JP5858426B2

JP5858426B2 - パーティクル捕集機構付きレーザアニール装置

Info

Publication number: JP5858426B2
Application number: JP2012115306A
Authority: JP
Inventors: 金沢　正仁; 正仁金沢; 森田　進; 進森田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: JP2013243245A

Description

本発明は、パーティクル捕集機構付きレーザアニール装置に関し、さらに詳しくは、紫外線レーザ光源を必要とせずに、アニール対象基板のレーザ照射部分から蒸散したパーティクルを直ちに捕集できるパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置に関する。

従来、例えば可視光域レーザ光のようなアニーリング用レーザ光を照射してアニール対象基板をアニーリングするレーザアニール装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、クリーニング用レーザ光をクリーニング対象物に照射してクリーニングするレーザクリーニング装置であって、クリーニング用レーザ光として使われる紫外線レーザ光の比較的大きな光電効果により安定的に帯電したパーティクルを複数の捕集電極間の電位差を用いて捕集するレーザクリーニング装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特許第３５０２９８１号公報特開２００２−０３５７０９号公報

レーザアニール装置では、アニール対象基板のレーザ照射部分からパーティクルが蒸散し、このパーティクルが光学系を汚染したり、アニール対象基板を汚染することがある。従って、アニール対象基板のレーザ照射部分から蒸散したパーティクルを直ちに捕集することが好ましく、そのために上記従来のレーザクリーニング装置の技術を利用することが考えられる。
しかし、例えば可視光域レーザ光のようなアニーリング用レーザ光が使われるレーザアニール装置の場合、アニーリング用レーザ光の光電効果が比較的小さいため、パーティクルが安定的に帯電しない。従って、アニーリング用レーザ光源とは別に紫外線レーザ光源を設け、紫外線レーザ光を照射してパーティクルを安定的に帯電させればよいが、それでは設備負担が大きくなってしまう問題点がある。
そこで、本発明の目的は、紫外線レーザ光源を必要とせずに、アニール対象基板のレーザ照射部分から蒸散したパーティクルを直ちに捕集できるパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、気体中に置かれたアニール対象基板（Ｂ）の表面をレーザ照射スポットで走査するレーザアニール装置において、前記アニール対象基板（Ｂ）の表面近傍の帯電極性を実測するための帯電極性センサ（１）と、前記レーザ照射スポットおよびその周辺領域に相当する前記アニール対象基板（Ｂ）の表面を覆うように前記アニール対象基板（Ｂ）の上方に位置すると共にレーザビーム（Ｌ）が通過する開口（６）を有する電極盤（２）と、前記電極盤（２）に立設した多数のブラシ毛部材（３）と、前記帯電極性センサ（１）で実測した帯電極性と逆極性の電位を前記電極盤（２）に印加する電位印加手段（１１）とを具備し、前記ブラシ毛部材（３）の間に位置する多数の気体吸引孔（４）を前記電極盤（２）の前記アニール対象基板（Ｂ）側から反対側に貫通するように前記電極盤（２）に設けると共に、前記アニール対象基板（Ｂ）の表面近傍気体を前記気体吸引孔（４）から前記反対側に吸引する気体吸引手段（１５）を具備したことを特徴とするパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置（１００）を提供する。
レーザクリーニング装置では、クリーニング用レーザ光として使われる紫外線レーザ光の比較的大きな光電効果によりパーティクルの帯電が安定しており帯電極性も予め判るため、その予め判っている帯電極性に応じた電位差を複数の捕集電極間に常に印加しておけばよい。しかし、レーザアニール装置の場合、アニーリング用レーザ光の比較的弱い光電効果のよる帯電だけではなく、その他の原因でもパーティクルが帯電し、その不確定な原因のために帯電極性を予め知ることは出来ない。
そこで、上記第１の観点によるパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置（１００）では、パーティクルの帯電極性を実測するための帯電極性センサ（１）を設け、実測した帯電極性と逆極性の電位を電極盤（２）に印加するようにした。これにより、紫外線レーザ光源を必要とせずに、アニール対象基板（Ｂ）のレーザ照射部分から蒸散したパーティクルを直ちに捕集できるようになった。
また、上記第１の観点によるパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置（１００）では、多数のブラシ毛部材（３）を電極盤（２）に立設した。これらブラシ毛部材（３）がパーティクルを静電吸着するため、複数の捕集電極を設けなくても、高い捕集率を得ることが出来る。
さらに、上記第１の観点によるパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置（１００）では、気体と共にパーティクルを吸引し排出することが出来るため、高い捕集率を長く維持でき、電極盤（２）などの保守管理が容易になる。

本発明のパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置によれば、紫外線レーザ光源を必要とせずに、アニール対象基板（Ｂ）のレーザ照射部分から蒸散したパーティクルを直ちに捕集できるようになる。また、複数の捕集電極を設けなくても高い捕集率を得ることが出来る。さらに、気体と共にパーティクルを吸引し排出することにより、高い捕集率を長く維持でき、電極盤（２）などの保守管理が容易になる。

実施例１に係るパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置を示す構成説明図である。実施例１に係るパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置の電極盤を示す端面図である。実施例１に係るパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置の電極盤を示す平面図である。実施例１に係るパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置の電極盤を示す底面図である。

以下、図に示す実施の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。

−実施例１−
図１は、実施例１に係るパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置１００を示す構成説明図である。
このパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置１００は、シリコン基板Ｂをウエハーチャック９に保持してｘ方向およびｙ方向に移動しうるＸＹステージ１９と、シリコン基板ＢおよびＸＹステージ１９を収容するレーザ照射室２０と、レーザ照射室２０の外側に設置されアニーリング用レーザ光を発生するアニーリング用レーザ光源部１７と、レーザビームＬをレーザ照射室２０の外側から内側に導入すると共にシリコン基板Ｂの表面に長方形状のレーザ照射スポットを形成する光学機構７と、シリコン基板Ｂの表面上５ｍｍ〜１０ｍｍの高さの雰囲気の帯電極性Ｅを実測するための帯電極性センサ１と、レーザ照射スポットおよびその周辺領域に相当するシリコン基板Ｂの表面を覆うようにシリコン基板Ｂの上方５ｍｍ〜１０ｍｍの高さに位置する電極盤２と、帯電極性センサ１で実測した帯電極性Ｅと逆極性の電位Ｖを電極盤２に印加するパーティクル捕集電位印加部１１と、シリコン基板Ｂの表面近傍空気Ｐを吸引しレーザ照射室２０の外側に排出する気体吸引排出部１５と、全体の制御を行う制御部１０とを具備している。

アニーリング用レーザ光源部１７は、例えば波長５１５ｎｍの可視光域レーザ光を出力するＤＰＳＳ（ダイオード励起固体レーザ装置）である。
帯電極性センサ１は、市販の静電気測定器である。

図２は、電極盤２を示す端面図である。
電極盤２は、レーザビームＬが通過する開口６と、底面に立設した多数のブラシ毛部材３と、ブラシ毛部材３の間に位置する多数の気体吸引孔４と、シリコン基板Ｂの表面近傍空気Ｐを気体吸引排出部１５へと排出するための気体排出孔５とを備えている。

電極盤２は、ステンレス製である。
ブラシ毛部材３は、２５０℃以上の耐熱性を有する炭素繊維製であり、先端に近づくほど針先のように尖っている円錐形状が好ましく、例えば基端の太さ５００μｍ、長さ３ｍｍである。

図３は、電極盤２を示す平面図である。
レーザビームＬが通過する開口６は、レーザ照射スポットの長方形状に合わせて、長方形状である。
また、電極盤２の全体形状も、レーザ照射スポットの長方形状に合わせて、長円形状である。

図４は、電極盤２を示す底面図である。
立設した多数のブラシ毛部材３間に多数の気体吸引孔４が穿設されている。

実施例１に係るパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）不確定な原因のために帯電極性が不安定で予め知ることが出来ないパーティクルの帯電極性を実測し、その実測した帯電極性と逆極性の電位でパーティクルを捕集するので、紫外線レーザ光源を必要とせずに、シリコン基板Ｂのレーザ照射部分から蒸散したパーティクルを直ちに捕集できる。
（２）電極盤２に立設した多数のブラシ毛部材３がパーティクルを静電吸着するため、１枚の電極盤２でも高い捕集率を得ることが出来る。また、その分、電極盤２に印加する電位が低くて済む。
（３）シリコン基板Ｂの表面近傍空気Ｐと共にパーティクルを吸引し排出することが出来るため、高い捕集率を長く維持でき、電極盤２などの保守管理が容易になる。
（４）パーティクルを帯電させるために紫外線レーザ光を照射すると、紫外線レーザ光の比較的大きな光電効果によりシリコン基板Ｂが帯電し、シリコン基板Ｂ内に形成されたデバイスが破壊されるリスクがあるが、そのリスクを回避できる。

本発明のパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置は、例えばガラス基板上に形成した非晶質シリコン半導体層を多結晶シリコン半導体層化する処理に利用できる。

１帯電極性センサ
２電極盤
３ブラシ毛部材
４気体吸引孔
５気体排出孔
６開口
７光学機構
９ウエハーチャック
１０制御部
１１電位印加部
１５気体吸引排出部
１７アニーリング用レーザ光源部
１９ＸＹステージ
２０レーザ照射室
１００パーティクル捕集機構付きレーザアニール装置
Ｂシリコン基板
Ｅ帯電極性
Ｖ電位
Ｐ表面近傍空気

Claims

気体中に置かれたアニール対象基板（Ｂ）の表面をレーザ照射スポットで走査するレーザアニール装置において、前記アニール対象基板（Ｂ）の表面近傍の帯電極性を実測するための帯電極性センサ（１）と、前記レーザ照射スポットおよびその周辺領域に相当する前記アニール対象基板（Ｂ）の表面を覆うように前記アニール対象基板（Ｂ）の上方に位置すると共にレーザビーム（Ｌ）が通過する開口（６）を有する電極盤（２）と、前記電極盤（２）に立設した多数のブラシ毛部材（３）と、前記帯電極性センサ（１）で実測した帯電極性と逆極性の電位を前記電極盤（２）に印加する電位印加手段（１１）とを具備し、
前記ブラシ毛部材（３）の間に位置する多数の気体吸引孔（４）を前記電極盤（２）の前記アニール対象基板（Ｂ）側から反対側に貫通するように前記電極盤（２）に設けると共に、前記アニール対象基板（Ｂ）の表面近傍気体を前記気体吸引孔（４）から前記反対側に吸引する気体吸引手段（１５）を具備したことを特徴とするパーティクル捕集機構付きレーザアニール装置（１００）。