JPH01145532A

JPH01145532A - レーザ熱処理装置

Info

Publication number: JPH01145532A
Application number: JP87305276A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nishimura; 正西村; Hiromi Kumagai; 熊谷　浩洋; Shimao Yoneyama; 詩麻夫米山; Tamio Endo; 民夫遠藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-12-02
Filing date: 1987-12-02
Publication date: 1989-06-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、レーザ熱処理装置に関する。

（従来の技術）半導体製造において、被処理基板例えば半導体ウェハに
不純物をイオン注入した後、上記半導体ウェハの結晶損
傷の回復および注入された上記不純物の活性化等のため
に、例えばレーザ光を利用して熱処理を行なうレーザ熱
処理装置が使用されることがある。そして一般に上記レ
ーザ熱処理装置では、上記レーザ光をレンズ等の光学手
段により集束し、ビーム状にして半導体ウェハ表面に走
査照射する処理法が行なわれる。

そして上記レーザ光のビームの状態、例えば光強度等を
観察する方法としては、ビームをレンズ等の光学手段に
より拡大して目視する方法が行なわれている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述の従来装置では、レーザ光のビーム
状態を目視にてａｌＦするため、■　観察結果が観察者
の主観に影響され易い■　レーザ光の光強度分布特性を
把握するのが難しい ■　レーザ光の照射条件等の再現性が乏しいなどの問題
がある。

本発明は上述の従来事情に対処してなされたもので、レ
ーザ光の観察が容易で正確、かつ信頼性の高いレーザ熱
処理装置を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）すなわち本発明は、被照射体を照射するレーザ光と、こ
のレーザ光を通過させる小孔とを相対的に移動させた時
の上記小孔を通過した上記レーザ光の過渡特性を検出し
、光強度分布特性を測定する手段を備えたことを特徴と
する。

（作　用）本発明レーザ熱処理装置では、レーザ光の光強度分布特
性を測定する手段を備えているので、レーザ光の状態を
容易に正確に測定でき、また再現することが可能であり
、信頼性の高いレーザ熱処理を行なうことができる。

（実施例）以下、本発明レーザ熱処理装置の一実施例を図面を参照
して説明する。

本装置には、２台のレーザ発振器、例えば主レーザ発振
器■、副レーザ発振器■が設けられている。

主レーザ発振器■から放射されビームエキスパンダー（
図示せず）、偏光回転子（図示せず）を経た主レーザ光
■と、副レーザ発振器■から放射されビームエキスパン
ダー（図示せず）、偏光回転子（図示せず）を経て反射
鏡Ｍ１（へ）、反射鏡Ｍ２５）、反射鏡Ｍ　３　（６）
により反射された副レーザ光■は、偏光プリズム（８）
に入射し集合されて１本のレーザ光■として進行する如
く構成されている。

次に、このレーザ光（９）は、光軸上に配置された反射
鏡Ｍ　４　（１０）、反射鏡Ｍ　５　（１１）、反射＠
Ｍ６（１２）、およびレーザ光■の光軸方向の前後に移
動走査（これをＹ走査とする）可能に構成されたガルバ
ノミラ−（１３）によって反射されて進行する。

そして、上記ガルバノミラ−（１３）の前方レーザ光０
の光軸上には、このレーザ光■を集光しサセプタ（１４
）に吸着保持された被照射体例えば半導体ウェハ（１５
）の表面に合焦させると共に、レーザ光■を半導体ウェ
ハ（１５）の被照射領域に対応して直線状に走査（これ
をＸ走査とする）可能に構成されたＦ・θレンズ（１６
）が配置されている。

次に所定の測定位置に移動されたガルバノミラ−（１３
）によって反射されたレーザ光■は、光軸方向に対し横
（Ｘ）方向にレーザ光■）を、偏向する如く構成された
モータ（１７）を備えた反射鏡Ｍ　７　（１ｇ）により
反射される。

さらに１反射鏡Ｍ　７　（１８）によって反射されたレ
ーザ光■と、モータ（１９）等の駆動手段により回動可
能に構成された回転板（２０）に設けられた直径が５μ
程度の小孔であるピンホール（２１）とを相対的に移動
、例えばピンホール（２１）を回転移動させて、このピ
ンホール（２１）を通過したレーザ光０を、センサー（
２２）で受光して過渡特性を検出する如く構成されてい
る。

そして、センサー（２２）の検出結果は、電気信号とし
てアンプ（２３）によって増幅処理され１例えばＣＲＴ
デイスプレー装置やオツシロスコープ等の表示装置（２
４）によって−次元プロファイル表示をしたり、またコ
ンピュータ等の演算処理装［（２５）により信号処理し
てＣＲＴデイスプレー装置等の表示装置（２６）によっ
て二次元プロファイル表示をすることにより、レーザ光
（６）の光強度分布特性を測定する如く構成されている
。

なお、上述の反射＠Ｍ２■は副レーザ光■の光軸に対し
て例えば左右方向に、また反射鏡Ｍ　３　（６）は上下
方向に、副レーザ光■を偏向調整可能で光軸調整が可能
に設けられている。

さらに、例えば反射鏡Ｍ４（ｌＯ）の反射方向側付近と
１反射鏡Ｍ　５　（１１）の入射方向側付近には、所定
の光軸位置に、レーザ光０が内通する小孔（２７）を備
えた光軸調整治具（２８）がセットされている。

次に動作を説明する。

ガルバノミラ−（１３）を所定の位置に移動してレーザ
光■検出可能な状態に設定する。

主レーザ発振器のから放射されたレーザ光■と副レーザ
発振器■から放射されたレーザ光■は、１本のレーザ光
０となって光軸調整治具（２８）によって調整された光
軸に沿って進行し、ガルバノミラ−（１３）、反射鏡Ｍ
　７　（１８）、回転板（２０）のピンホール（２１）
を通過し、センサー（２２）で光強度が検出される。

ここで、センサー（２２）で検出した光強度分布特性の
測定および表示について詳述する。

ガルバノミラ−（１３）を静止した状態で回転板（２０
）を回転させるとピンホール（２１）がレーザ光■をＸ
方向に走査検出するので、第２図（ａ）に示すような一
次元プロファイルの出力波形が表示装置（２４）に表示
される。図において、例えば、第１の峰（２９）は主レ
ーザ発振器■から放射されたレーザ光■のもの、第２の
峰（３０）は副レーザ発振器■から放射されたレーザ光
■のものを表わしている。

次に、例えば回転板（２０）を、ピンホール（２１）が
センサー（２２）の前面に位置するように静止させ、反
射鏡Ｍ　７　（１ｇ）をモータ（１７）を動作させてレ
ーザ光■をＸ方向に走査し、またガルバノメータ（１３
）を移動させてＹ方向に走査する。そして、上記Ｘ。

Ｙ走査によりセンサー（２２）で検出した光強度を演算
処理装置（２５）により信号処理して、第３図（ａ）に
示すように、同−光強度点を結んだ等光強度線からなる
二次元プロファイルの光強度分布特性を測定表示させる
。

第３図（ａ）において１等光強度線に付したアルファベ
ット（Ａ）〜（Ｄ）は第２図（ａ）に示す波形のレベル
値（Ａ）〜（Ｄ）に相当するものであ。

ここで、アンプ（２３）の増幅度は例えば増幅度が高す
ぎると第２図（ｂ）に示すように出力の飽和レベル（Ｓ
）より高い出力波形の部分はクリップされ、二次元プロ
ファイル表示した場合、第３図（ｂ）に示すように例え
ばレベル値（Ａ）より上の光強度の強い部分の分布特性
が漠然とした状態でしか測定されない。

一方、増幅度が低すぎると第２図（ｃ）に示すように、
全体的に出力のレベルが低くなり、二次元プロファイル
表示した場合、第３図（Ｃ）に示ように等光強度線の数
が少なく分布特性を表現し得ない状態となる。

したがって、アンプ（２３）の増幅度は最高光強度の場
合でも、その出力が飽和しないような増幅度、例えば飽
和するときの増幅度の９０％程度の増幅度に設定する。

なお、回転板（２０）を回転させた場合、ピンホール（
２１）の軌跡は円状となるが、レーザ光■のビーム径は
例えば２ｍｍφ程度と小さく、このビーム径に比べてピ
ンホール（２１）の回転径を十分大きくしておけば、ピ
ンホール（２１）による検出走査は、直線走査と見なし
て差支えない。

また、分布特性の変更、例えば副レーザ発振器■のレー
ザ光■のビーム位置を変更するには、反射鏡Ｍ２■を回
転させてＹ方向に、反射鏡Ｍ　３　（６）を回転させて
Ｘ方向に変更することができる。レーザ光（９）の光強
度分布特性の測定が終り、実際にレーザ熱処理を行なう
ときには、ガルバノミラ−（１３）を元の位置に戻し、
半導体ウェハ（１５）にレーザ光（９）を照射する。

なお、上記実施例ではレーザ光０として、主レーザ発振
器■からのレーザ光■と副レーザ発振器■からのレーザ
光■の２種類のレーザ光を集合したものについて説明し
たが、どちらか１種類のレーザ光の場合にも適用できる
ことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明レーザ熱処理装置によれば、調整
が容易で、正確かつ信頼性の高いレーザ熱処理を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明レーザ熱処理装置の一実施例を示す構成
図、第２図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）および第３図（ａ）
（ｂ）　（ｃ）はレーザ光の光強度分布を表わす説明図
である。１・・・主レーザ発振器、２・・・副レーザ発振器、４
、５．６．１０．１１．１２．１８・・・反射鏡、８・
・・偏光プリズム、　　９・・・レーザ光、１３・・・
ガルバノミラ−１１５・・・半導体ウェハ、１６・・・
Ｆ・θレンズ、　　　２０・・・回転板、２１・・・ピ
ンホール、　　２２・・・センサー、２４．２６・・・
表示装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被照射体を照射するレーザ光と、このレーザ光を
通過させる小孔とを相対的に移動させ、上記小孔を通過
した上記レーザ光の光強度を検出し、この検出結果に基
づいて上記レーザ光の光強度分布特性を測定する手段を
備えたことを特徴とするレーザ熱処理装置。
（２）光強度分布特性は一次元プロファイルであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ熱処理
装置。
（３）光強度分布特性は二次元プロファイルであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ熱処理
装置。
（４）レーザ光は少くとも１種類のレーザ光であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ熱処理
装置。