JPH01146380A - レーザ光の焦点検出方法及びレーザ光の焦点検出装置 - Google Patents

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、レーザ光の焦点検出方法に関する。

（従来の技術） 半導体製造において、被照射体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
、熱処理例えばレーザ光を利用したレーザ熱処理が行な
われることがある。

そして、上記レーザ熱処理の方法例として、連続発振す
るレーザ光をレンズ等の光学手段を用いて小さなビーム
スポットに絞って半導体ウェハ上に焦点を合せて走査す
る方法がある。

従来、上記焦点を合せる手段としては、実際に半導体ウ
ェハをレーザ光で熱処理をし、その熱処理結果の一番良
好な場合を焦点とする方法、またテレビカメラ等にてレ
ーザ光の照射スポットを拡大してモニター観察し、この
スポットが一番明るく小さくなる場合を焦点とする方法
等が、行なわれている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記従来方法には次に述べるような問題点
がある。

前者では熱処理の結果により焦点を合せなおすというカ
ットアンドトライによるもので最良の焦点に合うまでに
時間を要し、後者では、照射スポットの最大明るさや最
小径の測定および決定に技術的な難しさがあり、正確さ
に劣る懸念がある。

本発明は上述の従来事情に対処してなされたもので、短
時間で正確に焦点を検出することが可能なレーザ光の焦
点検出方法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、レーザ光を被照射体の被照射面に合
焦させるに際し、上記レーザ光路に一面側から入射した
光は透過させ、他面側から入射した光は反射する媒体を
設け、この媒体からの反射光により生じる干渉縞から焦
点を検出することを特徴とする。

（作　用） 本発明のレーザ光の焦点検出方法では、反射光により生
じる干渉縞の明暗を検出し、この明暗の数が最少となる
ように焦点を調節するだけでよいので、短時間に正確に
焦点を検出することができる。

（実施例） 以下、本発明レーザ光の焦点検出方法の一実施例を図面
に基づいて説明する。

レーザ発振器（図示せず）から放射されたレーザ光のが
進行する光路■には、このレーザ光ωを全反射すると共
に走査駆動機構（図示せず）によリレーザ光■の進行方
向に対して前後方向に移動可能に構成された鏡、例えば
ガルバノミラ−〇が設けられている。

次に、上記ガルバノミラ−（３）により反射されたレー
ザ光■の進行方向には、レーザ光■を収束すると共に走
査駆動機構（図示せず）によりレーザ光■の進行方向に
対して横方向に走査可能に構成されたレンズ例えばＦ・
θレンズ（イ）が、さらにこの　Ｆ・θレンズ（イ）の
先方にはレーザ光■の被照射体例えば半導体ウェハ■を
吸着保持するサセプター〇が配置されている。

そして、　Ｆ・θレンズ（イ）により、レーザ光■を半
導体ウェハ■の被照射面■に合焦する如く焦点調節可能
に構成されている。

一方、レーザ発振器（図示せず）とガルバノミラ−〇の
中間には、−面側から入射した光例えばレーザ光■は透
過させ、他面側から入射した光例えば反射光■は反射す
る媒体、例えばエタロン板■が光路■中に光路■に対し
て傾斜した状態で配置されており、レーザ発振器（図示
せず）から放射されたレーザ光■を透過すると共に、半
導体ウェハ■から反射してくるレーザ光■の反射光（９
）を反射すると共に１回動機構（図示せず）により光路
■に対して数度程度回動可能に構成されている。

また、上記エタロン板（へ）で反射された反射光（９）
の光路には、反射光（９）を検出するセンサー（１０）
を備えたセンサー板（１１）が配置され、このセンサー
（１０）で検出した電気信号をアンプ（１２）で増幅し
例えばメータ（１３）で指示する如く構成されている。

次に動作を説明する。

レーザ発振器（図示せず）から放射されたレーザ光ωは
、エタロン板（８）を透過し、ガルバノミラ−■で反射
され、Ｆ・θレンズに）で集束されて半導体ウェハ■の
被照射面■に照射される。

そして、上記被照射面■からの反射光（９）は、Ｆ・０
レンズ（イ）を透過し、　ガルバノミラ−■で反射され
、エタロン板■に向い、このエタロン板■で反射された
反射光（９）はセンサー板（１１）に向う。

次に、センサー板（１１）に備えられたセンサー（１０
）で反射光０を検出し、検出した電気信号をアンプ（１
２）で増幅し、メータ（１３）で反射光（９）の強度に
対応して指示する。したがって、センサー（１０）で検
出される反射光（９）に明暗があれば、メータ（１３）
の指示値は大小に変化する。

ここで、半導体ウェハ０の被照射面■からの反射光（９
）について詳述する。

レーザ発振器（図示せず）から放射されたレーザ光■は
、平面波の性状を保ったまま　Ｆ・θレンズ（イ）で集
束され被照射面■で合焦される如く被照射面■を照射す
る。

そして、焦点が合っていると、反射光（９）は平面波の
性状を保ったまま反射されることが一般に観測されてい
る。

センサ板（１１）に入射してくる反射光■）は、第２図
（ａ）　（ｂ）　（ｃ）で示すように、エタロン板■の
表面で反射された実線で示す反射波（２１）と、エタロ
ン板■の裏面で反射され、エタロン板■の厚さによる光
路差（２２）だけ遅れてきた破線で示す反射波（２３）
とから合成されたものとして観測される。

したがって、センサー板（１１）上には第２図（ｂ）に
グラフで示すように明るさ（２４）が大きく波打つ如く
変化分布し、第２図（Ｃ）に示すように明るい部分（２
５）と暗い部分（２６）とが明瞭な干渉縞（２７）が観
測される。

そこで、エタロン板（８）を回動して反射光（９）を振
ると、センサー（１０）で検出される値は第２図（ｂ）
で示すような明るさ（２４）のように変化し、干渉縞（
２７）の明暗の数は最少となる。　この時、メータ（１
３）の指示値は大きく変化し、明暗の検出結果の比、つ
まりメータ（１３）の最大指示値と最小指示値の比は最
大となる。

一方、焦点が合っていない場合には、反射光０は球面波
となり反射されることが一般にａ測されている。

この場合、第３図（ａ）に示すように実線で示す反射波
（３１）と、光路差（３２）だけ遅れてきた破線で示す
反射波（３３）とから合成されたものとして観測され、
上記平面波のときとは異なり、第３図（ｂ）に示すよう
に明るさ（３４）は小さく数多く波打つ如く変化分布す
る。

したがって、センサー板（１１）では第３図（ｅ）に示
すように明るい部分（３５）と暗い部分（３６）とが平
面波のときとは異なり不明瞭で多数の干渉縞（３７）が
観測される。これは、平面波とは異なり球面波の場合に
は、進行方向に対して波面の外側部分が彎曲しているの
で、干渉縞の発生する光路差の組合せが多く存在するか
らである。

この時、メータ（１３）の振示値は、平行値は高いもの
の変化は小さく、最大指示値と最小指示値の比は小さく
なる。

上述のように、上記干渉縞の明暗の数が最少になり、ま
た、メータ（１３）の指示が大きく変動し、最大指示値
と最小指示値の比が最大となるように焦点調整をするこ
とで、合焦点を検出することができる。

なお、上記実施例では、干渉縞の明暗の変化をメータ（
１３）に指示させて合焦点を検出する方法について説明
したが、精度は劣るがセンサー板（１１）上、又は別に
スクリーンを設けて干渉縞を写すように設定し、明暗の
数が最少となると共に明瞭な干渉縞が現われるように調
整してもよい。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明レーザ光の焦点検出方法によれば
、短時間に正確に焦点を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明レーザ光の焦点検出方法の一実施例を説
明するための構成図、第２図（ａ）、　（ｂ）。 （ｃ）は平面波の干渉説明図、第３図（ａ）　、　（ｂ
）　、　（ｃ）は球面波の干渉説明図である。 １・・・レーザ光、　　　　３・・・ガルバノミラ−１
４・・・Ｆ・θレンズ、　　５・・・半導体ウェハ、８
・・・エタロン板、　　　９・・・反射光。 １０・・・センサー、　　　１１・・・センサー板、１
３・・・メーター、　　　　２７．３７・・・干渉縞。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光を被照射体の被照射面に合焦させるに際
   し、上記レーザ光路に一面側から入射した光は透過させ
   、他面側から入射した光は反射する媒体を設け、この媒
   体からの反射光により生じる干渉縞から焦点を検出する
   ことを特徴とするレーザ光の焦点検出方法。
2. （２）干渉縞の明暗の数を最少に調整して合焦すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ光の焦
   点検出方法。
3. （３）媒体はエタロン板であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のレーザ光の焦点検出方法。