JPH01246828A

JPH01246828A - ビームアニール装置

Info

Publication number: JPH01246828A
Application number: JP7423988A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yokota; 横田　隆
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1989-10-02
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2605090B2

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、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装置
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ェハ表面に吸収させ
、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、半導体ウェハ表面層の結
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。

従来、このようなビームアニール装置としては、例えば
、特開昭［１Ｏ−１７６２２１号公報に開示されている
ように、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金面に上記レ
ーザビームを照射するもの等がある。

また、その他特公昭６２−２７５３２号、特公昭５４−
４８２６号、特開昭８２−４７１１４号、特開昭５８−
１０Ｈ２号、特公昭６２−３２［ｉ１Ｂ号、特開昭５６
−６９８３７号、特開昭５６−６４４３号、特開昭０１
−２４５５１７号、特開昭６１−２４５５１８号公報等
でレーザアニール装置が開示されている。

（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装置においても、
操作性の向上、処理能力の向上が当然要求される。

゛　本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもの
で、従来に較べて操作性および処理能力を向上させたビ
ームアニール装置を提供しようとするものである。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）すなわち、本発明は、複数の高エネルギー線ビームを被
処理物に照射する手段と、前記複数の高エネルギー線ビ
ームの被処理物上での所望の相対位置を入力する手段と
、この手段によって入力された相対位置に応じて前記複
数の高エネルギー線ビームの被処理物上での相対位置を
制御する手段とを備えたことを特徴とする。

（作　用）上記構成の本発明のビームアニール装置は、複数の高エ
ネルギー線ビームの被処理物上での所望の相対位置を入
力することにより、これらの高エネルギー線ビームの被
処理物上での相対位置を所望の位置に容易に設定するこ
とができ、これら複数の高エネルギー線ビームにより所
望のアニール処理を行うこと、ができる。

したがって、従来に較べて操作性および処理能力の向上
を図ることができる。

（実施例）以下、本発明をレーザアニール装置に適用した実施例を
図面を参照して説明する。

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からなる窓１　ａ　ｓｌｂを有
するチャンバ１内には、例えば直径２２０ｍｍ、厚さ２
０ｍＩｎ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、半導体ウニ八
３を吸着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。

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ガ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　ｓ　６　ｂを備えた主レーザビーム源７ａと、副
レーザビーム源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、偏光プリズム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。

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、これらの駆動装置１７．１８は、入力装
置１９を備えた制御装置２０に接続されている。なお、
制御装置２０は、Ｆ−θレンズ１６を光軸に沿って移動
させるレンズ駆動装置２１にも接続されている。そして
、制御装置２０は、反射ｔｉｔ　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。

すなわち、第２図に示すように、半導体ウェハ３上にお
ける副レーザビーム８ｂの主レーザビーム８ａに対する
相対的な距離ｒと角度θを入力装置１つから制御装置２
０に入力すると、まず、制御装置２０は、次式により、
第３図に示すような距離ｒを主レーザビーム８ａと副レ
ーザビーム８ｂとの間隔ｄに変換する。

ｄ−ｒ−ｆ／β なお、ここでｆは第３図に示すようにＦ−θレンズ１６
の焦点距離を表しており、βはＦ−θレンズ１６の焦点
位置と現在のフォーカス位置とのずれ量を示している。

このずれ量（は、レンズ駆動装置２１によって移動され
るＦ−θレンズ１６の位置として制御装置２０において
認識される。

そして、制御装置２０は、上記主レーザビーム８ａと副
レーザビーム８ｂとの間隔ｄと角度θとから、必要とな
る反射鏡１０．１１の位置を算出し、駆動装置１７．１
８を駆動して反射鏡１０．１１を所定の位置に設定する
。なお、上記反射鏡１０．１１の位置は、例えば反射鏡
１０をＸ方向への移動用反射鏡とし、反射鏡１１をＹ方
向への移動用反射鏡として、上記間隔ｄと角度θとを極
座標からＸ−Ｙ座標に変換すること等により、容易に求
めることができ、その設定も容易に行うことができる。

上記構成のこの実施例のレーザアニール装置では、次の
ようにして半導体ウェハ３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ェハ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。

そして、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、
半導体ウェハ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。この時、前述のように
入力装置１９から所望の距離ｒと角度θを入力しておけ
ば、制御装置２０により反射鏡１０．１１の位置が制御
され、自動的に半導体ウェハ３表面での副レーザビーム
８ｂの主レーザビーム８ａに対する相対的な位置が、こ
のｒとθに設定される。

したがって、この実施例のレーザアニール装置では、半
導体ウェハ３表面での副レーザビーム８ｂと主レーザビ
ーム８ａとの相対的な位置を、所望の位置に容易に設定
することができ、所望のアニール処理を行うことができ
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装置に
ついて説明したが、他の高エネルギー線ビームを照射す
るビームアニール装置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装置によれ
ば、複数の高エネルギー線ビームの被処理物上での所望
の相対位置を入力することにより、これらの高エネルギ
ー線ビームの被処理物上での相対位置を所望の位置に容
易に設定することができ、これら複数の高エネルギー線
ビームにより所望のアニール処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をレーザアニール装置に適用した実施例
の概略構成を示す図、第２図および第３図はレーザビー
ムの相対位置の制御の様子を説明するための図である。１・・・・・・チャンバ、１ａ、１ｂ・・・・・・窓、
２・・・・・・サセプタ、３・・・・・・半導体ウェハ
、４・・・・・・反射板、５・・・・・・ＩＲクランプ
６ａ、６ｂｓ　１３・・・・・・シャッタ、７ａ・・・
・・・主レーザビーム源、７ｂ・・・・・・副レーザビ
−ム源、８ａ・・・・・・主レーザビーム、８ｂ・・・
・・・副レーザビーム、９．１０．１１．１４・・・・
・・反射鏡、１０ａ、ｌｌＢ・・・・・・駆動装置、１
２・・・・・・偏光プリズム、１５・・・・・・走査機
構、１５ａ・・・・・・ガルバノミラ−１１５ａ・・・
・・・−軸精密ステージ、１６・・・・・・Ｆ−θレン
ズ、１７．１８・・・・・・駆動装置、１９・・・・・
・入力装置、２０・・・・・・制御装置、２１・・・・
・・レンズ駆動装置。出願人　　　東京エレクトロン株式会社代理人　　　弁
理士　　須　山　佐　−第］　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の高エネルギー線ビームを被処理物に照射す
る手段と、前記複数の高エネルギー線ビームの被処理物
上での所望の相対位置を入力する手段と、この手段によ
って入力された相対位置に応じて前記複数の高エネルギ
ー線ビームの被処理物上での相対位置を制御する手段と
を備えたことを特徴とするビームアニール装置。