JPH01246819A - ビームアニール方法 - Google Patents
ビームアニール方法Info
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- JPH01246819A JPH01246819A JP7423688A JP7423688A JPH01246819A JP H01246819 A JPH01246819 A JP H01246819A JP 7423688 A JP7423688 A JP 7423688A JP 7423688 A JP7423688 A JP 7423688A JP H01246819 A JPH01246819 A JP H01246819A
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Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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。
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、高エネルギー線ビームで半導体ウェハ
等の被処理物を照射加熱（アニール）するビームアニー
ル方法に関する。
等の被処理物を照射加熱（アニール）するビームアニー
ル方法に関する。
（従来の技術）
近年、アニール技術として、高エネルギー線ビームのエ
ネルギーを被処理物例えば半導体ウニ八表面に吸収させ
、熱エネルギーの形に変換して被処理物の表面層の熱処
理（アニール）を行うビームアニール技術が注目されて
おり、半導体製造においては、半導体ウニ八表面層の結
晶性回復や導入不純物の活性化等に主として用いられて
いる。
ネルギーを被処理物例えば半導体ウニ八表面に吸収させ
、熱エネルギーの形に変換して被処理物の表面層の熱処
理（アニール）を行うビームアニール技術が注目されて
おり、半導体製造においては、半導体ウニ八表面層の結
晶性回復や導入不純物の活性化等に主として用いられて
いる。
例えば３次元素子の開発において基本となるＳｏ １
（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）技術は
、基体表面に形成された絶縁膜上にさらにシリコン単結
晶を形成し、このシリコン単結晶上に素子を形成する技
術であり、このＳｏｌ技術において絶縁膜上に単結晶を
形成する方法の一つとして、上記ビームアニール技術が
注目されている。すなわち、例えば、化学気相成長法（
ＣＶＤ）等により絶縁膜上に形成された非単結晶シリコ
ン層に、レーザ等の高エネルギー線ビームを照射して、
非単結晶シリコン層を単結晶化する。
（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）技術は
、基体表面に形成された絶縁膜上にさらにシリコン単結
晶を形成し、このシリコン単結晶上に素子を形成する技
術であり、このＳｏｌ技術において絶縁膜上に単結晶を
形成する方法の一つとして、上記ビームアニール技術が
注目されている。すなわち、例えば、化学気相成長法（
ＣＶＤ）等により絶縁膜上に形成された非単結晶シリコ
ン層に、レーザ等の高エネルギー線ビームを照射して、
非単結晶シリコン層を単結晶化する。
従来のビームアニール技術としては、例えば、特開昭Ｈ
−１７６２２１号公報に、レーザビームをＸ方向で往復
し、試料台をＹ方向にステップ送りして試料台上の試料
表面全面に上記レーザビームを照射する方法が開示され
ている。また、その他特公昭８２−２７５３２号、特公
昭５４−４８２６号、特開昭６２−４７１１４号、特開
昭５８−１０８２２号、特公昭８２−３２６１６号、特
開昭５６−８９８３７号、特開昭５６−８４４３号、特
開昭６１−２４５５１７号、特開昭８１−２４５５１８
号公報等にレーザアニール技術が開示されている。
−１７６２２１号公報に、レーザビームをＸ方向で往復
し、試料台をＹ方向にステップ送りして試料台上の試料
表面全面に上記レーザビームを照射する方法が開示され
ている。また、その他特公昭８２−２７５３２号、特公
昭５４−４８２６号、特開昭６２−４７１１４号、特開
昭５８−１０８２２号、特公昭８２−３２６１６号、特
開昭５６−８９８３７号、特開昭５６−８４４３号、特
開昭６１−２４５５１７号、特開昭８１−２４５５１８
号公報等にレーザアニール技術が開示されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上述のビームアニール技術においても、
さらに良好な処理を短時間で行うことが当然要求される
。
さらに良好な処理を短時間で行うことが当然要求される
。
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
従来に較べてさらに良好な処理を短時間で行うことので
きるビームアニール方法を提供しようとするものである
。
従来に較べてさらに良好な処理を短時間で行うことので
きるビームアニール方法を提供しようとするものである
。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
すなわち、本発明は、高エネルギー線ビームを被処理物
に走査照射してアニール処理を行うにあたり、前記高エ
ネルギー線ビームを複数とし、これらの高エネルギー線
ビームの中心を走査方向に対して直角な方向に離し、こ
れらの高エネルギー線ビームの中心間に所定の間隔を設
けて走査照射することを特徴とする。
に走査照射してアニール処理を行うにあたり、前記高エ
ネルギー線ビームを複数とし、これらの高エネルギー線
ビームの中心を走査方向に対して直角な方向に離し、こ
れらの高エネルギー線ビームの中心間に所定の間隔を設
けて走査照射することを特徴とする。
（作 用）
上記構成の本発明のビームアニール方法では、第１図（
ａ）に示すように複数の高エネルギー線ビーム、例えば
２本のレーザビームＢ１、Ｂ２のの中心Ｃ１、Ｃ２を、
図示矢印で示す走査方向に対して直角方向に離し、Ｃ１
と０２との間に所定間隔りを設けて被処理物例えば半導
体ウエノ１に走査照射する。なお、この間隔りは、レー
ザビームＢ ＋ 、Ｂ ２の半径ｄ（最高出力のｌ／ｅ
の出力となる点）に対して、例えばＤ−２ｄ〜４ｄ程度
とする。
ａ）に示すように複数の高エネルギー線ビーム、例えば
２本のレーザビームＢ１、Ｂ２のの中心Ｃ１、Ｃ２を、
図示矢印で示す走査方向に対して直角方向に離し、Ｃ１
と０２との間に所定間隔りを設けて被処理物例えば半導
体ウエノ１に走査照射する。なお、この間隔りは、レー
ザビームＢ ＋ 、Ｂ ２の半径ｄ（最高出力のｌ／ｅ
の出力となる点）に対して、例えばＤ−２ｄ〜４ｄ程度
とする。
すると、半導体ウェハ表面では、例えば第１図（ｂ）に
曲線Ｔで示すように、レーザビームＢ１、Ｂ２の中間部
で温度が低くなるような温度分布となるが、温度差が少
なく、幅の広い高温領域を形成することができる。
曲線Ｔで示すように、レーザビームＢ１、Ｂ２の中間部
で温度が低くなるような温度分布となるが、温度差が少
なく、幅の広い高温領域を形成することができる。
そして、第１図（Ｃ）に曲線Ｅで示すように、例えばビ
ーム照射によって溶融したシリコンが固化する際には、
その固液界面（溶融したシリコンと固体のままのシリコ
ンとの境界面）は、上記曲線Ｔとは逆の形に形成される
。
ーム照射によって溶融したシリコンが固化する際には、
その固液界面（溶融したシリコンと固体のままのシリコ
ンとの境界面）は、上記曲線Ｔとは逆の形に形成される
。
一般に、ビームアニールによって非単結晶シリコン層を
単結晶化する場合、後から固化する部位に皺状の歪みが
発生するが、本発明方法によれば、上述のように温度差
が少なく、幅の広い高温領域を形成することができ、曲
線Ｅのように固液界面が形成されるので、第１図（ｄ）
に示すように、斜線で示す皺状の歪み領域を制御でき、
良好な単結晶を広い領域に形成することができる。
単結晶化する場合、後から固化する部位に皺状の歪みが
発生するが、本発明方法によれば、上述のように温度差
が少なく、幅の広い高温領域を形成することができ、曲
線Ｅのように固液界面が形成されるので、第１図（ｄ）
に示すように、斜線で示す皺状の歪み領域を制御でき、
良好な単結晶を広い領域に形成することができる。
（実施例）
以下、本発明方法をレーザアニールに適用した実施例を
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
第２図に示すように、例えばアルミニウム等により円筒
状に形成され、上面および下面に石英ガラス等λ・らな
る窓１ａ、１ｂを有するチャンバ１内には、例えば直径
２２０■、厚さ２０ＩＩＩＩＩｌの例えばカーボングラ
ファイトからなるサセプタ２が配設されている。このサ
セプタ２の下面側には、例えば真空チャック等の機構が
設けられ、半導体ウェハ３を吸告保持するよう構成され
ている。
状に形成され、上面および下面に石英ガラス等λ・らな
る窓１ａ、１ｂを有するチャンバ１内には、例えば直径
２２０■、厚さ２０ＩＩＩＩＩｌの例えばカーボングラ
ファイトからなるサセプタ２が配設されている。このサ
セプタ２の下面側には、例えば真空チャック等の機構が
設けられ、半導体ウェハ３を吸告保持するよう構成され
ている。
また、上記チャンバ１の上部には、サセプタ２の加熱機
構として例えば反射板４を備えた数キロワットのＩＲク
ランプＩｎｆ’ｒａｒｅｄ Ｒａｙ Ｒａｍｐ ） ５
が配設されており、このＩＲクランプからの赤外線が窓
１ａを透過して、サセプタ２を例えば５００℃まで予備
加熱するように構成されている。
構として例えば反射板４を備えた数キロワットのＩＲク
ランプＩｎｆ’ｒａｒｅｄ Ｒａｙ Ｒａｍｐ ） ５
が配設されており、このＩＲクランプからの赤外線が窓
１ａを透過して、サセプタ２を例えば５００℃まで予備
加熱するように構成されている。
さらに、チャンバ１下方から、窓１ｂを介して、サセプ
タ２の下面側に配置された半導体ウェハ３にレーザビー
ム例えばＣＷ−Ａｒがスレーザビームを走査照射する如
くレーザビーム照射機構が配置されている。
タ２の下面側に配置された半導体ウェハ３にレーザビー
ム例えばＣＷ−Ａｒがスレーザビームを走査照射する如
くレーザビーム照射機構が配置されている。
上記レーザビーム照射機構は、それぞれシャッタ機構６
ａ、６ｂを備えた主レーザビーム源７ａと、副レーザビ
ーム［７ｂとの ２つのレーザビーム源を備えている。
ａ、６ｂを備えた主レーザビーム源７ａと、副レーザビ
ーム［７ｂとの ２つのレーザビーム源を備えている。
このうち、副レーザビーム源７ｂから射出された副レー
ザビーム８ｂは、反射鏡９．１０，１１により、反射さ
れた後、偏光ブリズム１２に入射する。そして、主レー
ザビーム８ａと副レーザビーム８ｂは、はぼ平行なビー
ムとして偏光プリズム１２、シャッタ１３、反射鏡１４
等を経て、走査機構１５に至る。
ザビーム８ｂは、反射鏡９．１０，１１により、反射さ
れた後、偏光ブリズム１２に入射する。そして、主レー
ザビーム８ａと副レーザビーム８ｂは、はぼ平行なビー
ムとして偏光プリズム１２、シャッタ１３、反射鏡１４
等を経て、走査機構１５に至る。
走査機構１５は、Ｘ方向走査機構として、例えば鏡回動
式走査機構であるガルバノミラ−１５ａが、Ｙ方向走査
機構として例えば高精度で微小送り可能なボールネジを
用いた一軸精密ステージ１５ｂ上に配置されて構成され
ている。そして、走査機構１５によってＸ方向およびＹ
方向に走査された主レーザビーム８ａと副レーザビーム
８ｂは、Ｆ−θレンズ１６によって集光され、窓１ｂを
介して半導体ウェハ３に走査照射される。
式走査機構であるガルバノミラ−１５ａが、Ｙ方向走査
機構として例えば高精度で微小送り可能なボールネジを
用いた一軸精密ステージ１５ｂ上に配置されて構成され
ている。そして、走査機構１５によってＸ方向およびＹ
方向に走査された主レーザビーム８ａと副レーザビーム
８ｂは、Ｆ−θレンズ１６によって集光され、窓１ｂを
介して半導体ウェハ３に走査照射される。
また、上記副レーザビーム８ｂの光路上に設けられた反
射鏡１０．１１には、それぞれ駆動装置１７．１８が配
置されており、反射鏡１０．１１の向きを調節すること
により、副レーザビーム８ｂの主レーザビーム８ａに対
する相対的な位置を調節可能に構成されている。
射鏡１０．１１には、それぞれ駆動装置１７．１８が配
置されており、反射鏡１０．１１の向きを調節すること
により、副レーザビーム８ｂの主レーザビーム８ａに対
する相対的な位置を調節可能に構成されている。
上記構成のレーザアニール装置を用いてこの実施例方法
では、次のようにして半導体ウニ／１３のアニール処理
を行う。
では、次のようにして半導体ウニ／１３のアニール処理
を行う。
すなわち、まず、チャンバ１の図示しない開閉機構を開
として、図示しない搬送装置により半導体ウニ八３をサ
セプタ２下面の所定位置に配置する。
として、図示しない搬送装置により半導体ウニ八３をサ
セプタ２下面の所定位置に配置する。
この後、反射板４を備えたＩＲクランプにより窓１ａを
透過して、サセプタ２を例えば５００℃まで予備加熱す
る。
透過して、サセプタ２を例えば５００℃まで予備加熱す
る。
そして、予め駆動装置１７．１８により、反射ｍ １０
．１１の位置を、主レーザビーム８ａと副レーザビーム
８ｂ中心が、Ｘ走査方向に対して直交する方向に、次に
詳述する所定間隔りを設けて半導体ウェハ３に照射され
るよう調整しておき、この状態で半導体ウェハ３にレー
ザビームを走査照射するとともに、図示しないガス導入
口および排気口により、半導体ウニ八３表面に沿って例
えば窒素ガス、酸素ガス等を流してアニール処理を行う
。
．１１の位置を、主レーザビーム８ａと副レーザビーム
８ｂ中心が、Ｘ走査方向に対して直交する方向に、次に
詳述する所定間隔りを設けて半導体ウェハ３に照射され
るよう調整しておき、この状態で半導体ウェハ３にレー
ザビームを走査照射するとともに、図示しないガス導入
口および排気口により、半導体ウニ八３表面に沿って例
えば窒素ガス、酸素ガス等を流してアニール処理を行う
。
ここで、縦軸を温度、横軸をシリコン半導体ウェハの表
面位置とした第３図のグラフに、上記間隔りを種々変更
して走査照射した場合のシリコン半導体ウェハの温度分
布の変化を示す。なお、主レーザビーム８ａと副レーザ
ビーム８ｂの出力はそれぞれ１８Ｗ、走査速度（Ｘ方向
）は１５ｃｍ／秒であり、曲線イはＤ−０、すなわち主
レーザビーム８ａと副レーザビーム８ｂ中心を重ねて照
射した場合、曲線口、ハ、二、ホは、それぞれレーザビ
ームの半径ｄに対して間隔りを、ｄ、２ｄ、３ｄ。
面位置とした第３図のグラフに、上記間隔りを種々変更
して走査照射した場合のシリコン半導体ウェハの温度分
布の変化を示す。なお、主レーザビーム８ａと副レーザ
ビーム８ｂの出力はそれぞれ１８Ｗ、走査速度（Ｘ方向
）は１５ｃｍ／秒であり、曲線イはＤ−０、すなわち主
レーザビーム８ａと副レーザビーム８ｂ中心を重ねて照
射した場合、曲線口、ハ、二、ホは、それぞれレーザビ
ームの半径ｄに対して間隔りを、ｄ、２ｄ、３ｄ。
４ｄとして照射した場合を示している。
このグラフから明らかなように、上記条件においては、
Ｄ−２ｄ〜４ｄ程度とすることが好ましく、温度差が少
なく、幅の広い高温領域を形成することができる。
Ｄ−２ｄ〜４ｄ程度とすることが好ましく、温度差が少
なく、幅の広い高温領域を形成することができる。
したがって、前述の第１図（ｅ）に示した曲線Ｅのよう
に固液界面が形成され、第１図（ｄ）に示したように融
状の歪み領域が制御され、良好な単結晶を広い領域に形
成することができ、処理時間も短縮することができる。
に固液界面が形成され、第１図（ｄ）に示したように融
状の歪み領域が制御され、良好な単結晶を広い領域に形
成することができ、処理時間も短縮することができる。
なお、上記実施例では、半導体ウェハ３等の被処理物に
２本のレーザビームを照射するレーザアニール方法に
ついて説明したが、他の高エネルギー線ビームを照射す
るビームアニール方法に本発明を適用することができる
ことは勿論である。
２本のレーザビームを照射するレーザアニール方法に
ついて説明したが、他の高エネルギー線ビームを照射す
るビームアニール方法に本発明を適用することができる
ことは勿論である。
［発明の効果］
以上説明したように本発明のビームアニール方法によれ
ば、従来に較べてさらに良好な処理を短時間で行うこと
ができる。
ば、従来に較べてさらに良好な処理を短時間で行うこと
ができる。
第１図は本発明方法を説明するための図、第２図は本発
明方法の実施例に用いるレーザアニール装置の構成図、
第３図は実施例方法におけるレーザビーム間隔の違いに
よる半導体ウェハ表面の温度分布の違いを示すグラフで
ある。 ＢＴ＋８２・・・・・・レーザビーム、Ｃ＋ｌＣ２・・
・・・・レーザビームの中心、Ｄ・・・・・・中心間の
間隔、ｄ・・・・・・レーザビームの半径。 出願人 東京エレクトロン株式会社代理人 弁
理士 須 山 佐 −笛１ 円 笥２ｍ
明方法の実施例に用いるレーザアニール装置の構成図、
第３図は実施例方法におけるレーザビーム間隔の違いに
よる半導体ウェハ表面の温度分布の違いを示すグラフで
ある。 ＢＴ＋８２・・・・・・レーザビーム、Ｃ＋ｌＣ２・・
・・・・レーザビームの中心、Ｄ・・・・・・中心間の
間隔、ｄ・・・・・・レーザビームの半径。 出願人 東京エレクトロン株式会社代理人 弁
理士 須 山 佐 −笛１ 円 笥２ｍ
Claims (1)
- （１）高エネルギー線ビームを被処理物に走査照射して
アニール処理を行うにあたり、前記高エネルギー線ビー
ムを複数とし、これらの高エネルギー線ビームの中心を
走査方向に対して直角な方向に離し、これらの高エネル
ギー線ビームの中心間に所定の間隔を設けて走査照射す
ることを特徴とするビームアニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7423688A JPH01246819A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ビームアニール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7423688A JPH01246819A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ビームアニール方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246819A true JPH01246819A (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13541328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7423688A Pending JPH01246819A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ビームアニール方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01246819A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7113527B2 (en) | 2001-12-21 | 2006-09-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method and apparatus for laser irradiation and manufacturing method of semiconductor device |
| US8222126B2 (en) | 2004-04-23 | 2012-07-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59114815A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-03 | Sony Corp | 半導体結晶膜の製造方法 |
| JPS59195819A (ja) * | 1983-04-20 | 1984-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体単結晶層の形成方法 |
-
1988
- 1988-03-28 JP JP7423688A patent/JPH01246819A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59114815A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-03 | Sony Corp | 半導体結晶膜の製造方法 |
| JPS59195819A (ja) * | 1983-04-20 | 1984-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体単結晶層の形成方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7113527B2 (en) | 2001-12-21 | 2006-09-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method and apparatus for laser irradiation and manufacturing method of semiconductor device |
| US7466735B2 (en) | 2001-12-21 | 2008-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device |
| US8222126B2 (en) | 2004-04-23 | 2012-07-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
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