area 20b is an area defined in an annular area of about 2 mm, for example, from the outer periphery to the inner side of the circular silicon wafer 20. The irradiation target area 20a is an irradiation allowable area in which laser beam irradiation is positively allowed, and the irradiable area 20b is an irradiation allowable area in which laser beam irradiation is passively allowed. A reinforcing tape 20c is attached to the lower surface of the silicon wafer 20 in order to reinforce the strength of the wafer.

活性化アニールの際に、補強テープ２０ｃやワーク設置プレート４０にレーザビームが照射されると、補強テープ２０ｃの溶融、ワーク設置プレート４０の損傷により、パーティクルが発生する。発生したパーティクルは、たとえばシリコンウエハ２０の照射対象領域２０ａ上に飛散し、活性化アニールの品質を低下させる。このため、シリコンウエハ２０の照射可能領域２０ｂの外部の補強テープ２０ｃやワーク設置プレート４０は、レーザビームの照射が禁止される領域（照射禁止領域）である。 During the activation annealing, if the reinforcing tape 20c or the workpiece setting plate 40 is irradiated with a laser beam, particles are generated due to melting of the reinforcing tape 20c or damage to the workpiece setting plate 40. The generated particles are scattered, for example, on the irradiation target region 20a of the silicon wafer 20 to reduce the quality of activation annealing. For this reason, the reinforcing tape 20c and the work setting plate 40 outside the irradiable area 20b of the silicon wafer 20 are areas (irradiation prohibited areas) where laser beam irradiation is prohibited.

断面形状の異なる２つ以上のパルスレーザビームを用いて高品質の活性化アニールを実現するビーム照射方法の発明が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。 An invention of a beam irradiation method that realizes high-quality activation annealing using two or more pulsed laser beams having different cross-sectional shapes has been disclosed (for example, see Patent Document 1).

また、ＸＹステージの加減速領域では、シャッタまたはマスクによりレーザパルスを遮断して被加工物にレーザパルスを照射しないことを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法の発明が知られている（たとえば、特許文献２参照）。 In addition, in the acceleration / deceleration region of the XY stage, an invention of a manufacturing method of a thin film semiconductor device characterized in that a laser pulse is interrupted by a shutter or a mask and the workpiece is not irradiated with the laser pulse is known (for example, Patent Document 2).

更に、複数の集光手段と、複数の集光手段へ任意のレーザビーム入射角を保ちつつ、複数の集光手段の垂直方向を軸に軸回転するビーム回転照射手段と、ビーム回転照射手段の軸回転に同期して複数の集光手段の集光面の向きを一定方向に保ちつつ、所定半径で公転させる複数の集光手段の公転手段とを備えるレーザ加工装置の発明が公知である（たとえば、特許文献３）。このレーザ加工装置を用いると、穴径とテーパ角度とを自在に加工することが可能である。 Further, there are provided a plurality of condensing means, a beam rotating irradiation means for rotating an axis about the vertical direction of the plurality of condensing means while maintaining an arbitrary laser beam incident angle to the plurality of condensing means, An invention of a laser processing apparatus comprising a plurality of condensing means revolving means that revolves at a predetermined radius while maintaining the orientation of the condensing surfaces of the plurality of condensing means in a fixed direction in synchronization with the shaft rotation is known ( For example, Patent Document 3). When this laser processing apparatus is used, the hole diameter and the taper angle can be processed freely.

特開２００８−１０５０４６号公報JP 2008-105046 A 特開平１１−２０４８１５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-204815 特開２００６−２３９７１７号公報JP 2006-239717 A

本発明の目的は、高品質の加工を行うことのできるレーザ加工装置及びレーザ加工方法
を提供することである。 An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of performing high-quality processing.

本発明の一観点によれば、レーザビームを出射する光源と、加工対象物を保持する保持面を備えるステージと、前記光源を出射したレーザビームを、前記ステージに伝搬可能な光学系であって、外部からの信号により伝搬、非伝搬の制御が行われる光学系と、前記光学系に信号を送信し、前記ステージへのレーザビームの伝搬、非伝搬の制御を行う制御装置とを有し、前記ステージに加工対象物を保持したとき、該ステージの保持面にレーザビームの照射が禁止される照射禁止領域、及びレーザビームの照射が許容される照射許容領域が画定され、前記制御装置は、前記照射禁止領域と前記照射許容領域との境界線の位置情報を記憶しており、前記ステージの位置と前記境界線の位置情報とに基づいて、前記照射禁止領域にレーザビームが照射されないように、前記ステージへのレーザビームの伝搬、非伝搬の制御を行うレーザ加工装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a light source that emits a laser beam, a stage that includes a holding surface that holds a workpiece, and an optical system that can propagate the laser beam emitted from the light source to the stage. An optical system in which propagation and non-propagation are controlled by an external signal, and a control device that transmits a signal to the optical system and controls propagation and non-propagation of a laser beam to the stage, When a workpiece is held on the stage, an irradiation prohibited area where laser beam irradiation is prohibited on the holding surface of the stage and an irradiation allowable area where laser beam irradiation is allowed are defined, and the control device includes: The position information of the boundary line between the irradiation prohibited area and the irradiation allowable area is stored, and the laser beam is irradiated onto the irradiation prohibited area based on the position of the stage and the position information of the boundary line. So as not to propagation of the laser beam to the stage, the laser processing apparatus is provided for controlling the non-propagating.

また、本発明の他の観点によれば、（ａ）レーザビームの照射が禁止される照射禁止領域、及びレーザビームの照射が許容される照射許容領域が画定されたステージを移動させる工程と、（ｂ）レーザビームの経路上に前記照射禁止領域があるか否かを判定する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）で、ないと判定された場合には、前記ステージにレーザビームを入射させ、あると判定された場合には、前記ステージにレーザビームを入射させない工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, (a) a stage in which an irradiation prohibited area where laser beam irradiation is prohibited and an irradiation allowable area where laser beam irradiation is allowed are defined; and (B) a step of determining whether or not the irradiation-prohibited region is present on the laser beam path; and (c) a laser beam incident on the stage when it is determined that the step (b) does not. If it is determined that there is a laser beam, a laser processing method is provided that includes a step of not allowing a laser beam to enter the stage.

本発明によれば、高品質の加工を行うことの可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laser processing apparatus and laser processing method which can perform a high quality process can be provided.

実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the laser processing apparatus by an Example. 第１の実施例によるレーザ加工方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser processing method by a 1st Example. （Ａ）〜（Ｃ）は、第２の実施例によるレーザ加工方法について説明するための図である。(A)-(C) are the figures for demonstrating the laser processing method by the 2nd Example. ステージのワーク設置プレート４０上に載置されたシリコンウエハ２０を示す平面図である。It is a top view which shows the silicon wafer 20 mounted on the workpiece | work installation plate 40 of a stage.

図１は、実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。実施例によるレーザ加工装置は、レーザ光源１０、バリアブルアッテネータ１２、光学系１５、シャッタ１６、フォトディテクタ１７、制御装置１８、及び加工ステージ１９を含んで構成される。シャッタ１６は、反射ミラー１６ａ及びダンパ１６ｂを含む。制御装置１８は、記憶装置１８ａを備える。加工ステージ１９は、ステージ１９ａ、駆動系１９ｂ、エンコーダ１９ｃ、及びエネルギメータ１９ｄを含む。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a laser processing apparatus according to an embodiment. The laser processing apparatus according to the embodiment includes a laser light source 10, a variable attenuator 12, an optical system 15, a shutter 16, a photodetector 17, a control device 18, and a processing stage 19. The shutter 16 includes a reflection mirror 16a and a damper 16b. The control device 18 includes a storage device 18a. The processing stage 19 includes a stage 19a, a drive system 19b, an encoder 19c, and an energy meter 19d.

レーザ光源１０が、制御装置１８から送られるトリガ信号を受けて、パルスレーザビーム３０を出射する。レーザ光源１０は、たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器、及び非線形光学結晶を含む。パルスレーザビーム３０は、たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波である。 The laser light source 10 receives a trigger signal sent from the control device 18 and emits a pulsed laser beam 30. The laser light source 10 includes, for example, an Nd: YAG laser oscillator and a nonlinear optical crystal. The pulse laser beam 30 is, for example, a second harmonic of an Nd: YAG laser.

パルスレーザビーム３０は、必要に応じて配置される反射ミラー１１で反射され、バリアブルアッテネータ１２で光強度を減衰された後、反射ミラー１３、１４、光学系１５を経て加工ステージ１９に載置されたシリコンウエハ２０に照射される。光学系１５は、たとえばシリコンウエハ２０に入射するパルスレーザビーム３０の強度を均一化する均一化光学系を含む。光学系１５を経由したパルスレーザビーム３０は、たとえば長さ方向２．５ｍｍ、幅方向０．３ｍｍの長尺状に整形され、シリコンウエハ２０に入射する。制御装置１８は、光学系１５を制御して、シリコンウエハ２０に入射するパルスレーザビーム３０のビームサイズを変化させることができる。制御装置１８は、シリコンウエハ２０に入射するパルスレーザビーム３０の現在のビームサイズを把握する。 The pulse laser beam 30 is reflected by the reflecting mirror 11 arranged as necessary, the light intensity is attenuated by the variable attenuator 12, and then placed on the processing stage 19 through the reflecting mirrors 13 and 14 and the optical system 15. The silicon wafer 20 is irradiated. The optical system 15 includes a uniformizing optical system that uniformizes the intensity of the pulse laser beam 30 incident on the silicon wafer 20, for example. The pulse laser beam 30 passing through the optical system 15 is shaped into a long shape having a length direction of 2.5 mm and a width direction of 0.3 mm, for example, and is incident on the silicon wafer 20. The control device 18 can control the optical system 15 to change the beam size of the pulse laser beam 30 incident on the silicon wafer 20. The control device 18 grasps the current beam size of the pulse laser beam 30 incident on the silicon wafer 20.

シリコンウエハ２０は、たとえば図４に示す、不純物が添加されたシリコンウエハである。照射対象領域と、その周辺に画定された照射可能領域とを含み、ウエハ下面には、強度を補強するための補強テープが貼付されている。シリコンウエハ２０に入射する長尺状ビーム３０により、入射位置の活性化アニールが行われる。シリコンウエハ２０は、ワーク設置プレート４０上に設置されている。 The silicon wafer 20 is, for example, a silicon wafer to which impurities are added as shown in FIG. A reinforcing tape for reinforcing the strength is affixed to the lower surface of the wafer, including an irradiation target area and an irradiable area defined around the irradiation target area. Activation annealing of the incident position is performed by the long beam 30 incident on the silicon wafer 20. The silicon wafer 20 is installed on the workpiece installation plate 40.

シャッタ１６の反射ミラー１６ａは、レーザ光源１０から出射したパルスレーザビーム３０の光路上に挿し入れ自在に配置される。反射ミラー１６ａが、レーザビーム３０の光路上に配置されない場合、シャッタ１６は「開」となり、パルスレーザビーム３０はシリコンウエハ２０に照射される。反射ミラー１６ａが、レーザビーム３０の光路上に配置された場合、パルスレーザビーム３０は、反射ミラー１６ａで反射されてダンパ１６ｂに入射するため、シャッタ１６は「閉」となり、パルスレーザビーム３０はシリコンウエハ２０に照射されない。反射ミラー１６ａをパルスレーザビーム３０の光路上に挿し入れすることによる、シリコンウエハ２０へのレーザビーム３０の照射制御は、制御装置１８からの制御信号によって行われる。 The reflection mirror 16 a of the shutter 16 is disposed so as to be freely inserted into the optical path of the pulse laser beam 30 emitted from the laser light source 10. When the reflection mirror 16 a is not disposed on the optical path of the laser beam 30, the shutter 16 is “open” and the pulse laser beam 30 is irradiated onto the silicon wafer 20. When the reflection mirror 16a is disposed on the optical path of the laser beam 30, the pulse laser beam 30 is reflected by the reflection mirror 16a and enters the damper 16b, so that the shutter 16 is “closed” and the pulse laser beam 30 is The silicon wafer 20 is not irradiated. The irradiation control of the laser beam 30 onto the silicon wafer 20 by inserting the reflection mirror 16 a into the optical path of the pulse laser beam 30 is performed by a control signal from the control device 18.

フォトディテクタ１７は、バリアブルアッテネータ１２通過後のパルスレーザビーム３０を検出する光検出器である。検出されたパルスレーザビーム３０のデータは制御装置１８に伝達される。制御装置１８は伝達されるデータから、たとえばバリアブルアッテネータ１２通過後のパルスレーザビーム３０のパルスエネルギを把握することができる。 The photodetector 17 is a photodetector that detects the pulsed laser beam 30 after passing through the variable attenuator 12. Data of the detected pulse laser beam 30 is transmitted to the control device 18. The control device 18 can grasp, for example, the pulse energy of the pulse laser beam 30 after passing through the variable attenuator 12 from the transmitted data.

加工ステージ１９のステージ１９ａ（保持面）には、ワーク設置プレート４０上に載置されたシリコンウエハ２０が保持される。 The silicon wafer 20 placed on the workpiece setting plate 40 is held on the stage 19 a (holding surface) of the processing stage 19.

駆動系１９ｂはモータを含んで構成され、ステージ１９ａを２次元方向（ＸＹ方向）に移動させることができる。またＺ軸に平行な回転軸Ｌの周囲に、ステージ１９ａを回転させることができる。回転軸Ｌはステージ１９ａに固定されている。このため、ステージ１９ａが２次元方向に移動した場合には、それに伴って回転軸Ｌ（ステージ１９ａの回転中心）も移動する。駆動系１９ｂによるステージ１９ａの移動及び回転は、制御装置１８により制御することができる。なお、ＸＹＺ座標系は右手系の固定直交座標系である。 The drive system 19b includes a motor, and can move the stage 19a in a two-dimensional direction (XY direction). Further, the stage 19a can be rotated around the rotation axis L parallel to the Z axis. The rotation axis L is fixed to the stage 19a. For this reason, when the stage 19a moves in the two-dimensional direction, the rotation axis L (the rotation center of the stage 19a) also moves accordingly. The movement and rotation of the stage 19a by the drive system 19b can be controlled by the control device 18. The XYZ coordinate system is a right-handed fixed orthogonal coordinate system.

エンコーダ１９ｃは、ステージ１９ａの現在位置（２次元方向の移動量及び回転軸Ｌの周囲の回転角度）を読み取る。エンコーダ１９ｃによって把握されたステージ１９ａの位置情報は制御装置１８に送信される。制御装置１８により把握されるステージ１９ａの位置情報には、たとえば回転軸Ｌの現在ＸＹ座標も含まれる。 The encoder 19c reads the current position of the stage 19a (two-dimensional movement amount and rotation angle around the rotation axis L). The position information of the stage 19a grasped by the encoder 19c is transmitted to the control device 18. The position information of the stage 19a grasped by the control device 18 includes the current XY coordinates of the rotation axis L, for example.

エネルギメータ１９ｄは、たとえばステージ１９ａに固定されており、駆動系１９ｂを用いてステージ１９ａとともに移動させることが可能である。駆動系１９ｂによってエネルギメータ１９ｄを移動させ、パルスレーザビーム３０をエネルギメータ１９ｄに入射させて、パルスレーザビーム３０のパルスエネルギを計測することができる。計測値は制御装置１８に伝達される。制御装置１８は、パルスエネルギが活性化アニールに適正な所定範囲にないときには、適正範囲内の値となるように、バリアブルアッテネータ１２を制御してパルスレーザビーム３０のビーム強度を調整する。 The energy meter 19d is fixed to the stage 19a, for example, and can be moved together with the stage 19a using the drive system 19b. The energy meter 19d is moved by the drive system 19b, and the pulse laser beam 30 is incident on the energy meter 19d to measure the pulse energy of the pulse laser beam 30. The measured value is transmitted to the control device 18. When the pulse energy is not within a predetermined range appropriate for the activation annealing, the control device 18 controls the variable attenuator 12 to adjust the beam intensity of the pulse laser beam 30 so that the value is within the appropriate range.

光学系１５は、ガルバノスキャナのようなビーム走査器を含まない。このため、光学系１５を出射したパルスレーザビーム３０は、加工ステージ１９上の固定座標系における一定位置に入射する。制御装置１８の記憶装置１８ａには、レーザビーム３０の固定的入射位置が記憶されている。 The optical system 15 does not include a beam scanner such as a galvano scanner. For this reason, the pulse laser beam 30 emitted from the optical system 15 is incident on a fixed position on the processing stage 19 in the fixed coordinate system. The storage device 18a of the control device 18 stores a fixed incident position of the laser beam 30.

図２を参照して、第１の実施例によるレーザ加工方法について説明する。図２は、ステージ１９ａ上に、ワーク設置プレート４０を介して配置されたシリコンウエハ２０を示す平面図である。ステージ１９ａ上には、Ｘ方向、Ｙ方向に沿って３枚ずつ、合計９枚のシリコンウエハ２０が設置されている。ステージ１９ａ上における、各シリコンウエハ２０の設置位置情報（照射禁止領域と照射許容領域との境界線の位置情報、すなわち各シリコンウエハ２０の外周線の位置情報）は、制御装置１８の記憶装置１８ａに記憶されている。 The laser processing method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a plan view showing the silicon wafer 20 disposed on the stage 19a via the workpiece setting plate 40. FIG. A total of nine silicon wafers 20 are installed on the stage 19a, three in each of the X and Y directions. The installation position information of each silicon wafer 20 on the stage 19a (position information of the boundary line between the irradiation prohibited area and the irradiation allowable area, that is, position information of the outer peripheral line of each silicon wafer 20) is stored in the storage device 18a of the control device 18. Is remembered.

上述のように、長尺状のパルスレーザビーム３０は、加工ステージ１９上の固定座標系における一定位置に入射する。したがって、シリコンウエハ２０上におけるパルスレーザビーム３０の走査は、制御装置１８によるステージ１９ａの移動により行う。 As described above, the long pulse laser beam 30 is incident on a fixed position on the processing stage 19 in the fixed coordinate system. Therefore, the scanning of the pulse laser beam 30 on the silicon wafer 20 is performed by the movement of the stage 19 a by the control device 18.

たとえば、シリコンウエハ２０にパルスレーザビーム３０を入射させながら、ステージ１９ａをＹ軸負方向に移動させる。図面左下のシリコンウエハ２０からレーザアニールが開始され、図面左上のシリコンウエハ２０までビーム入射位置の不純物が活性化される。パルスレーザビーム３０の入射位置が、図面左上のシリコンウエハ２０の照射対象領域２０ａを過ぎると、ステージ１９ａをＸ軸負方向、その後Ｙ軸正方向に移動させて活性化アニールを行う。本図には、シリコンウエハ２０上におけるパルスレーザビーム３０の入射位置の移動を点線で表した。 For example, the stage 19 a is moved in the negative Y-axis direction while the pulse laser beam 30 is incident on the silicon wafer 20. Laser annealing is started from the silicon wafer 20 at the lower left of the drawing, and the impurities at the beam incident position are activated up to the silicon wafer 20 at the upper left of the drawing. When the incident position of the pulse laser beam 30 passes the irradiation target region 20a of the silicon wafer 20 at the upper left of the drawing, the stage 19a is moved in the X-axis negative direction and then in the Y-axis positive direction to perform activation annealing. In this figure, the movement of the incident position of the pulse laser beam 30 on the silicon wafer 20 is represented by a dotted line.

実施例によるレーザ加工方法においては、パルスレーザビーム３０の入射位置がシリコンウエハ２０の外部（レーザビームの照射禁止領域）にかかる場合には、レーザビーム３０がシリコンウエハ２０の外部に照射されないように、反射ミラー１６ａをレーザビーム３０の光路上に挿し入れ、シャッタ１６を閉じて、パルスレーザビーム３０が加工ステージ１９の保持面に到達しないよう制御を行う。すなわちシリコンウエハ２０の位置に同期してシャッタ１６の開閉制御を行う。パルスレーザビーム３０の入射位置がシリコンウエハ２０の外部にかかるか否かの判定は、ステージ１９ａ上（保持面上）におけるシリコンウエハ２０の設置位置情報、レーザビーム３０の固定的入射位置及びビームサイズの情報、更に、ステージ１９ａの位置情報に基づいて、制御装置１８が行う。 In the laser processing method according to the embodiment, when the incident position of the pulse laser beam 30 is outside the silicon wafer 20 (the laser beam irradiation prohibited area), the laser beam 30 is not irradiated outside the silicon wafer 20. Then, the reflection mirror 16 a is inserted into the optical path of the laser beam 30, the shutter 16 is closed, and control is performed so that the pulse laser beam 30 does not reach the holding surface of the processing stage 19. That is, the opening / closing control of the shutter 16 is performed in synchronization with the position of the silicon wafer 20. Whether or not the incident position of the pulse laser beam 30 is applied to the outside of the silicon wafer 20 is determined by determining the position information of the silicon wafer 20 on the stage 19a (on the holding surface), the fixed incident position and the beam size of the laser beam 30. This is performed by the control device 18 based on the above information and the position information of the stage 19a.

たとえば保持面上にレーザビーム３０の照射禁止領域と照射許容領域とが画定されたステージ１９ａを移動させる。次に、ステージ１９ａの移動後の位置で、長尺状のレーザビーム３０の経路上に照射禁止領域があるか否かを判定する。「ない」と判定された場合には、ステージ１９ａにレーザビーム３０を入射させ、「ある」と判定された場合には、ステージ１９ａにレーザビーム３０を入射させない。 For example, the stage 19a in which the irradiation prohibited area and the irradiation allowable area of the laser beam 30 are defined on the holding surface is moved. Next, it is determined whether or not there is an irradiation prohibited region on the path of the long laser beam 30 at the position after the stage 19a is moved. When it is determined as “not present”, the laser beam 30 is incident on the stage 19a, and when it is determined as “present”, the laser beam 30 is not incident on the stage 19a.

図２に示す第１の実施例においては、たとえばステージ１９ａのＸＹ方向への移動に伴ってレーザビーム３０の入射位置が領域５０ａ〜５０ｃ等にかかるときに、シャッタを閉じ加工ステージ１９にレーザビーム３０を入射させない制御を行う。このような制御を行うことで、補強テープ２０ｃやワーク設置プレート４０へのパルスレーザビーム３０の照射によるパーティクルの発生が防止され、加工品質の高い活性化アニールを実現することができる。 In the first embodiment shown in FIG. 2, for example, when the incident position of the laser beam 30 is applied to the regions 50 a to 50 c as the stage 19 a moves in the XY direction, the shutter is closed and the laser beam is applied to the processing stage 19. Control is performed so that 30 is not incident. By performing such control, generation of particles due to the irradiation of the pulse laser beam 30 onto the reinforcing tape 20c and the workpiece setting plate 40 is prevented, and activation annealing with high processing quality can be realized.

図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、第２の実施例によるレーザ加工方法について説明する。図３（Ａ）は、ステージ１９ａ上に、ワーク設置プレート４０を介して配置されたシリコンウエハ２０を示す平面図である。ステージ１９ａ上には、回転軸Ｌを中心とする円周方向に沿って６枚のシリコンウエハ２０が設置されている。ステージ１９ａ上における、各シリコンウエハ２０の設置位置情報（照射禁止領域と照射許容領域との境界線の位置情報）は、制御装置１８の記憶装置１８ａに記憶されている。 A laser processing method according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3A is a plan view showing the silicon wafer 20 disposed on the stage 19a via the workpiece setting plate 40. FIG. On the stage 19a, six silicon wafers 20 are installed along the circumferential direction around the rotation axis L. The installation position information of each silicon wafer 20 on the stage 19a (position information of the boundary line between the irradiation prohibited area and the irradiation allowable area) is stored in the storage device 18a of the control device 18.

第２の実施例においては、シリコンウエハ２０にパルスレーザビーム３０を入射させながら、ステージ１９ａを回転軸Ｌの周囲に回転させる。 In the second embodiment, the stage 19 a is rotated around the rotation axis L while the pulse laser beam 30 is incident on the silicon wafer 20.

位置Ｓ_１にパルスレーザビーム３０が入射し、図面下のシリコンウエハ２０から活性化アニールが開始される。ステージ１９ａが回転軸Ｌを中心に反時計回りに回転することにより、パルスレーザビーム３０は時計回りにシリコンウエハ２０に照射される。本図には、ステージ１９ａが１回転する間のシリコンウエハ２０上におけるパルスレーザビーム３０の入射位置の移動を点線Ｔ_１で表した。 Pulsed laser beam 30 is incident on the position S _1, activation annealing is started from the silicon wafer 20 under drawings. As the stage 19a rotates counterclockwise about the rotation axis L, the pulsed laser beam 30 is irradiated onto the silicon wafer 20 clockwise. In this figure, showing the movement of the incident position of the pulse laser beam 30 in the silicon wafer 20 on between the stage 19a makes one rotation by the dotted line T _1.

第２の実施例においても、パルスレーザビーム３０の入射位置がシリコンウエハ２０の外部にかかる場合には、シャッタ１６を閉じて、パルスレーザビーム３０が加工ステージ１９に到達しないよう制御を行う。パルスレーザビーム３０の入射位置がシリコンウエハ２０の外部にかかるか否かの判定は、ステージ１９ａ上におけるシリコンウエハ２０の設置位置情報、レーザビーム３０の固定的入射位置及びビームサイズの情報、更にステージ１９ａや回転軸Ｌの位置情報に基づいて、制御装置１８が行う。ステージ１９ａの１回転めにおける活性化アニールにおいては、たとえばステージ１９ａの回転に伴ってレーザビーム３０の入射位置が領域５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ等にかかるときに、シャッタ１６を閉じ加工ステージ１９にレーザビーム３０を入射させない制御を行う。 Also in the second embodiment, when the incident position of the pulse laser beam 30 is outside the silicon wafer 20, the shutter 16 is closed and control is performed so that the pulse laser beam 30 does not reach the processing stage 19. Whether the incident position of the pulse laser beam 30 is applied to the outside of the silicon wafer 20 is determined by information on the position of the silicon wafer 20 on the stage 19a, information on the fixed incident position and beam size of the laser beam 30, and further the stage. Based on the position information of 19a and the rotation axis L, the control device 18 performs this. In the activation annealing in the first rotation of the stage 19a, for example, when the incident position of the laser beam 30 is applied to the regions 50d, 50e, and 50f as the stage 19a rotates, the shutter 16 is closed and the laser beam is applied to the processing stage 19. Control is performed so that 30 is not incident.

ステージ１９ａが１回転したら、ステージ１９ａをＹ軸負方向に移動させ、更に１回転させる。この回転におけるシリコンウエハ２０上のパルスレーザビーム３０入射位置は、たとえば位置Ｓ_２からはじまる点線Ｔ_２で表される。点線Ｔ_１及びＴ_２は、相互に異なる同心円上に画定される点線である。 When the stage 19a rotates once, the stage 19a is moved in the Y-axis negative direction and further rotated once. The incident position of the pulse laser beam 30 on the silicon wafer 20 in this rotation is represented by, for example, a dotted line T ₂ starting from the position S ₂ . The dotted lines T ₁ and T ₂ are dotted lines defined on different concentric circles.

この回転における活性化アニールにおいては、たとえばレーザビーム３０の入射位置が領域５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ等にかかるときに、シャッタ１６を閉じ加工ステージ１９にレーザビーム３０を入射させない制御を行う。 In the activation annealing in this rotation, for example, when the incident position of the laser beam 30 is applied to the regions 50g, 50h, 50i, etc., control is performed so that the shutter 16 is closed and the laser beam 30 is not incident on the processing stage 19.

パルスレーザビーム３０の入射位置がシリコンウエハ２０の外部にかかる場合には、パルスレーザビーム３０を加工ステージ１９に到達させない制御を行うことで、高品質で活性化アニールを実施することができる。 When the incident position of the pulse laser beam 30 is applied to the outside of the silicon wafer 20, activation annealing can be performed with high quality by performing control so that the pulse laser beam 30 does not reach the processing stage 19.

図３（Ｂ）及び（Ｃ）を参照する。シリコンウエハ２０にパルスレーザビーム３０を入射させながら、ステージ１９ａを回転軸Ｌの周囲に回転させるレーザ加工方法（第２の実施例）は、ステージ１９ａを１回転させた後に、Ｙ軸負方向に移動させる工程を繰り返す態様と、ステージ１９ａを回転させながらＹ軸負方向に移動させる態様とを含む。前者の態様におけるレーザビーム３０の入射位置の大略は図３（Ｂ）で示される。後者の態様におけるそれは図３（Ｃ）で表される。 Reference is made to FIGS. 3B and 3C. In the laser processing method (second embodiment) in which the stage 19a is rotated around the rotation axis L while the pulse laser beam 30 is incident on the silicon wafer 20, the stage 19a is rotated once in the negative direction of the Y axis. A mode in which the moving step is repeated and a mode in which the stage 19a is moved in the negative Y-axis direction are included. An outline of the incident position of the laser beam 30 in the former mode is shown in FIG. That in the latter embodiment is represented in FIG.

ステージ１９ａを回転軸Ｌの周囲に回転させながらパルスレーザビーム３０をシリコンウエハ２０に入射させて活性化アニールを行う第２の実施例においては、シリコンウエハ２０上のビーム入射位置にかかわらず、入射ビームのフルエンス（単位面積当たりに入射するエネルギ量）を一定にするために、たとえば制御装置１８が入射ビームのビームサイズを変化させない条件で、ｒ×ωの値を一定とする制御を行う。ここでｒは回転軸Ｌからビーム入射位置までの距離、ωはステージ１９ａの角速度である。 In the second embodiment in which the activation annealing is performed by causing the pulsed laser beam 30 to enter the silicon wafer 20 while rotating the stage 19a around the rotation axis L, the incident light is incident regardless of the beam incident position on the silicon wafer 20. In order to make the beam fluence (the amount of energy incident per unit area) constant, for example, the controller 18 performs control to keep the value of r × ω constant under the condition that the beam size of the incident beam is not changed. Here, r is the distance from the rotation axis L to the beam incident position, and ω is the angular velocity of the stage 19a.

シリコンウエハ２０に入射するレーザビーム３０のフルエンスを一定にすることで均一性の高いアニールを実現することができる。 By making the fluence of the laser beam 30 incident on the silicon wafer 20 constant, annealing with high uniformity can be realized.

なお、シリコンウエハ２０に入射するレーザビーム３０のフルエンスが一定となるように、レーザビーム３０の入射位置（回転軸Ｌからビーム入射位置までの距離ｒ）に応じて、光学系１５を制御し、シリコンウエハ２０に入射するパルスレーザビーム３０のビームサイズを変化させてもよい。更に、ビームサイズと角速度ωの制御をともに行うこともできる。制御は制御装置１８によって行われる。 The optical system 15 is controlled according to the incident position of the laser beam 30 (the distance r from the rotation axis L to the beam incident position) so that the fluence of the laser beam 30 incident on the silicon wafer 20 is constant. The beam size of the pulse laser beam 30 incident on the silicon wafer 20 may be changed. Furthermore, both the beam size and the angular velocity ω can be controlled. Control is performed by the control device 18.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto.

実施例においてはレーザアニール加工を取り上げたが、レーザビームを照射するのが好ましくない領域（レーザビームの照射禁止領域）が存在する様々なレーザ加工を実施することができる。 Although the laser annealing process is taken up in the embodiments, various laser processes in which there is a region where it is not preferable to irradiate the laser beam (laser beam irradiation prohibited region) can be performed.

種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことも当業者に自明であろう。 It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

レーザ加工一般、殊にレーザアニール加工に好適に利用することができる。また、ワークの外周部、隅部の加工にも好ましく利用可能である。 It can be suitably used for laser processing in general, particularly laser annealing. Moreover, it can utilize preferably also for the process of the outer peripheral part of a workpiece | work, and a corner part.

１０レーザ光源
１１、１３、１４反射ミラー
１２バリアブルアッテネータ
１５光学系
１６シャッタ
１６ａ反射ミラー
１６ｂダンパ
１７フォトディテクタ
１８制御装置
１８ａ記憶装置
１９加工ステージ
１９ａステージ
１９ｂ駆動系
１９ｃエンコーダ
１９ｄエネルギメータ
２０シリコンウエハ
２０ａ照射対象領域
２０ｂ照射可能領域
２０ｃ補強テープ
３０レーザビーム
４０ワーク設置プレート DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser light source 11, 13, 14 Reflection mirror 12 Variable attenuator 15 Optical system 16 Shutter 16a Reflection mirror 16b Damper 17 Photo detector 18 Control device 18a Storage device 19 Processing stage 19a Stage 19b Drive system 19c Encoder 19d Energy meter 20 Silicon wafer 20a Irradiation object Area 20b Irradiable area 20c Reinforcement tape 30 Laser beam 40 Work installation plate

Claims

A light source that emits a laser beam;
A stage having a holding surface for holding a workpiece;
An optical system capable of propagating the laser beam emitted from the light source to the stage, and an optical system in which propagation and non-propagation are controlled by an external signal;
A control device that transmits a signal to the optical system and controls propagation and non-propagation of a laser beam to the stage;
When holding an object to be processed on the stage, an irradiation prohibited area where laser beam irradiation is prohibited on the holding surface of the stage and an irradiation allowable area where laser beam irradiation is allowed are defined,
The control device stores position information of a boundary line between the irradiation prohibited area and the irradiation allowable area, and a laser beam is applied to the irradiation prohibited area based on the position of the stage and the position information of the boundary line. Is a laser processing apparatus that controls the propagation and non-propagation of the laser beam to the stage so that the laser beam is not irradiated.

The control device further controls propagation or non-propagation of the laser beam to the stage based on a beam size of the laser beam incident on the stage so that the laser beam is not irradiated to the irradiation prohibited region. Item 2. The laser processing apparatus according to Item 1.

The stage has a function of rotating the holding surface around the rotation axis,
The control device is arranged around the rotation axis according to a distance between the rotation axis and an incident position of the laser beam incident on the stage so that a fluence of the laser beam incident on the stage is constant. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein an angular velocity of the holding surface that rotates at a constant angle is controlled.

(A) moving a stage in which an irradiation prohibited area where laser beam irradiation is prohibited and an irradiation allowable area where laser beam irradiation is allowed are defined;
(B) determining whether or not there is the irradiation prohibited region on the path of the laser beam;
(C) a laser having a step of causing a laser beam to be incident on the stage when it is determined in step (b) that the laser beam is not incident on the stage when it is determined that there is no laser beam. Processing method.