JP2601682B2 - ビームアニール方法およびビームアニール装置 - Google Patents
ビームアニール方法およびビームアニール装置Info
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- JP2601682B2 JP2601682B2 JP63074235A JP7423588A JP2601682B2 JP 2601682 B2 JP2601682 B2 JP 2601682B2 JP 63074235 A JP63074235 A JP 63074235A JP 7423588 A JP7423588 A JP 7423588A JP 2601682 B2 JP2601682 B2 JP 2601682B2
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- Japan
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- energy ray
- processed
- annealing
- laser beam
- energy
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、高エネルギー線ビームで半導体ウエハ等の
被処理物を照射加熱（アニール）するビームアニール方
法およびビームアニール装置に関する。
被処理物を照射加熱（アニール）するビームアニール方
法およびビームアニール装置に関する。
（従来の技術） 近年、アニール技術として、高エネルギー線ビームの
エネルギーを被処理物例えば半導体ウエハ表面に吸収さ
せ、熱エネルギーの形に変換して被処理物の表面層の熱
処理（アニール）を行うビームアニール技術が注目され
ており、半導体製造において、半導体ウエハ表面層の結
晶性回復や導入不純物の活性化等に主として用いられて
いる。
エネルギーを被処理物例えば半導体ウエハ表面に吸収さ
せ、熱エネルギーの形に変換して被処理物の表面層の熱
処理（アニール）を行うビームアニール技術が注目され
ており、半導体製造において、半導体ウエハ表面層の結
晶性回復や導入不純物の活性化等に主として用いられて
いる。
例えば３次元素子の開発において基本となるSOI（Sil
icon On Insulator）技術は、基本表面に形成された絶
縁膜上にさらにシリコン単結晶を形成し、このシリコン
単結晶上に素子を形成する技術であり、このSOI技術に
おいて絶縁膜上に単結晶を形成する方法の一つとして、
上記ビームアニール技術が注目されている。すなわち、
例えば、化学気相成長法（CVD）等により絶縁膜上に形
成された非単結晶シリコン層に、レーザ等の高エネルギ
ー線ビームを照射して、非単結晶シリコン層を単結晶化
する。
icon On Insulator）技術は、基本表面に形成された絶
縁膜上にさらにシリコン単結晶を形成し、このシリコン
単結晶上に素子を形成する技術であり、このSOI技術に
おいて絶縁膜上に単結晶を形成する方法の一つとして、
上記ビームアニール技術が注目されている。すなわち、
例えば、化学気相成長法（CVD）等により絶縁膜上に形
成された非単結晶シリコン層に、レーザ等の高エネルギ
ー線ビームを照射して、非単結晶シリコン層を単結晶化
する。
従来のビームアニール技術としては、例えば、特開昭
60−176221号公報に、レーザビームをＸ方向で往復し、
試料台をＹ方向にステップ送りして試料台上の試料表面
全面に上記レーザビームを照射する方法が開示されてい
る。また、その他特公昭62−27532号、特公昭54−4826
号、特開昭62−47114号、特開昭58−10822号、特公昭62
−32616号、特開昭56−69837号、特開昭56−6443号、特
開昭61−245517号、特開昭61−245518号公報等にレーザ
アニール技術が開示されている。
60−176221号公報に、レーザビームをＸ方向で往復し、
試料台をＹ方向にステップ送りして試料台上の試料表面
全面に上記レーザビームを照射する方法が開示されてい
る。また、その他特公昭62−27532号、特公昭54−4826
号、特開昭62−47114号、特開昭58−10822号、特公昭62
−32616号、特開昭56−69837号、特開昭56−6443号、特
開昭61−245517号、特開昭61−245518号公報等にレーザ
アニール技術が開示されている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のビームアニール技術において
も、さらに処理速度を速め、処理時間を短縮することが
を当然要求される。
も、さらに処理速度を速め、処理時間を短縮することが
を当然要求される。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、従来に較べて処理時間を短縮することができ、スル
ープットの向上を図ることのできるビームアニール方法
およびビームアニール装置を提供しようとするものであ
る。
で、従来に較べて処理時間を短縮することができ、スル
ープットの向上を図ることのできるビームアニール方法
およびビームアニール装置を提供しようとするものであ
る。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち、本発明のビームアニール方法は、高エネル
ギー線ビーム源から射出された高エネルギー線ビーム
を、走査機構により走査し、前記走査機構と被処理物と
の間に配設された集光レンズを介して前記被処理物に照
射してアニール処理を行うにあたり、 前記高エネルギー線ビーム源を複数として、これらの
高エネルギー線ビーム源からの複数の前記高エネルギー
線ビームが所定間隔で前記被処理物表面に照射されるよ
うにし、かつ、前記集光レンズの位置を移動させて、こ
れらの高エネルギー線ビームの焦点が前記被処理物の表
面からぼかした状態となるようにするとともに、IRラン
プによって前記被処理物を加熱しつつアニール処理を行
うことを特徴とする。
ギー線ビーム源から射出された高エネルギー線ビーム
を、走査機構により走査し、前記走査機構と被処理物と
の間に配設された集光レンズを介して前記被処理物に照
射してアニール処理を行うにあたり、 前記高エネルギー線ビーム源を複数として、これらの
高エネルギー線ビーム源からの複数の前記高エネルギー
線ビームが所定間隔で前記被処理物表面に照射されるよ
うにし、かつ、前記集光レンズの位置を移動させて、こ
れらの高エネルギー線ビームの焦点が前記被処理物の表
面からぼかした状態となるようにするとともに、IRラン
プによって前記被処理物を加熱しつつアニール処理を行
うことを特徴とする。
また、本発明のビームアニール装置は、高エネルギー
線ビームを射出する複数の高エネルギー線ビーム源と、 前記複数の高エネルギー線ビーム源から射出された複
数の高エネルギー線ビームが所定間隔を設けて配列され
るようにする光学系と、 前記光学系により所定間隔を設けて配列された複数の
高エネルギー線ビームを走査する走査機構と、 前記走査機構によって走査された複数の高エネルギー
線ビームを集光して前記被処理物に照射する集光レンズ
と、 前記集光レンズを移動させて、前記走査された複数の
高エネルギー線ビームの焦点が前記被処理物表面からぼ
かした状態となるよう設定可能とするレンズ駆動機構
と、 前記被処理物を加熱するためのIRランプと を具備したことを特徴とする。
線ビームを射出する複数の高エネルギー線ビーム源と、 前記複数の高エネルギー線ビーム源から射出された複
数の高エネルギー線ビームが所定間隔を設けて配列され
るようにする光学系と、 前記光学系により所定間隔を設けて配列された複数の
高エネルギー線ビームを走査する走査機構と、 前記走査機構によって走査された複数の高エネルギー
線ビームを集光して前記被処理物に照射する集光レンズ
と、 前記集光レンズを移動させて、前記走査された複数の
高エネルギー線ビームの焦点が前記被処理物表面からぼ
かした状態となるよう設定可能とするレンズ駆動機構
と、 前記被処理物を加熱するためのIRランプと を具備したことを特徴とする。
（作 用） 上記構成の本発明のビームアニール方法およびビーム
アニール装置では、高エネルギー線ビームを複数とし、
これらの高エネルギー線ビームの焦点を被処理物の表面
からぼかして走査照射する。
アニール装置では、高エネルギー線ビームを複数とし、
これらの高エネルギー線ビームの焦点を被処理物の表面
からぼかして走査照射する。
したがって、一度に高エネルギー線ビームを被処理物
表面の広い領域に照射することができ、処理時間を短縮
して、スループットの向上を図ることができる。
表面の広い領域に照射することができ、処理時間を短縮
して、スループットの向上を図ることができる。
（実施例） 以下、本発明をレーザアニールに適用した実施例を図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
例えばアルミニウム等により円筒状に形成され、上面
および下面に石英ガラス等からなる窓1a、1bを有するチ
ャンバ１内には、例えば直径220mm、厚さ20mmの例えば
カーボングラファイトからなるサセプタ２が配設されて
いる。このサセプタ２の下面側には、例えば真空チャッ
ク等の機構が設けられ、半導体ウエハ３を吸着保持する
よう構成されている。
および下面に石英ガラス等からなる窓1a、1bを有するチ
ャンバ１内には、例えば直径220mm、厚さ20mmの例えば
カーボングラファイトからなるサセプタ２が配設されて
いる。このサセプタ２の下面側には、例えば真空チャッ
ク等の機構が設けられ、半導体ウエハ３を吸着保持する
よう構成されている。
また、上記チャンバ１の上部には、サセプタ２の加熱
機構として例えば反射板４を備えた数キロワットのIRラ
ンプ（Infrared Ray Ramp）５が配設されており、このI
Rランプ５からの赤外線が窓1aを透過して、サセプタ２
を例えば500℃まで予備加熱するように構成されてい
る。
機構として例えば反射板４を備えた数キロワットのIRラ
ンプ（Infrared Ray Ramp）５が配設されており、このI
Rランプ５からの赤外線が窓1aを透過して、サセプタ２
を例えば500℃まで予備加熱するように構成されてい
る。
さらに、チャンバ１下方から、窓1bを介して、サセプ
タ２の下面側に配置された半導体ウエハ３にレーザビー
ム例えばCW−Arガスレーザビームを走査照射する如くレ
ーザビーム照射機構が配置されている。
タ２の下面側に配置された半導体ウエハ３にレーザビー
ム例えばCW−Arガスレーザビームを走査照射する如くレ
ーザビーム照射機構が配置されている。
上記レーザビーム照射機構は、それぞれシャッタ機構
6a、6bを備えた主レーザビーム源7aと、副レーザビーム
源7bとの２つのレーザビーム源を備えている。このう
ち、副レーザビーム源7bから射出された副レーザビーム
8bは、反射鏡９、10、11により、反射された後、偏光プ
リズム12に入射する。そして、主レーザビーム8aと副レ
ーザビーム8bは、ほぼ平行なビームとして偏光プリズム
12、シャッタ13、反射鏡14等を経て、走査機構15に至
る。
6a、6bを備えた主レーザビーム源7aと、副レーザビーム
源7bとの２つのレーザビーム源を備えている。このう
ち、副レーザビーム源7bから射出された副レーザビーム
8bは、反射鏡９、10、11により、反射された後、偏光プ
リズム12に入射する。そして、主レーザビーム8aと副レ
ーザビーム8bは、ほぼ平行なビームとして偏光プリズム
12、シャッタ13、反射鏡14等を経て、走査機構15に至
る。
走査機構15は、Ｘ方向走査機構として、例えば鏡回動
式走査機構であるガルバノミラー15aが、Ｙ方向走査機
構として例えば高精度で微小送り可能なボールネジを用
いた一軸精密ステージ15b上に配置されて構成されてい
る。そして、走査機構15によってＸ方向およびＹ方向に
走査された主レーザビーム8aと副レーザビーム8bは、Ｆ
−θレンズ16によって集光され、窓1bを介して半導体ウ
エハ３に走査照射される。
式走査機構であるガルバノミラー15aが、Ｙ方向走査機
構として例えば高精度で微小送り可能なボールネジを用
いた一軸精密ステージ15b上に配置されて構成されてい
る。そして、走査機構15によってＸ方向およびＹ方向に
走査された主レーザビーム8aと副レーザビーム8bは、Ｆ
−θレンズ16によって集光され、窓1bを介して半導体ウ
エハ３に走査照射される。
また、上記副レーザビーム8bの光路上に設けられた反
射鏡10、11には、それぞれ駆動装置17、18が配置されて
おり、反射鏡10、11を平行移動することにより、副レー
ザビーム8bの主レーザビーム8aに対する相対的な位置を
調節可能に構成されている。
射鏡10、11には、それぞれ駆動装置17、18が配置されて
おり、反射鏡10、11を平行移動することにより、副レー
ザビーム8bの主レーザビーム8aに対する相対的な位置を
調節可能に構成されている。
さらに、Ｆ−θレンズ16には、レンズ駆動機構19が接
続されており、Ｆ−θレンズ16を光軸方向に移動させ
て、主レーザビーム8aと副レーザビーム8bの半導体ウエ
ハ３表面でのビームサイズを調節可能に構成されてい
る。
続されており、Ｆ−θレンズ16を光軸方向に移動させ
て、主レーザビーム8aと副レーザビーム8bの半導体ウエ
ハ３表面でのビームサイズを調節可能に構成されてい
る。
上記構成のレーザアニール装置を用いてこの実施例方
法では、次のようにして半導体ウエハ３のアニール処理
を行う。
法では、次のようにして半導体ウエハ３のアニール処理
を行う。
すなわち、まず、チャンバ１の図示しない開閉機構を
開として、図示しない搬送装置により半導体ウエハ３を
サセプタ２下面の所定位置に配置する。
開として、図示しない搬送装置により半導体ウエハ３を
サセプタ２下面の所定位置に配置する。
この後、反射板４を備えたIRランプ５により窓1aを透
過して、サセプタ２を例えば500℃まで予備加熱する。
過して、サセプタ２を例えば500℃まで予備加熱する。
そして、予めレンズ駆動機構19により、Ｆ−θレンズ
16を光軸方向に移動させて、第２図に示すように半導体
ウエハ３の前方に主レーザビーム8aと副レーザビーム8b
の焦点位置ｆが位置するよう、あるいは第３図に示すよ
うに半導体ウエハ３の後方に主レーザビーム8aと副レー
ザビーム8bの焦点位置ｆが位置するよう、主レーザビー
ム8aと副レーザビーム8bの焦点位置ｆを半導体ウエハ３
表面からはずし、ぼかした状態に調整しておき、この状
態で半導体ウエハ３にレーザビームを走査照射するとと
もに、図示しないガス導入口および排気口により、半導
体ウエハ３表面に沿って例えば窒素ガス、酸素ガス等を
流してアニール処理を行う。
16を光軸方向に移動させて、第２図に示すように半導体
ウエハ３の前方に主レーザビーム8aと副レーザビーム8b
の焦点位置ｆが位置するよう、あるいは第３図に示すよ
うに半導体ウエハ３の後方に主レーザビーム8aと副レー
ザビーム8bの焦点位置ｆが位置するよう、主レーザビー
ム8aと副レーザビーム8bの焦点位置ｆを半導体ウエハ３
表面からはずし、ぼかした状態に調整しておき、この状
態で半導体ウエハ３にレーザビームを走査照射するとと
もに、図示しないガス導入口および排気口により、半導
体ウエハ３表面に沿って例えば窒素ガス、酸素ガス等を
流してアニール処理を行う。
すなわち、上記説明のこの実施例方法によれば、一度
にレーザビームを半導体ウエハ３表面の広い領域に照射
することができるので、従来に比べて処理時間を短縮
し、スループットの向上を図ることができる。
にレーザビームを半導体ウエハ３表面の広い領域に照射
することができるので、従来に比べて処理時間を短縮
し、スループットの向上を図ることができる。
なお、上記実施例では、半導体ウエハ３等の被処理物
に２本のレーザビームを照射するレーザアニール方法に
ついて説明したが、他の高エネルギー線ビームを照射す
るビームアニール方法に本発明を適用することができる
ことは勿論である。
に２本のレーザビームを照射するレーザアニール方法に
ついて説明したが、他の高エネルギー線ビームを照射す
るビームアニール方法に本発明を適用することができる
ことは勿論である。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明のビームアニール方法およ
びビームアニール装置によれば、一度に高エネルギー線
ビームを被処理物表面の広い領域に照射することができ
るので、従来に比べて処理時間を短縮することができ、
スループットの向上を図ることができる。
びビームアニール装置によれば、一度に高エネルギー線
ビームを被処理物表面の広い領域に照射することができ
るので、従来に比べて処理時間を短縮することができ、
スループットの向上を図ることができる。
第１図は本発明方法の実施例に用いるレーザアニール装
置の構成図、第２図および第３図は本発明方法を説明す
るための図である。 1a,1b……窓、１……チャンバ、２……サセプタ、３…
…半導体ウエハ、４……反射板、５……IRランプ、6a,6
b,13……シャッタ機構、7a……主レーザビーム源、7b…
…副レーザビーム源、8a……主レーザビーム、8b……副
レーザビーム、9,10,11,14……反射鏡、12……偏光プリ
ズム、15……走査機構、15a……ガルバノミラー、15b…
…一軸精密ステージ、16……Ｆ−θレンズ、17,18……
駆動装置、19……レンズ駆動機構。
置の構成図、第２図および第３図は本発明方法を説明す
るための図である。 1a,1b……窓、１……チャンバ、２……サセプタ、３…
…半導体ウエハ、４……反射板、５……IRランプ、6a,6
b,13……シャッタ機構、7a……主レーザビーム源、7b…
…副レーザビーム源、8a……主レーザビーム、8b……副
レーザビーム、9,10,11,14……反射鏡、12……偏光プリ
ズム、15……走査機構、15a……ガルバノミラー、15b…
…一軸精密ステージ、16……Ｆ−θレンズ、17,18……
駆動装置、19……レンズ駆動機構。
Claims (2)
- 【請求項１】高エネルギー線ビーム源から射出された高
エネルギー線ビームを、走査機構により走査し、前記走
査機構と被処理物との間に配設された集光レンズを介し
て前記被処理物に照射してアニール処理を行うにあた
り、 前記高エネルギー線ビーム源を複数として、これらの高
エネルギー線ビーム源からの複数の前記高エネルギー線
ビームが所定間隔で前記被処理物表面に照射されるよう
にし、かつ、前記集光レンズの位置を移動させて、これ
らの高エネルギー線ビームの焦点が前記被処理物の表面
からぼかした状態となるようにするとともに、IRランプ
によって前記被処理物を加熱しつつアニール処理を行う
ことを特徴とするビームアニール方法。 - 【請求項２】高エネルギー線ビームを射出する複数の高
エネルギー線ビーム源と、 前記複数の高エネルギー線ビーム源から射出された複数
の高エネルギー線ビームが所定間隔を設けて配列される
ようにする光学系と、 前記光学系により所定間隔を設けて配列された複数の高
エネルギー線ビームを走査する走査機構と、 前記走査機構によって走査された複数の高エネルギー線
ビームを集光して前記被処理物に照射する集光レンズ
と、 前記集光レンズを移動させて、前記走査された複数の高
エネルギー線ビームの焦点が前記被処理物表面からぼか
した状態となるよう設定可能とするレンズ駆動機構と、 前記被処理物を加熱するためのIRランプと を具備したことを特徴とするビームアニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074235A JP2601682B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ビームアニール方法およびビームアニール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074235A JP2601682B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ビームアニール方法およびビームアニール装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246826A JPH01246826A (ja) | 1989-10-02 |
| JP2601682B2 true JP2601682B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=13541302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63074235A Expired - Lifetime JP2601682B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ビームアニール方法およびビームアニール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2601682B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58201326A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ加熱方法および加熱装置 |
| JPS59224121A (ja) * | 1983-06-03 | 1984-12-17 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザアニ−リング装置 |
| JPS60257511A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-19 | Sony Corp | 熱処理方法及びそれに用いる熱処理装置 |
| JPS6247114A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体単結晶膜の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-28 JP JP63074235A patent/JP2601682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01246826A (ja) | 1989-10-02 |
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