JP3136393B2 - レーザーアニール処理装置 - Google Patents

レーザーアニール処理装置

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JP3136393B2 JP07193177A JP19317795A JP3136393B2 JP 3136393 B2 JP3136393 B2 JP 3136393B2 JP 07193177 A JP07193177 A JP 07193177A JP 19317795 A JP19317795 A JP 19317795A JP 3136393 B2 JP3136393 B2 JP 3136393B2
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和之 川原
美喜 澤井
修 加藤
祐治 丸木
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーアニール
処理装置に関し、更に詳しくは、被処理体を好適に予熱
しうるレーザーアニール処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のエキシマレーザーアニー
ル処理装置の一例を示す構成断面図である。このエキシ
マレーザーアニール処理装置200は、アルミニウム製
の真空チャンバ1と、この真空チャンバ1内に配置され
その上面に被処理体Mを載置し得る基板載置台2と、こ
の基板載置台2の上面に埋設され前記被処理体Mを予熱
する抵抗線3と、前記基板載置台2を移動するためのレ
ール4と、前記真空チャンバ1の天井部1aに設けられ
且つ石英ガラス板の両面に紫外線反射防止膜(ARコー
ト)を形成したエキシマレーザー導入用窓5と、このエ
キシマレーザー導入用窓5の上方に設けられエキシマレ
ーザービームRを発生するエキシマレーザー発生装置6
とから構成される。前記被処理体Mは、絶縁基板M2上
に非晶質半導体薄膜M1を形成したものである。
【0003】エキシマレーザーアニール処理は次の手順
で行う。基板載置台2に被処理体Mを載置する。真空チ
ャンバ1の排気口1bから排気し、当該真空チャンバ1
内を10-2〜10-6Torrの高真空とする。前記抵抗
線3に通電し、被処理体Mを400℃程度に予熱する。
被処理体Mがエキシマレーザー導入用窓5の直下に位置
するように基板載置台2を移動させる。エキシマレーザ
ー発生装置6からエキシマレーザービームRを発生させ
る。エキシマレーザービームRは、エキシマレーザー導
入用窓5を通って真空チャンバ1内に導入され、被処理
体Mの表面に照射される。この状態で基板載置台2を移
動し、被処理体Mの非晶質半導体薄膜M1の全面にエキ
シマレーザービームRを照射する。これにより、非晶質
半導体薄膜M1の結晶化を行うことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のエキシマレ
ーザーアニール処理装置200では、図5に示すよう
に、非晶質半導体薄膜M1が均一に予熱されず、エキシ
マレーザー導入用窓5の直下の部分の温度が低くなって
しまう。この理由は、真空チャンバ1内を10-2〜10
-6Torrの高真空とするため、対流が起こらず、熱放
射が非晶質半導体薄膜M1の温度を低下させる主たる原
因となるが、エキシマレーザー導入用窓5の直下の非晶
質半導体薄膜M1の部分からはエキシマレーザー導入用
窓5を通して外部へ熱(赤外線Ie)が逃げると共に真
空チャンバ1の天井部1aで反射された熱(赤外線I
r)も当該部分へ戻らず、温度が大きく下がるのに対し
て、エキシマレーザー導入用窓5の直下以外の非晶質半
導体薄膜M1の部分では真空チャンバ1の天井部1aで
反射されて当該部分へ戻るため実質的な熱の放射が少な
く温度があまり下がらないためである。
【0005】しかし、エキシマレーザー導入用窓5の直
下の部分は、エキシマレーザビームRを照射する部分で
あるため、その部分の温度が大きく下がると、アニール
処理に悪影響を及ぼすという問題点がある。そこで、本
発明の目的は、レーザー導入用窓の直下の部分での温度
の低下を防止し、被処理体を好適に予熱できるようにし
たレーザーアニール処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザーアニー
ル処理装置(100)は、被処理体(M)を収容する真
空チャンバ(1)と、この真空チャンバ(1)内に設け
られ且つ前記被処理体(M)を予熱する予熱手段(3)
と、前記真空チャンバ(1)外に設けられ且つレーザー
ビーム(R)を発生するレーザー発生手段(6)と、前
記真空チャンバ(1)の壁面(1a)に設られ且つ前記
被処理体(M)に照射するために前記レーザービーム
(R)を前記真空チャンバ(1)の外部から内部に導入
するためのレーザー導入用窓(5)とを具備するレーザ
ーアニール処理装置において、前記真空チャンバ(1)
内で且つ前記レーザー導入用窓(5)の周辺部に、前記
レーザー導入用窓(5)の直下の前記被処理体(M)の
部分から放射された赤外線を反射して当該部分に戻す赤
外線反射手段(10)を設けたことを構成上の特徴とす
るものである。これにより、エキシマレーザー導入用窓
(5)の直下の被処理体(M)の部分から放射された熱
の一部(赤外線Ie)はエキシマレーザー導入用窓
(5)を通して外部へ逃げるが、他の一部(赤外線I
r)は赤外線反射手段(10)で反射されて当該部分へ
戻る。このため、エキシマレーザー導入用窓(5)の直
下の被処理体(M)の部分の温度が大きく下がることを
防止できる。よって、好適に被処理体(M)を予熱でき
るようになる。なお、上記赤外線反射手段(10)を、
真空チャンバ(1)の内部で且つレーザー導入用窓
(5)の周囲に設けると、エキシマレーザー導入用窓
(5)の直下の被処理体(M)の部分に対して集中的に
赤外線を反射させることが出来る。但し、真空チャンバ
(1)の外部にも赤外線反射手段(10)を設けてもよ
い。また、エキシマレーザー導入用窓(5)にも赤外線
反射手段(10)を設けてもよい。
【0007】上記構成のレーザーアニール処理装置(1
00)において、前記赤外線反射手段(10)を、輻射
率が0.3以下の反射板(10)から構成することが好
ましい。上記赤外線反射手段(10)を、輻射率が0.
3以下の材料(例えばアルミニウム,金,銀,ニッケ
ル,ステンレスなど)で構成すると、良好な赤外線の反
射性を確保できて、好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図に示す実施形態により本
発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明
が限定されるものではない。図1は、本発明の一実施形
態のエキシマレーザーアニール処理装置を示す構成断面
図である。このエキシマレーザーアニール処理装置10
0は、アルミニウム製の真空チャンバ1と、この真空チ
ャンバ1内に配置されその上面に被処理体Mを載置し得
る基板載置台2と、この基板載置台2の上面に埋設され
前記被処理体Mを予熱する抵抗線3と、前記基板載置台
2を移動するためのレール4と、前記真空チャンバ1の
天井部1aに設けたエキシマレーザー導入用窓5と、前
記真空チャンバ1の内部であって且つ前記レーザー導入
用窓5の周囲に設けた赤外線反射板10と、前記エキシ
マレーザー導入用窓5の上方に設けられエキシマレーザ
ービームRを発生するエキシマレーザー発生装置6とか
ら構成される。
【0009】前記エキシマレーザー導入用窓5は、石英
ガラス板の両面に紫外線反射防止膜を形成した構成であ
る。サイズは例えば5mm×150mm〜150mm×
500mm程度である。
【0010】前記赤外線反射板10は、輻射率が0.3
以下で赤外線を良く反射するアルミニウム製である。ま
た、前記赤外線反射板10は、レーザー導入用窓5の直
下の被処理体Mの部分から放射された赤外線を反射して
当該部分に戻すような湾曲形状になっている。なお、ア
ルミニウムの他、鏡面仕上げのステンレスなどを用いて
もよい。
【0011】前記被処理体Mは、絶縁基板M2上に非晶
質半導体薄膜M1を形成したものである。具体的には、
例えば300mm×300mm以上の大型のガラス基板
上にアモルファスシリコン薄膜を形成したものである。
【0012】エキシマレーザーアニール処理は次の手順
で行う。基板載置台2に被処理体Mを載置する。真空チ
ャンバ1の排気口1bから排気し、当該真空チャンバ1
内を10-2〜10-6Torrの高真空とする。前記抵抗
線3に通電して、前記被処理体Mを100℃〜500℃
程度に予熱する。被処理体Mがエキシマレーザー導入用
窓5の直下に位置するように基板載置台2を移動させ
る。エキシマレーザー発生装置6からエキシマレーザー
ビームRを発生させる。エキシマレーザービームRは、
エキシマレーザー導入用窓5を通って真空チャンバ1内
に導入され、被処理体Mの表面に照射される。この状態
で基板載置台2を移動し、被処理体Mの非晶質半導体薄
膜M1の全面にエキシマレーザービームRを照射する。
これにより、非晶質半導体薄膜M1の結晶化を行うこと
ができる。
【0013】図2に示すように、上記エキシマレーザー
アニール処理装置100では、非晶質半導体薄膜M1が
略均一に予熱され、エキシマレーザー導入用窓5の直下
の部分の温度が大きく低下することがない。この理由
は、エキシマレーザー導入用窓5の直下の非晶質半導体
薄膜M1の部分から放射された熱の一部(赤外線Ie)
はエキシマレーザー導入用窓5を通して外部へ逃げる
が、他の一部(赤外線Ir)は赤外線反射板10で反射
されて当該部分へ戻るため、温度が大きく下がらないか
らである。この結果、被処理体Mの非晶質半導体薄膜M
1の結晶化を好適に行うことが出来る。
【0014】図3は、上記赤外線反射板10の代替例を
示す構成断面図である。(a)は、多数の小さな平板状
の赤外線反射板11を角度を変えて並設した例である。
取り付けの手間がかかるが、天井部1aからの突出高さ
を小さくすることが出来る。(b)は、平板状の赤外線
反射板12を用いた例である。エキシマレーザー導入用
窓5の直下の非晶質半導体薄膜M1の部分へ熱を集中的
に反射する性能は落ちるが、赤外線反射板12の製作お
よび取り付けが容易になる。(c)は、多数の小さな平
板状の赤外線反射板13を平行に並設した例である。エ
キシマレーザー導入用窓5の直下の非晶質半導体薄膜M
1の部分へ熱を集中的に反射する性能は落ちるが、赤外
線反射板13の製作が容易になる。また、取付けの手間
がかかるが、天井部1aからの突出高さを小さくでき
る。
【0015】
【発明の効果】本発明のレーザーアニール処理装置によ
れば、レーザー導入用窓(5)の直下の被処理体(M)
の部分で温度が大きく低下することを防止することが出
来る。すなわち、被処理体(M)の予熱を良好に行うこ
とが出来る。この結果、被処理体(M)のアニール処理
を好適に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のエキシマレーザーアニー
ル処理装置を示す構成断面図である。
【図2】図1のエキシマレーザーアニール処理装置にお
ける赤外線の反射状態を示す説明図(a)および被処理
体の表面温度分布を示すグラフ図(b)である。
【図3】赤外線反射板の代替例を示す構成断面図であ
る。
【図4】従来のエキシマレーザーアニール処理装置の一
例を示す構成断面図である。
【図5】図4のエキシマレーザーアニール処理装置にお
ける赤外線の反射状態を示す説明図(a)および被処理
体の表面温度分布を示すグラフ図(b)である。
【符号の説明】
100 エキシマレーザーアニー
ル処理装置 1 真空チャンバ 1a 天井部 1b 排気口 2 基板載置台 3 抵抗線 4 レール 5 エキシマレーザー導入用
窓 6 エキシマレーザー発生装
置 10,11,12,13 赤外線反射板 M 被処理体 M1 非晶質半導体薄膜 M2 絶縁基板
フロントページの続き (72)発明者 丸木 祐治 千葉県四街道市鷹の台一丁目3番 株式 会社日本製鋼所内 (56)参考文献 特開 平9−40499(JP,A) 特開 平2−263799(JP,A) 特開 平5−226275(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 H01L 21/20 H01L 21/268 CA(STN) JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理体(M)を収容する真空チャンバ
    (1)と、この真空チャンバ(1)内に設けられ且つ前
    記被処理体(M)を予熱する予熱手段(3)と、前記真
    空チャンバ(1)外に設けられ且つレーザービーム
    (R)を発生するレーザー発生手段(6)と、前記真空
    チャンバ(1)の壁面(1a)に設られ且つ前記被処理
    体(M)に照射するために前記レーザービーム(R)を
    前記真空チャンバ(1)の外部から内部に導入するため
    のレーザー導入用窓(5)とを具備するレーザーアニー
    ル処理装置において、 前記真空チャンバ(1)内で且つ前記レーザー導入用窓
    (5)の周辺部に、前記レーザー導入用窓(5)の直下
    の前記被処理体(M)の部分から放射された赤外線を反
    射して当該部分に戻す赤外線反射手段(10)を設けた
    ことを特徴とするレーザーアニール処理装置(10
    0)。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のレーザーアニール処理
    装置(100)において、前記赤外線反射手段(10)
    が、輻射率が0.3以下の反射板(10)からなること
    を特徴とするレーザーアニール処理装置(100)。
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