JP3451682B2 - 表面処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１ショットのレーザ光
の照射面積が比較的広く、しかも高エネルギー密度のレ
ーザ光照射を必要とするレーザアニール処理のような表
面処理を行う表面処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板の浅い領域をアニール処理す
るには、短波長のレーザ光（例えば波長が３０８ｎｍキ
セノンクロライドエキシマレーザ光）を発振するレーザ
発振器を搭載した表面処理装置が用いられる。ところ
が、従来のエキシマレーザ発振器から発振されるレーザ
光のエネルギーは低いため、１ショットのレーザ光で、
３０ｍｍ×３０ｍｍ程度の広い面積をアニール処理する
ことはできない。そこで、広い面積をレーザアニール処
理するには、レーザ光を例えば０．６ｃｍ×０．６ｃｍ
程度のビーム形状に成形してエネルギー密度を０．９Ｊ
／ｃｍ²程度に高め、連続パルス発振させた当該レーザ
光をアニール領域に走査しながら照射していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法でレーザアニール処理を行うと、アニール処理時間が
非常にかかる。また図１８のレーザ光の照射状態に係わ
る説明図に示すように、レーザ光１２１の照射が複数パ
ルスで行われるため、１ショットのレーザ光１２１ａ
（１２１）が照射された領域１３１ａと次の１ショット
のレーザ光１２１ｂ（１２１）が照射された領域１３１
ｂとのつなぎ目の部分１４１が、照射されるエネルギー
量に関して不連続になる。さらに図１９の照射エネルギ
ー密度と照射位置との関係図に示すように、ショット１
２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ間でレーザ発振出力がばら
つくため、アニール処理の均一性が部分的に悪くなる。
このため、製造プロセスに適用することは困難であっ
た。

【０００４】本発明は、高出力のレーザ発振器を搭載す
ることによって、広い面積に１ショットのレーザ光を照
射することで、アニール処理、拡散処理、酸化処理、窒
化処理等の表面処理を行うのに優れた表面処理装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた表面処理装置である。

【０００６】本発明の表面処理装置には、レーザ光を発
振するレーザ発振器が備えられている。このレーザ発振
器から発振されるレーザ光の光路にはアッテネータと、
当該レーザ光を走査するレーザ光走査手段と、ビームホ
モジナイザとが順に設けられている。さらにそのビーム
ホモジナイザを通過したレーザ光の光路にはチェンバー
が設置され、その内部には被加工体を載置するステージ
が設けられている。

【０００７】上記レーザ発振器は２Ｊ／パルス以上もし
くは２Ｗ以上のレーザ光を発振するものからなる。

【０００８】上記レーザ光走査手段には、アッテネータ
を通過したレーザ光の光路に第１反射鏡が設けられ、こ
の第１反射鏡で反射したレーザ光の光路に第２反射鏡が
設けられている。上記第１反射鏡で反射したレーザ光の
光軸となるｘ軸方向に沿って当該第１反射鏡を取り付け
た第１レールが設けられている。この第１レールには第
２反射鏡とビームホモジナイザとを支持する第１支持体
が往復動可能に取り付けられている。また第１反射鏡に
入射するレーザ光の光軸となるｙ軸方向に沿って第２レ
ールが設けられている。この第２レールには第１レール
を支持する第２支持体が往復動可能に取り付けられてい
る。そして第１支持体を第１レールに沿って往復動させ
る第１駆動部と、第２支持体を第２レールに沿って往復
動させる第２駆動部とが備えられている。

【０００９】上記ビームホモジナイザを通過したレーザ
光の光路には、コンデンサレンズとレチクルと投影レン
ズとが設けられていてもよい。または、コンデンサレン
ズとレチクルと反射光学系とを設けてもよい。

【００１０】上記ステージは、直交する２軸方向に移動
可能なｘ軸−ｙ軸ステージと、ｘ軸ステージを駆動する
ｘ軸方向駆動部と、ｙ軸ステージを駆動するｙ軸方向駆
動部とからなる。そしてアライメント手段に連動して駆
動される。そのアライメント手段は、ｘ軸−ｙ軸ステー
ジの位置を測定する測長機と、被加工体のターゲットに
検出光を当ててその応答を検出するターゲット検出手段
と、ターゲット信号に基づいて演算処理を行う演算処理
部と、演算処理部からの位置制御量とｘ軸−ｙ軸ステー
ジの位置とに基づいてｘ軸，ｙ軸方向駆動部に駆動量を
指示する駆動制御部とからなる。そして上記ターゲット
検出手段は検出光をターゲットに照射することが可能な
位置に配置されている。

【００１１】または、アライメント手段は、ビームホモ
ジナイザの位置を測定する測長機と、被加工体のターゲ
ットに検出光を当ててその応答を検出するターゲット検
出手段と、ターゲット信号に基づいて演算処理を行う演
算処理部と、演算処理部からの位置制御量とビームホモ
ジナイザの位置とに基づいて第１，第２駆動部に駆動量
を指示する駆動制御部とからなる。そして上記ターゲッ
ト検出手段は検出光をターゲットに照射することが可能
な位置に配置されている。

【００１２】上記表面処理装置には、レーザ発振器のレ
ーザ発振出力の調整手段が設けられている。このレーザ
発振出力の調整手段は、レーザ光の強度を検出する光検
出器と、その光検出器で得た信号の変化に対応したレー
ザ光の強度を指令する出力制御器と、その指令を受けて
レーザ発振器の発振電圧を調整する電圧調整器とからな
る。または上記のような光検出器と、それで得た信号の
変化に対応したレーザ光の強度を指令する制御器と、そ
の指令を受けてアッテネータの受光角度を調整するアッ
テネータ調整器とからなる。

【００１３】上記ビームホモジナイザは、レーザ光の光
路に設けたフライズアイレンズと、それを通過したレー
ザ光の光路に設けたコンデンサレンズとからなる。

【００１４】上記ビームホモジナイザは、レーザ光の光
路に設けたビームエキスパンダーと、内側が平面でその
外周側に環状の傾斜面を有するものでそのビームエキス
パンダーを通過したレーザ光の光路に設けたプリズム
と、そのプリズムで分光したレーザ光を集光するもので
当該プリズムを通過したレーザ光の光路に設けたコンデ
ンサレンズとからなる。

【００１５】上記ビームホモジナイザは、レーザ光の光
路に設けたビームエキスパンダーと、凸円錐面を有する
ものでそのビームエキスパンダーを通過したレーザ光の
光路に設けたプリズムとからなる。

【００１６】上記レーザ光の光路には、そのレーザ光を
遮るものでかつそのレーザ光の光路を一時的に開放する
シャッターを設けてもよい。

【００１７】

【作用】上記構成の表面処理装置では、レーザ発振器に
よってレーザ光が発振され、アッテネータによってレー
ザ光の光量が調節される。そしてレーザ光走査手段が設
けられていることから、レーザ光は所望の照射位置に走
査される。またビームホモジナイザが設けられているこ
とから、レーザ光の光束の径方向におけるレーザ光強度
はほぼ均一化される。さらにチェンバーが設置されてい
ることから、特定の雰囲気（例えば真空、酸化性雰囲
気、窒化性雰囲気、拡散性不純物を含む雰囲気等）内に
置いた被加工体にレーザ光を照射することで、当該被加
工体は表面処理される。

【００１８】上記レーザ発振器は、２Ｊ／パルス以上も
しくは２Ｗ以上のレーザ光を発振するものからなること
から、１ショットのレーザ光照射によって、広い面積
（例えば１ｃｍ² 程度またはそれ以上）が表面処理され
る。表面処理としては、例えば、アニール処理、拡散処
理、酸化処理、窒化処理等が行える。

【００１９】上記レーザ光走査手段では、第２反射鏡と
ビームホモジナイザとを支持する第１支持体が、ｘ軸方
向に設けた第１レールに沿って、例えば第１駆動部によ
って往復動可能になっている。さらに第１レールと第１
反射鏡とを支持する第２支持体が、ｙ軸方向に設けた第
２レールに沿って、例えば第２駆動部によって往復動可
能になっていることから、ビームホモジナイザを通過し
たレーザ光はｘ軸方向およびｙ軸方向に自在に走査され
る。

【００２０】上記ビームホモジナイザを通過したレーザ
光の光路にレチクルが設けられていることから、レチク
ル像が被加工体の表面に投影される。このため、当該被
加工体表面の所望の領域にレーザ光が照射される。

【００２１】ステージに載置された被加工体のターゲッ
トを検出して、ｘ軸−ｙ軸ステージの移動量を制御する
アライメント手段またはビームホモジナイザの移動量を
制御するアライメント手段を設けたことから、ビームホ
モジナイザから照射されるレーザ光の照射位置と被加工
体の位置とを合わる位置制御がサブミクロンのレベルで
行われる。

【００２２】上記レーザ発振出力の調整手段では、光検
出器で受光したレーザ光の強度に基づいて、出力制御器
でレーザ光の発振強度を指令し、その指令を受けた電圧
調整器でレーザ発振器の発振電圧を調整することから、
レーザ発振器からほぼ安定した出力でレーザ光が発振さ
れる。

【００２３】または上記のような光検出器で受光したレ
ーザ光の強度に基づいて、制御器でアッテネータの角度
を指令し、その指令を受けたアッテネータ調整器でアッ
テネータの受光角度を調整することから、レーザ発振器
から発振されたレーザ光の出力が不安定であっても、ア
ッテネータを通過したレーザ光の出力はほぼ安定化され
る。

【００２４】上記ビームホモジナイザは、レーザ光の光
路に設けたフライズアイレンズと、それを通過したレー
ザ光の光路に設けたコンデンサレンズとからなることか
ら、フライズアイレンズによってレーザ光の光束の径方
向におけるレーザ光強度がほぼ均一化され、コンデンサ
レンズによってレーザ光は集光される。

【００２５】もしくはビームホモジナイザが、ビームエ
キスパンダーと、環状の円錐面を有するもので当該レー
ザ光の光路に設けたプリズムと、それで分光したレーザ
光を集光するコンデンサレンズとからなることから、ビ
ームエキスパンダーによってレーザ光の光束径を拡大
し、プリズムによってレーザ光の中心側の光束とその外
周側の光束とを分光しかつ外周側の光束を反転して当該
中心側の光束の側周側に移行する。そしてコンデンサレ
ンズによって、側周側に移行した光束を当該中心側の光
束の側周側に集光して、光束の径方向にほぼ均一な光強
度を有するレーザ光を形成する。

【００２６】もしくはビームホモジナイザがレーザ光の
光路に設けたビームエキスパンダーと、凸円錐面を有す
るプリズムとからなることから、ビームエキスパンダー
によってレーザ光の光束径は拡大され、プリズムによっ
て、レーザ光の中心側の光束とその外周側の光束とを分
光しかつ外周側の光束を反転して当該中心側の光束の側
周側に重ね合わせて、光束の径方向にほぼ均一な光強度
を有するレーザ光を形成する。

【００２７】上記レーザ光の光路には、そのレーザ光を
遮るものでかつそのレーザ光の光路を一時的に開放する
シャッターが設けられていることから、連続的にパルス
発振されているレーザ光のうちの１パルスを取り出せ
る。このため、レーザ発振器からレーザ光を連続的にパ
ルス発振させて、１パルスあたりの出力を安定化させた
状態でシャッターを開閉することによって、安定したパ
ルス発振のレーザ光が取り出せる。

【００２８】

【実施例】本発明の実施例を図１の概略構成図により説
明する。

【００２９】図に示すように、レーザ光２１を発振する
レーザ発振器１１が備えられている。このレーザ発振器
１１は、例えばＸ線励起によってエキシマレーザ光を発
振するもので、１パルスのエネルギーが、例えば２Ｊ以
上を有する。そしてレーザ光２１は、例えばガウシアン
モードで発振される。

【００３０】上記レーザ発振器１１としては、一例とし
て、波長が３０８ｎｍのキセノンクロライドレーザ光、
波長が２４９ｎｍのフッ化クリプトンレーザ光、波長が
１９３ｎｍのフッ化アルゴンレーザ光等の希ガスハライ
ドエキシマレーザ光を発振するエキシマレーザ発振器、
または波長が１．０６μｍのＹＡＧ（Ｙ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂）
レーザ光、波長が１．０６μｍのガラスレーザ光、波長
が０．７０μｍ〜０．８２μｍのアレキサンドライト
（ＢｅＡｌ₂ Ｏ₄ ）レーザ光等のレーザ光を発振する固
体レーザ発振器を用いる。

【００３１】なお、レーザ発振器１１で発振されたレー
ザ光の高調波を用いる場合には、当該レーザ発振器１１
に高調波発生器（図示せず）を設ける。この場合には、
例えばＹＡＧレーザ光（波長が１．０６μｍ）を発振す
るものでは、第３高調波（波長が２６６ｎｍ）を得るこ
とができる。また上記レーザ発振器１１は、レーザ光２
１をパルス発振するものであっても、連続発振するもの
であってもよい。パルス発振するものは、上述したよう
に、１パルスのエネルギーが２Ｊ以上を有するレーザ発
振器からなる。また連続発振するものは、２Ｗ以上の出
力を有するレーザ発振器からなる。

【００３２】上記レーザ発振器１１から発振されるレー
ザ光２１の光路には、反射鏡３１を介してアッテネータ
１２が設けられている。上記反射鏡３１はレーザ光２１
をアッテネータ１２に導く状態に設置されている。上記
アッテネータ１２は、例えば、石英基板に誘電体薄膜を
成膜したものからなる。そしてアッテネータ１２には、
入射するレーザ光２１に対する照射面の角度を変える回
動駆動部（図示せず）が取り付けられている。この回動
駆動部は、例えばパルスモータと変速器とで構成され
る。

【００３３】さらに上記アッテネータ１２を通過したレ
ーザ光２１の光路には、反射鏡３２を介して当該レーザ
光２１をｘ−ｙ方向に走査するレーザ光走査手段１３が
設けられている。上記反射鏡３２はレーザ光２１をレー
ザ光走査手段１３に導く状態に設置されている。上記レ
ーザ光走査手段１３には、第１反射鏡３３と第２反射鏡
３４とが設けられている。上記第１反射鏡３３は反射鏡
３２によって反射されたレーザ光２１の光路に設けられ
ている。上記第２反射鏡３４は当該第１反射鏡３３によ
って反射されたレーザ光２１の光路に設けられている。

【００３４】上記レーザ光走査手段１３から出たレーザ
光２１の光路には、ビームホモジナイザ１４が設けられ
ている。このビームホモジナイザ１４は、レーザ発振器
１１から発振されたガウシアンモードのレーザ光２１を
光束の径方向におけるレーザ光強度がほぼ均一化される
ように当該レーザ光２１のモードを変換するものであ
る。

【００３５】上記第１反射鏡３３はアッテネータ１２を
通過して反射鏡３２で反射されたレーザ光２１の光路に
設けられている。そして上記第２反射鏡３４は第１反射
鏡３３で反射したレーザ光２１の光路に設けられてい
る。上記第１反射鏡３３で反射したレーザ光２１の光軸
となるｘ軸方向に沿って、当該第１反射鏡３３を取り付
けた第１レール３５が設けられている。上記第１レール
３５には、上記第２反射鏡３４と上記ビームホモジナイ
ザ１４とを支持する第１支持体３６が往復動可能に取り
付けられている。さらに上記第１反射鏡３３に入射する
レーザ光２１の光軸となるｙ軸方向に沿って第２レール
３７が設けられている。この第２レール３７には、上記
第１レール３５を支持する第２支持体３８が往復動可能
に取り付けられている。

【００３６】さらに第１駆動軸（図示せず）を介して当
該第１支持体３６に接続された第１駆動部３９が、例え
ば当該第１レール３５の端部に設けられている。この第
１駆動部３９は上記第１レール３５に沿って上記第１支
持体３６を往復動させる。また第２駆動軸（図示せず）
を介して当該第２支持体３８に接続された第２駆動部４
０が、例えば当該第２レール３７の端部に設けられてい
る。この第２駆動部４０は上記第２レール３７に沿って
上記第２支持体３８を往復動させる。

【００３７】上記ビームホモジナイザ１４を通過したレ
ーザ光２１の光路にはチェンバー１５が設置されてい
る。このチェンバー１５の内部には被加工体９１が載置
されるステージ１６が設けられている。このステージ１
６には、例えばプリアライメント機構（図示せず）が備
えられている。このプリアライメント機構は、被加工体
９１に形成された位置決め部（例えばウエハのオリエン
テーションフラットまたはノッチ）を一定方向に位置合
わせするものである。被加工体９１の外形を基準にして
位置決めする方式としては、機械的に、位置決め部をス
テージ１６の形成した基準部（図示せず）に合わせるも
のと、光検出器によって位置決め部をステージ１６の形
成した基準部（図示せず）に合わせるものとがある。

【００３８】また上記チェンバー１５のレーザ光２１が
照射される側には、当該レーザ光２１を透過するレーザ
光透過窓４１が設けられている。このレーザ光透過窓４
１は、例えば石英ガラスからなる。また上記ステージ１
６は、例えばサーボモータ（図示せず）によってｘ軸方
向およびｙ軸方向に移動可能なｘ軸−ｙ軸ステージから
なる。または固定ステージからなる。

【００３９】なおビームホモジナイザ１４とチェンバー
１５との間におけるレーザ光２１の光路には投影レンズ
（図示せず）を設けてもよい。

【００４０】上記の如くに、表面処理装置１は構成され
ている。

【００４１】上記構成の表面処理装置１では、レーザ発
振器１１によってレーザ光２１が発振され、アッテネー
タ１２によってレーザ光２１の光量が調節される。そし
てレーザ光走査手段１３が設けられていることから、レ
ーザ光２１は所望の照射位置に走査される。またビーム
ホモジナイザ１４が設けられていることから、レーザ光
２１の光束の径方向におけるレーザ光強度はほぼ均一化
される。さらにチェンバー１５が設置されていることか
ら、特定の雰囲気（例えば真空、酸化性雰囲気、窒化性
雰囲気、拡散性不純物を含む雰囲気等）内に置いた被加
工体９１にレーザ光２１を照射することで、当該被加工
体９１は表面処理される。

【００４２】上記レーザ発振器１１では、発振時におけ
るレーザ光２１は２Ｊ／パルス以上のエネルギーを有し
ていることから、レーザ光２１を１ショット照射するこ
とによって、広い面積（例えば１ｃｍ² 程度またはそれ
以上）を表面処理することが可能になる。このような表
面処理として、例えば、アニール処理、拡散処理、酸化
処理、窒化処理等が行える。

【００４３】上記レーザ光走査手段１３では、第２反射
鏡３４とビームホモジナイザ１４とを支持する第１支持
体３６が、ｘ軸方向に設けた第１レール３５に沿って、
例えば第１駆動部３９によって往復動可能になってい
る。さらに第１レール３５と第１反射鏡３３とを支持す
る第２支持体３８が、ｙ軸方向に設けた第２レール３７
に沿って、例えば第２駆動部４０によって往復動可能に
なっていることから、ビームホモジナイザ１４を通過し
たレーザ光２１は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に自在に走
査される。

【００４４】また図２に示すように、上記構成の表面処
理装置１には、上記ビームホモジナイザ１４を通過した
レーザ光２１の光路にコンデンサレンズ５１とレチクル
５２と投影レンズ５３とを設けてもよい。なお、上記コ
ンデンサレンズ５１と上記レチクル５２と上記投影レン
ズ５３とは上記ビームホモジナイザ１４に一体に設けら
れていて、当該ビームホモジナイザ１４とともに走査さ
れる。

【００４５】上記構造では、上記ビームホモジナイザ１
４を通過したレーザ光２１の光路にレチクル５２を設け
たことによって、レチクル像が被加工体９１の表面に投
影される。このため、被加工体９１の所望の領域にのみ
レーザ光２１が照射される。

【００４６】また図３に示すように、上記構成の表面処
理装置１には、上記ビームホモジナイザ１４を通過した
レーザ光２１の光路に、コンデンサレンズ５４とレチク
ル５５と反射光学系５６とを設けてもよい。

【００４７】上記反射光学系５６は以下のような構成に
なっている。すなわち、コンデンサレンズ５４とレチク
ル５５とを通過したレーザ光２１の光路には反射鏡５７
が設けられている。この反射鏡５７を反射したレーザ光
２１の光路には凹面反射鏡５８が設けられている。そし
て上記反射鏡５７と上記凹面反射鏡５８との間には、当
該反射鏡５７側から入射したレーザ光２１を透過して、
当該凹面反射鏡５８側から入射したレーザ光２１を反射
するプリズム５９が設けられている。

【００４８】このような反射光学系５６が設けられてい
るものでは、ステージ１６を移動することによって、レ
ーザ光２１は被加工体９１上を走査される。または上記
ビームホモジナイザ１４に、上記コンデンサレンズ５４
と上記レチクル５５と反射光学系５６とを一体に設け
て、当該ビームホモジナイザ１４とともに走査させても
よい。

【００４９】上記ビームホモジナイザ１４を通過したレ
ーザ光２１の光路にレチクル５５が設けられていること
から、レチクル像が被加工体９１の表面に投影される。
このため、被加工体９１の所望の領域にのみレーザ光２
１が照射される。また反射光学系５６を設けたことによ
り、コンデンサレンズ（５４）を設けた場合よりも色収
差が低減される。

【００５０】次に被加工体９１に形成されたターゲット
を検出して、位置制御を行うアライメント手段を、図４
のブロック図で説明する。なお、上記図１〜図３で説明
したのと同様の構成部品には同一符号を付す。

【００５１】図に示すように、ステージ１６は、ｘ軸ス
テージ１６ｘと、ｙ軸ステージ１６ｙと、ｘ軸ステージ
１６ｘに設けたｘ軸方向駆動部１７ｘと、ｙ軸ステージ
１６ｙに設けたｙ軸方向駆動部１７ｙとからなる。上記
ｘ軸ステージ１６ｘはｘ軸方向に往復動可能であって、
上記ｙ軸ステージ１６ｙはｘ軸に直交するｙ軸方向に往
復動可能になっている。また上記ｘ軸方向駆動部１７ｘ
は上記ｘ軸ステージ１６ｘをｘ軸方向に駆動させ、上記
ｙ軸方向駆動部１７ｙは上記ｙ軸ステージ１６ｙをｙ軸
方向に駆動させる。そしてｘ軸方向駆動部１７ｘおよび
ｙ軸方向駆動部１７ｙは、ステップ駆動が可能な、例え
ばＤＣサーボモータで構成されている。

【００５２】そしてｘ軸，ｙ軸ステージ１６ｘ，１６ｙ
の位置を測定する測長機１１１が設けられている。この
測長機１１１は、例えばヘリウム（Ｈｅ）−ネオン（Ｎ
ｅ）レーザ光を用いたレーザ測長機からなる。

【００５３】さらにステージ１６上に載置された被加工
体９１のターゲット９５を検出するターゲット検出器１
１２が設けられている。このターゲット検出器１１２
は、ターゲット９５に検出光２２を照射することが可能
な位置として、例えば、ビームホモジナイザ１４と被加
工体９１との間に配設されている。そして当該ターゲッ
ト検出器１１２は、例えば、検出光２２を発光する照明
部１１３と検出光学系１１４と光電変換素子１１５とタ
ーゲット信号検出部１１６とからなる。なお、上記構成
では、ビームホモジナイザ１４から照射されたレーザ光
２１は、上記検出光学系１１４のプリズム１１４ａを透
過して被加工体９１に照射される。

【００５４】上記ターゲット検出器１１２のターゲット
信号検出部１１６には演算処理部１１７が接続されてい
る。この演算処理部１１７は、上記ターゲット検出器１
１２で受信したターゲット信号に基づいて演算処理を行
って上記ステージ１６の位置制御量を算出する。

【００５５】上記演算処理部１１７には駆動制御部１１
８が接続されている。この駆動制御部１１８は、演算処
理部１１７で算出した位置制御量の信号を受信し、さら
に上記測長機１１１で測定したステージ１６の位置情報
を受信する。そして当該位置制御量と当該位置情報とに
基づいて、ｘ軸，ｙ軸ステージ１６ｘ，１７ｙの移動量
を算出して、その移動量をｘ軸方向駆動部１７ｘとｙ軸
方向駆動部１７ｙとに指示する。

【００５６】上記の如くに、測長機１１１、ターゲット
検出器１１２、演算処理部１１７、駆動制御部１１８と
から第１アライメント手段１０１は構成されている。

【００５７】次に被加工体９１に形成されたターゲット
を検出して、ビームホモジナイザ１４の位置制御を行う
アライメント手段を、図５のブロック図で説明する。な
お、上記図１〜図４で説明したのと同様の構成部品には
同一符号を付す。

【００５８】図に示すように、ビームホモジナイザ１４
のｘ軸方向およびｙ軸方向の位置を測定する測長機１１
９が設けられている。この測長機１１９は、例えばヘリ
ウム−ネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザ光を用いたレーザ測
長機からなる。

【００５９】さらに上記ステージ１６上に載置された被
加工体９１のターゲット９５を検出するターゲット検出
器１１２が設けられている。このターゲット検出器１１
２は、ターゲット９５に検出光２２を照射することが可
能な位置として、例えば、ビームホモジナイザ１４と被
加工体９１との間に配設されている。そして当該ターゲ
ット検出器１１２は、上記図４で説明したと同様の構成
になっている。なお、上記構成では、ビームホモジナイ
ザ１４から照射されたレーザ光２１は、上記検出光学系
１１４のプリズム１１４ａを透過して被加工体９１に照
射される。

【００６０】上記ターゲット検出器１１２のターゲット
信号検出部１１６には演算処理部１１７が接続されてい
る。この演算処理部１１７は、上記ターゲット検出器１
１２で受信したターゲット信号に基づいて演算処理を行
って上記ビームホモジナイザ１４の位置制御量を算出す
る。

【００６１】上記演算処理部１１７には駆動制御部１１
８が接続されている。この駆動制御部１１８は、演算処
理部１１７で算出した位置制御量の信号を受信し、さら
に上記測長機１１９で測定したビームホモジナイザ１４
の位置情報を受信する。そして当該位置制御量と当該位
置情報とに基づいて、当該ビームホモジナイザ１４の移
動量を算出して、その移動量を第１，第２駆動部３９，
４０に指示する。そして上記第１，第２駆動部３９，４
０は、ステップ駆動が可能な、例えばＤＣサーボモータ
で構成されている。

【００６２】上記の如くに、測長機１１９、ターゲット
検出器１１２、演算処理部１１７、駆動制御部１１８と
から第２アライメント手段１０２は構成されている。

【００６３】また上記図４で説明した第１アライメント
手段１０１と上記図５で説明した第２アライメント手段
１０２とを設けることも可能である。その場合、例えば
第２アライメント手段１０２で数ミクロンレベルのプリ
アライメントを行い、例えば第１アライメント手段１０
１でサブミクロンレベルのファインアライメントを行
う。

【００６４】上記のように、表面処理装置１に第１アラ
イメント手段１０１または第２アライメント手段１０２
を設けたことから、サブミクロンレベルの位置決めが可
能になる。この結果、ステップアンドリピート法によっ
て、サブミクロン程度の位置決め精度のアニール処理が
行える。

【００６５】また、上記説明した第１，第２アライメン
ト手段１０１，１０２では、例えばリソグラフィー工程
における感光工程で用いたアライメントのターゲットを
用いることができる。この場合には、新たにアニール処
理専用のターゲットを形成する必要はない。またレチク
ル５２（５５）〔図２（図３）参照〕に形成したターゲ
ット（図示せず）と被加工体９１に形成したターゲット
９５とを合わせることによって、レチクル像をサブミク
ロンレベルでアライメントすることが可能になる。この
結果、ステップアンドリピート法によって、サブミクロ
ンレベルの位置決め精度でレチクル像を転写するアニー
ル処理が行える。

【００６６】上記説明したアライメント手段は、一例で
あって、例えば被加工体９１に形成したターゲット９５
を検出するターゲット検出器を備え、ビームホモジナイ
ザ１４から照射されるレーザ光２１の照射位置を被加工
体９１のアニール処理する領域に一致させるように、ス
テージ１６を駆動させる制御手段またはビームホモジナ
イザ１４を駆動させる制御手段であれば、どのような構
成のものであってもよい。

【００６７】次に、上記レーザ発振器１１の発振出力を
調節する手段の一例を、図６のブロック図で説明する。

【００６８】図に示すように、表面処理装置１には、レ
ーザ発振出力の調整手段６１が設けられている。このレ
ーザ発振出力の調整手段６１は、光検出器６２と出力制
御器６３と電圧調整器６４とで構成されている。

【００６９】上記光検出器６２は、レーザ光２１の強度
を検出するものであって、例えばレーザ光２１を電流ま
たは電圧に変換する素子からなる。例えばフォトダイオ
ード、光電子倍増管または光電池からなる。そして、例
えば上記アッテネータ１２によって反射されるレーザ光
２１の光路に設けられている。上記出力制御器６３は、
上記光検出器６２に接続されていて、当該光検出器６２
で得た信号の変化に対応してレーザ発振器１１から発振
されるレーザ光２１の強度を一定に保つように発振電圧
値を指令するものである。さらに電圧調整器６４は、上
記出力制御器６３に接続されていて、当該出力制御器６
３からの指令を受けてレーザ発振器１１に印加される高
電圧を調整するもので、例えば可変抵抗器からなる。

【００７０】上記レーザ発振出力の調整手段６１では、
光検出器６２で受光したレーザ光２１の強度に基づい
て、出力制御器６３でレーザ光２１の発振強度を指令
し、その指令を受けた電圧調整器６４でレーザ発振器１
１の発振電圧を調整することから、レーザ発振器１１か
ら安定した出力でレーザ光２１が発振されるようにな
る。

【００７１】次に上記構成のレーザ発振出力の調整手段
（６１）とは別の構成のレーザ発振出力の調整手段を、
図７のブロック図で説明する。

【００７２】図に示すように、このレーザ発振出力の調
整手段６５は、光検出器６６と制御器６７とアッテネー
タ調整器６８とで構成されている。

【００７３】上記光検出器６５は、レーザ光２１の強度
を検出するものであって、例えばレーザ光２１を電流ま
たは電圧に変換する素子からなる。例えばフォトダイオ
ード、光電子倍増管または光電池からなる。そして、例
えば上記反射鏡３１を半透過性ミラーで形成し、当該反
射鏡３１を透過するレーザ光２１の光路に、上記光検出
器６６を設ける。この光検出器６６は、例えばレーザ光
２１を感知することが可能なフォトダイオードからな
る。上記制御器６７は、上記光検出器６６に接続されて
いて、当該光検出器６６で得た信号の変化に対応したレ
ーザ光２１の強度を指令するものである。さらにアッテ
ネータ調整器６８は、上記制御器６７からの指令に基づ
いてレーザ光２１の入射方向に対するアッテネータ１２
の受光角度を調節するもので、例えばパルスモータから
なる。

【００７４】上記レーザ発振出力の調整手段６５では、
光検出器６６で受光したレーザ光２１の強度に基づい
て、制御器６７でアッテネータ１２の角度を指令する。
そしてその指令を受けたアッテネータ調整器６８でレー
ザ光２１の入射方向に対するアッテネータ１２の受光角
度を調整する。このため、レーザ発振器１１から発振さ
れたレーザ光２１の出力が不安定であっても、アッテネ
ータ１２を通過したレーザ光２１の出力は安定化され
る。

【００７５】次に上記ビームホモジナイザ１４の構成に
関する３例を説明する。

【００７６】図８に示すように、第１例のビームホモジ
ナイザ１４Ａ（１４）は、レーザ光２１の光路に設けた
フライズアイレンズ（蠅の目レンズ）７１と、それを通
過したレーザ光２１の光路に設けたコンデンサレンズ７
２とからなる。

【００７７】上記ビームホモジナイザ１４Ａでは、図９
に示すように、フライズアイレンズ７１によってレーザ
光２１の光束の径方向におけるレーザ光強度がほぼ均一
化される。そしてコンデンサレンズ７２によってレーザ
光２１は集光される。

【００７８】次に第２例のビームホモジナイザを、図１
０の概略構成図で説明する。図に示すように、ビームホ
モジナイザ１４Ｂ（１４）は、レーザ光２１の光路に設
けたビームエキスパンダー７３とプリズム７４とコンデ
ンサレンズ７５とからなる。

【００７９】上記ビームエキスパンダー７３はレーザ光
２１の光束径を拡大する構成のレンズまたはレンズ群か
らなる。例えば凹型のシリンドリカルレンズ７３Ａと凸
型のシリンドリカルレンズ７３Ｂとからなる。上記プリ
ズム７４は、中央部分が平面で形成されていて、その外
周部分が円錐面の一部分をなすような傾斜面で形成され
ている。上記コンデンサレンズ７５は、プリズム７４で
分光したレーザ光２１を集光して、被加工体９１の表面
において、ほぼ均一な光強度の光束を形成する状態に構
成されたレンズからなる。

【００８０】なお、上記プリズム７４は、環状に形成さ
れていて、その環状部分の面は円錐面の一部分を形成す
るような傾斜面になっているものであってもよい。この
構成の場合には、環状部分の内側に反射防止膜を形成し
てもよい。

【００８１】上記ビームホモジナイザ１４Ｂでは、ビー
ムエキスパンダー７３によってレーザ光２１の光束径が
拡大される。次いで図１１の（１）に示すように、プリ
ズム７４によって、入射するレーザ光２１を、その中心
側の光束２１ａ（２１）とその外周側の光束２１ｂ（２
１）とに分ける。そして図１１の（２）に示すように、
中心側の光束２１ａの外周側に、外周側の光束２１ｂを
反転して、中心側の光束２１ａとともにコンデンサレン
ズ７５に入射する。さらに図１１の（３）に示すよう
に、コンデンサレンズ７５によって、当該中心側の光束
２１ａの側周側に反転した外周側の光束２１ｂを重ね合
わせて、均一エネルギー密度の光束２１を形成する。

【００８２】次に第３例のビームホモジナイザを、図１
２の概略構成図で説明する。図に示すように、ビームホ
モジナイザ１４Ｃ（１４）は、レーザ光２１の光路に設
けたビームエキスパンダー７６とプリズム７７とからな
る。

【００８３】上記ビームエキスパンダー７６は、例えば
凹型のシリンドリカルレンズ７６Ａと凸型のシリンドリ
カルレンズ７６Ｂとからなる。上記プリズム７７は、少
なくとも一方の面が凸円錐面で形成されているレンズか
らなる。なお、上記構成のビームホモジナイザ１４で
は、光束の径方向におけるレーザ光強度がほぼ均一にな
る位置に、被加工体９１は設置される。

【００８４】上記ビームホモジナイザ１４Ｃでは、ビー
ムエキスパンダー７６によってレーザ光２１の光束径が
拡大される。次いで図１３の（１）に示すように、プリ
ズム７７によって、入射するレーザ光２１を、その光軸
を中心にして半径方向に対称になるように分光する。そ
して反転して、重ね合わせると、図１３の（２）に示す
ように、光束の径方向におけるレーザ光強度がほぼ均一
になるレーザ光２１が得られる。

【００８５】次に上記表面処理装置１のレーザ光２１の
光路にシャッターを設けた例を、図１４の設置位置のブ
ロック図で説明する。図に示すように、例えば、レーザ
発振器１１と反射鏡３１との間にシャッター８１が設け
られている。このシャッター８１は、レーザ光２１を遮
るもので当該レーザ光２１の光路を一時的に開放するも
ので構成されている。例えば、レーザ光２１が照射され
ても変化を起こさない材質で形成されたフォーカルプレ
ーンシャッターで構成される。

【００８６】なお上記シャッター８１は、当該シャッタ
ー８１を閉じたときに照射されるレーザ光２１に対して
耐性を有するものであれば、どのような構成のシャッタ
ーであってもよい。

【００８７】また、上記シャッター８１の設置位置は、
上記説明したように、レーザ発振器１１と反射鏡３１と
の間以外の反射鏡３１からチェンバー１５までの間にお
けるレーザ光２１の光路に設置してもよい。

【００８８】上記シャッター８１は、レーザ光２１の光
路を遮りかつ必要に応じてそのレーザ光２１の光路を一
時的に開放することから、連続的にパルス発振されてい
るレーザ光２１の内の１パルスを取り出せる。このた
め、レーザ発振器１１からレーザ光２１を連続的にパル
ス発振させて、１パルスあたりの出力を安定化させる。
その状態で、レーザ発振器１１からのレーザ光２１の発
振に同期させてシャッターを開閉する。このことによっ
て、安定したパルス発振のレーザ光２１が取り出せる。
またはレーザ発振器１１からレーザ光２１が連続発振さ
れている場合には、シャッター８１を開閉することによ
って、パルス発振とほぼ同等のレーザ光２１が得られ
る。

【００８９】次に上記構成の表面処理装置１を用いてア
ニール処理を行う方法を、図１５によって説明する。

【００９０】図１５の（１）に示すように、第１工程で
は、チェンバー１５の内部に設けたステージ１６上に被
加工体９１を載置する。その後、当該チェンバー１５の
内部雰囲気を、例えば真空にして、アニール処理雰囲気
にする。

【００９１】次いで図１５の（２）に示すように、被加
工体９１にレーザ光２１を照射して、当該被加工体９１
をアニール処理する。その際、レーザ発振器（１１）か
ら発振されるレーザ光２１は２Ｊ／パルス程度またはそ
れ以上のエネルギーを有している。このため、例えば被
加工体９１に照射されるまでの途中損失を３０％として
も、被加工体９１の表面には１．４Ｊ／パルス程度また
はそれ以上のエネルギーが照射される。

【００９２】例えば、ＭＯＳ型薄膜トランジスタのソー
ス・ドレイン領域の活性化アニール処理では、０．３Ｊ
／ｃｍ² 程度のエネルギー密度を必要とする。したがっ
て、１．４Ｊ／パルスのレーザ光２１では、およそ４．
６ｃｍ² （およそ２．１ｍｍ×２．１ｍｍ）程度の面積
を１パルスのレーザ光照射でアニール処理することがで
きる。例えば、１０Ｊ／パルス程度のエネルギーを有す
るレーザ光２１を発振するレーザ発振器１１を用いた場
合には、上記同様に途中損失が３０％あったとして、お
よそ２３ｃｍ² （およそ４．８ｃｍ×４．８ｃｍ）程度
の面積を１パルスのレーザ光照射でアニール処理するこ
とができる。

【００９３】このように、上記表面処理方法では、１シ
ョットのレーザ光２１を広い面積（例えば１ｃｍ² 程度
以上）に照射することが可能なので、被加工体９１の表
面の広い領域がアニール処理される。例えば数チップの
全域にレーザ光を照射してアニール処理することができ
る。また、短波長のレーザ光を照射することによって、
浅い領域のみをアニール処理することが可能になる。

【００９４】次に上記構成の表面処理装置１を用いて、
不純物拡散処理を行う方法を、図１６によって説明す
る。

【００９５】図１６の（１）に示すように、第１工程で
は、チェンバー１５の内部に設けたステージ１６上に被
加工体９１を載置する。その後、当該チェンバー１５の
内部を、例えばジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）とアルゴン（Ａ
ｒ）との混合ガスを２６．７Ｐａに設定した不純物拡散
処理を行う雰囲気にする。

【００９６】次いで図１６の（２）に示すように、被加
工体９１にレーザ光２１を照射して、当該被加工体９１
中に、雰囲気中の不純物（例えばホウ素）を拡散する。
そして拡散層９２が形成される。その際、レーザ発振器
１１から発振されるレーザ光２１は、２Ｊ／パルス程度
またはそれ以上のエネルギーを有している。このため、
例えば被加工体９１に照射されるまでの途中損失を３０
％としても、被加工体９１の表面には１．４Ｊ／パルス
程度またはそれ以上のエネルギーが照射される。

【００９７】例えば１．０Ｊ／ｃｍ² 程度のエネルギー
密度を必要とする場合には、１．４Ｊ／パルスのレーザ
光２１で、およそ１．４ｃｍ² （およそ１．２ｍｍ×
１．２ｍｍ）程度の面積を１パルスのレーザ光照射で不
純物拡散処理することができる。例えば、１０Ｊ／パル
ス程度のエネルギーを有するレーザ光２１を発振するレ
ーザ発振器１１を用いた場合には、上記同様に途中損失
が３０％あったとして、およそ１４ｃｍ² （およそ３．
７ｃｍ×３．７ｃｍ）程度の面積に１パルスのレーザ光
照射で不純物拡散処理することができる。また拡散深さ
（濃度）は、パルス数に対応して深くなる。

【００９８】このような不純物拡散処理方法では、１シ
ョットのレーザ光２１を広い面積（例えば１ｃｍ² 程度
以上）に照射することが可能なので、被加工体９１の表
面のレーザ光２１が照射された領域は、不純物が導入さ
れて、拡散処理される。例えば数チップの全域にレーザ
光を照射して拡散処理を行うことができる。また、短波
長のレーザ光を照射することによって、浅い領域のみに
拡散処理を行うことが可能になる。

【００９９】次に上記構成の表面処理装置１を用いて、
酸化処理（または窒化処理）を行う方法を、図１７によ
って説明する。

【０１００】図１７の（１）に示すように、第１工程で
は、チェンバー１５の内部に設けたステージ１６上に被
加工体９１を載置する。その後、当該チェンバー１５の
内部を酸化性雰囲気（または窒化性雰囲気）にする。上
記酸化性雰囲気の場合には、例えば酸素を含む雰囲気に
する。または窒化性雰囲気の場合には、例えば酸化二窒
素（Ｎ₂ Ｏ）またはアンモニア（ＮＨ₃ ）を含む雰囲気
にする。

【０１０１】次いで図１７の（２）に示すように、被加
工体９１にレーザ光２１を照射して、雰囲気中の酸素
（または窒素）によって当該被加工体９１の表層を酸化
（または窒化）し、酸化層（または窒化層）９３を形成
する。その際、レーザ発振器（１１）から発振されるレ
ーザ光２１は、２Ｊ／パルス程度またはそれ以上のエネ
ルギーを有している。このため、例えば被加工体９１に
照射されるまでの途中損失を３０％としても、被加工体
９１の表面には１．４Ｊ／パルス程度またはそれ以上の
エネルギーが照射される。

【０１０２】酸化処理では、例えば１．０Ｊ／ｃｍ² 程
度のエネルギー密度を必要とする場合に、１．４Ｊ／パ
ルスのレーザ光２１で、およそ１．４ｃｍ² （およそ
１．２ｍｍ×１．２ｍｍ）程度の面積に１パルスのレー
ザ光照射で酸化層９２が形成される。例えば、１０Ｊ／
パルス程度のエネルギーを有するレーザ光２１を発振す
るレーザ発振器１１を用いた場合には、上記同様に途中
損失が３０％あったとして、およそ１４ｃｍ² （およそ
３．７ｃｍ×３．７ｃｍ）程度の面積に１パルスのレー
ザ光照射で酸化層９３が形成される。また窒化処理も上
記とほぼ同様の条件で行うことが可能である。

【０１０３】チェンバー内を酸化性雰囲気（または窒化
性雰囲気）にして、被加工体の広い面積にレーザ光を照
射することで、当該被加工体のレーザ光を照射した領域
の表層に酸化層（または窒化層）が形成される。このよ
うな酸化（または窒化）処理方法では、１ショットのレ
ーザ光２１を広い面積（例えば１ｃｍ² 程度以上）に照
射することが可能なので、被加工体９１のレーザ光２１
が照射された領域は酸化（または窒化）される。例えば
数チップの全域にレーザ光を照射して酸化（または窒
化）処理を行うことができる。また、短波長のレーザ光
を照射することによって、浅い領域のみに酸化（または
窒化）処理を行うことが可能になる。

【０１０４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の表面処理
装置によれば、レーザ光走査手段が設けられているの
で、レーザ光は所望の照射位置に走査できる。さらにチ
ェンバーが設置されていることから、特定の雰囲気（例
えば真空、酸化性雰囲気、窒化性雰囲気、拡散性不純物
を含む雰囲気等）内に被加工体を置いてレーザ光を照射
することで、種々の表面処理を行うことが可能になる。

【０１０５】本発明の表面処理装置に搭載されるレーザ
発振器は２Ｊ／パルス以上の出力を有するので、１ショ
ットのレーザ光照射によって、広い面積（例えば１ｃｍ
² 程度またはそれ以上）を表面処理すること可能にな
る。このため、照射領域におけるレーザ光のエネルギー
密度はほぼ均一化できる。

【０１０６】本発明の表面処理装置のレーザ光走査手段
によれば、第２反射鏡とビームホモジナイザとを支持す
る第１支持体が第１レールに沿って往復動可能になって
いて、第１レールと第１反射鏡とを支持する第２支持体
が、第２レールに沿って往復動可能になっているので、
ビームホモジナイザを通過したレーザ光はｘ軸−ｙ軸方
向に自在に走査できる。

【０１０７】本発明の表面処理装置にレチクルを設けた
構成によれば、レチクル像を被加工体の表面に投影する
ことができるので、被加工体の所望の領域にレーザ光を
照射することができる。

【０１０８】本発明の表面処理装置にアライメント手段
を設けた構成によれば、被加工体に対するレーザ光の照
射位置を数ミクロンまたはサブミクロンレベルで位置決
めすることができる。この結果、アニール処理位置を高
精度に確定して、アニール処理を行うことが可能にな
る。

【０１０９】本発明の表面処理装置に設けたレーザ発振
出力の調整手段によれば、光検出器で受光したレーザ光
の強度に基づいて電圧調整器でレーザ発振器の印加電圧
を調整するので、レーザ光を一定した出力で発振するこ
とができる。

【０１１０】本発明の表面処理装置に設けた別のレーザ
発振出力の調整手段によれば、光検出器で受光したレー
ザ光の強度に基づいてアッテネータ調整器でアッテネー
タの受光角度を調整するので、アッテネータを通過した
レーザ光の出力の安定化を図ることができる。

【０１１１】本発明の表面処理装置に設けたビームホモ
ジナイザによれば、フライズアイレンズによってレーザ
光の光束の径方向におけるレーザ光強度がほぼ均一なレ
ーザ光を得ることができる。

【０１１２】本発明の表面処理装置のビームホモジナイ
ザにおいて環状の円錐面を有するプリズムを設けたもの
によれば、プリズムによってレーザ光を中心側の光束と
その外周側の光束とに分けることができ、かつ外周側の
光束を反転して当該中心側の光束の側周側に移行するこ
とができ、またコンデンサレンズによって側周側に移行
した光束を当該中心側の光束の側周側に集光することが
できるので、集光された光束の径方向におけるレーザ光
強度がほぼ均一なレーザ光を得ることができる。

【０１１３】さらに、プリズムによってレーザ光の中心
側の光束とその外周側の光束とを分けることができ、か
つ外周側の光束を反転して当該中心側の光束の側周側に
重ね合わせることができるので、集光された光束の径方
向におけるレーザ光強度がほぼ均一なレーザ光を得るこ
とができる。

【０１１４】本発明の表面処理装置にシャッターを設け
たものによれば、レーザ光を連続的にパルス発振させて
安定化させたうえで、安定化した１パルスを取り出すこ
とができる。このため、被加工体に照射されるレーザ光
の照射エネルギー密度の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の概略構成図である。

【図２】レチクルを設置した構成図である。

【図３】レチクルを設置した構成図である。

【図４】第１アライメント手段のブロック図である。

【図５】第２アライメント手段のブロック図である。

【図６】レーザ発振出力の制御手段のブロック図であ
る。

【図７】レーザ発振出力の制御手段のブロック図であ
る。

【図８】ビームホモジナイザの概略構成図である。

【図９】光束の径方向のレーザ光強度分布図である。

【図１０】ビームホモジナイザの概略構成図である。

【図１１】光束の径方向のレーザ光強度分布図である。

【図１２】ビームホモジナイザの概略構成図である。

【図１３】光束の径方向のレーザ光強度分布図である。

【図１４】シャッターの設置位置のブロック図である。

【図１５】アニール処理方法の説明図である。

【図１６】不純物拡散処理方法の説明図である。

【図１７】酸化処理方法の説明図である。

【図１８】レーザ光の照射状態の説明図である。

【図１９】照射エネルギー密度と照射位置との関係図で
ある。

【符号の説明】

１…表面処理装置、１１…レーザ発振器、１２…アッテ
ネータ、１３…レーザ光走査手段、１４…ビームホモジ
ナイザ、１５…チェンバー、１６…ステージ、１６ｘ…
ｘ軸ステージ、１６ｙ…ｙ軸ステージ、１７ｘ…ｘ軸方
向駆動部、１７ｙ…ｙ軸方向駆動部、２１…レーザ光、
２２…検出光、３３…第１反射鏡、３４…第２反射鏡、
３５…第１レール、３６…第１支持体、３７…第２レー
ル、３８…第２支持体、３９…第１駆動部、４０…第２
駆動部、５１…コンデンサレンズ、５２…レチクル、５
３…投影レンズ、５４…コンデンサレンズ、５５…レチ
クル、５６…反射光学系、６１…レーザ発振出力の調整
手段、６２…光検出器、６３…出力制御器、６４…電圧
調整器、６５…レーザ発振出力の調整手段、６６…光検
出器、６７…制御器、６８…アッテネータ調整器、７１
…フライズアイレンズ、７２…コンデンサレンズ、７３
…ビームエキスパンダー、７４…プリズム、７５…コン
デンサレンズ、７６…ビームエキスパンダー、７７…プ
リズム、８１…シャッター、９１…被加工体、９２…拡
散層、９３…酸化層、１０１…第１アライメント手段、
１０２…第２アライメント手段、１１１…測長機、１１
２…ターゲット検出器、１１７…演算処理部、１１８…
駆動制御部、１１９…測長機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｅ (56)参考文献 特開 平４−329633（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−72617（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−62924（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−307727（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−316463（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−183216（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 H01L 21/268

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を発振するレーザ発振器と、 前記レーザ発振器から発振されるレーザ光の光路に設け
   たアッテネータと、 前記アッテネータを通過したレーザ光の光路に設けたも
   ので当該レーザ光を走査するレーザ光走査手段と、 前記レーザ光走査手段から出たレーザ光の光路に設けた
   ビームホモジナイザと、 前記ビームホモジナイザを通過したレーザ光が照射され
   る位置に設けたチェンバーと、 被加工体を載置するもので前記チェンバー内に入射した
   レーザ光が照射される位置に設けたステージとを備えた 表面処理装置において、 前記レーザ光走査手段は、前記アッテネータを通過した
   レーザ光の光路に設けた第１反射鏡と、 前記第１反射鏡を反射したレーザ光の光路に設けた第２
   反射鏡と、 前記第１反射鏡が取り付けられていて当該第１反射鏡で
   反射したレーザ光の光軸となるｘ軸方向に沿って設けた
   第１レールと、 前記第１レールに対して往復動可能に取り付けたもので
   前記第２反射鏡と前記ビームホモジナイザとを支持する
   第１支持体と、 前記第１反射鏡に入射するレーザ光の光軸となるｙ軸方
   向に沿って設けた第２レールと、 前記第２レールに対して往復動可能に取り付けたもので
   前記第１レールを支持する第２支持体とを備えたことを
   特徴とする表面処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の表面処理装置において、 前記レーザ発振器は、 ２Ｊ／パルス以上もしくは２Ｗ以上のレーザ光を発振す
   るものからなることを特徴とする表面処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の表面処理装置に
   おいて、 前記第１支持体を前記第１レールに沿って往復動させる
   第１駆動部と、 前記第２支持体を前記第２レールに沿って往復動させる
   第２駆動部とを備えたことを特徴とする表面処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のうちのいずれか１
   項に記載の表面処理装置において、 前記ビームホモジナイザを通過したレーザ光の光路にコ
   ンデンサレンズとレチクルと投影レンズとを設けたこと
   を特徴とする表面処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項３のうちのいずれか１
   項に記載の表面処理装置において、 前記ビームホモジナイザを通過したレーザ光の光路にコ
   ンデンサレンズとレチクルと反射光学系とを設けたこと
   を特徴とする表面処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５のうちのいずれか１
   項に記載の表面処理装置において、 前記ステージは、直交する２軸方向に移動可能なｘ軸−
   ｙ軸ステージと、ｘ軸ステージを駆動するｘ軸方向駆動
   部と、ｙ軸ステージを駆動するｙ軸方向駆動部とからな
   り、 前記ｘ軸−ｙ軸ステージの位置を測定する測長機と、 前記ｘ軸−ｙ軸ステージ上の被加工体に形成したターゲ
   ットを検出するもので検出光を当該ターゲットに照射可
   能な位置に配置したターゲット検出器と、 前記ターゲット検出器で受信したターゲット信号に基づ
   いて演算処理を行って前記ｘ軸−ｙ軸ステージの位置制
   御量を指示する演算処理部と、 前記演算処理部から指示された位置制御量と前記測長機
   で測定した前記ｘ軸−ｙ軸ステージの位置とに基づいて
   当該ｘ軸−ｙ軸ステージの移動量を前記ｘ軸方向駆動部
   と前記ｙ軸方向駆動部とに指示する駆動制御部とからな
   るアライメント手段とを備えたことを特徴とする表面処
   理装置。
7. 【請求項７】 請求項３に記載の表面処理装置におい
   て、 前記ビームホモジナイザの位置を測定する測長機と、 前記ステージ上の被加工体に形成したターゲットを検出
   するもので検出光を当該ターゲットに照射可能な位置に
   配置したターゲット検出器と、 前記ターゲット検出器で受信したターゲット信号に基づ
   いて演算処理を行って前記ビームホモジナイザの位置制
   御量を指示する演算処理部と、 前記演算処理部から指示された位置制御量と前記測長機
   で測定した前記ビームホモジナイザの位置とにに基づい
   て当該ビームホモジナイザの移動量を前記第１，第２駆
   動部に指示する駆動制御部とからなるアライメント手段
   とを備えたことを特徴とする表面処理装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜請求項７のうちのいずれか１
   項に記載の表面処理装置において、 前記レーザ発振器から発振されたレーザ光の強度を検出
   する光検出器と、 前記光検出器で得た信号の変化に対応したレーザ光の強
   度を指令する出力制御器と、 前記出力制御器からの指令を受けてレーザ発振器の発振
   電圧を調整する電圧調整器とからなるレーザ発振出力の
   調整手段とを備えたことを特徴とする表面処理装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜請求項７のうちのいずれか１
   項に記載の表面処理装置において、 前記レーザ発振器から発振されたレーザ光の強度を検出
   する光検出器と、 前記光検出器で得た信号の変化に対応したレーザ光の強
   度を指令する制御器と、 前記制御器からの指令を受けてアッテネータの受光角度
   を調整するアッテネータ調整器とからなるレーザ発振出
   力の調整手段とを備えたことを特徴とする表面処理装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜請求項９のうちのいずれか
    １項に記載の表面処理装置において、 前記ビームホモジナイザは、 レーザ光の光路に設けたフライズアイレンズと、 前記フライズアイレンズを通過したレーザ光の光路に設
    けたコンデンサレンズとを備えたことを特徴とする表面
    処理装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜請求項９のうちのいずれか
    １項に記載の表面処理装置において、 前記ビームホモジナイザは、 レーザ光の光路に設けたビームエキスパンダーと、 内側が平面でその外周側に環状の傾斜面を有するもので
    前記ビームエキスパンダーを通過したレーザ光の光路に
    設けたプリズムと、 前記プリズムで分光したレーザ光を集光するもので当該
    プリズムを通過したレーザ光の光路に設けたコンデンサ
    レンズとを備えたことを特徴とする表面処理装置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜請求項９のうちのいずれか
    １項に記載の表面処理装置において、 前記ビームホモジナイザは、 レーザ光の光路に設けたビームエキスパンダーと、 凸円錐面を有するもので前記ビームエキスパンダーを通
    過したレーザ光の光路に設けたプリズムとを備えたこと
    を特徴とする表面処理装置。
13. 【請求項１３】 請求項１〜請求項１２のうちのいずれ
    か１項に記載の表面処理装置において、 レーザ光の光路に、当該レーザ光を遮るもので当該レー
    ザ光の光路を一時的に開放するシャッターを設けたこと
    を特徴とする表面処理装置。