JPH01276621A

JPH01276621A - ビームアニール装置

Info

Publication number: JPH01276621A
Application number: JP10493388A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nishimura; 正西村; Takashi Yokota; 横田　隆
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1989-11-07

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、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、半導体ウニ凸表面層の結
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　
（Ｓｌｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５ｕ！ａｔｏｒ）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ＳＯＩ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では、例えば半導
体ウェハの所望のアニール領域のみにビ−ムを走査照射
し、アニール処理を行う場合、半導体ウェハ表面近傍に
アニール領域の形状に応じた開口を有する固定マスクを
配置してビームの走査照射領域を制限するものと、ビー
ムの走査に同期させてシャッタの開閉を行い、ビームの
走査照射領域を制限するものがある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述した従来のビームアニール装置のう
ち、シャッタの開閉でアニール領域の制御を行うビーム
アニール装置では、シャッタの開閉に例えば１０ミリ秒
程度の時間を要するため、ビームの走査速度が速くなる
とシャッタの開閉が追い付かなくなり、アニール領域に
ずれが生じるという問題がある。さらに、シャッタの開
閉時に、ビーム径がビームの走査方向に無関係にある所
定方向から細くあるいは太くなるため、例えば結晶の状
態が悪くなる等の問題もある。

また、固定マスクを用いるビームアニール装置では、上
述のような問題はないが、アニール領域を変更する場合
、例えば固定マスクの交換等が必要となるため、アニー
ル領域の変更を容易に行えないという問題がある。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
所望の領域を正確に、かつ良好にアニール処理すること
ができるとともに、アニール領域の変更を容易に行うこ
とのできる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〕（問題点を解決するための手段）すなわち、本発明は、被処理物表面に高エネルギー線ビ
ームを走査照射してアニール処理するビームアニール装
置において、前記被処理物と前記高エネルギー線ビーム
を走査する機構との間に並設された少なくとも２枚のマ
スクと、前記被処理物の所望位置のみに前記高エネルギ
ー線ビームが走査照射されるように前記マスクを移動さ
せる手段とを備えたことを特徴とする。

（作　用）本発明のビームアニール装置は、被処理物と高エネルギ
ー線ビームを走査する機構との間に並設された少なくと
も２枚のマスクと、被処理物の所望位置のみに高エネル
ギー線ビームが走査照射されるようにこれらのマスクを
移動させる手段とを備えている。

したがって、シャッタの開閉でアニール領域の制御を行
う場合に較べて所望の領域を正確に、かつ良好にアニー
ル処理することができるとともに、アニール領域の変更
も容易に行うことができる。

（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１ａｓ１ｂを有する
チャンバ１内には、例えば直径２２０１、厚さ２０ｍｍ
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Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｒａｙ　Ｒａ＋Ｉｐ　）　５
が配設されており、このＩＲランプ５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、主レーザビーム源６ａと
、副レーザビーム源６ｂ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６ｂから射出さ
れた副レーザビーム７ｂは、反射鏡８．９．１０により
、ビームの方向を制御可能に構成されている。すなわち
、反射鏡９．１０には、それぞれ駆動モータ９　ａｓ　
１０　ａが接続されており、反射鏡９．１０の向きを調
節することにより、副レーザビーム７ｂの方向を制御し
、主レーザビーム源６ａから射出された主レーザビ−ム
７ａに対する相対的な位置を調節可能とされている。

上記主レーザビーム７ａと副レーザビーム７ｂは、はぼ
平行なビームとして偏光プリズム１１、シャッタ１２、
反射鏡１３等を経て、走査機構１４に至る。走査機構１
４は、Ｘ方向走査機構として、例えば鏡回動弐走査機構
であるガルバノミラ−１４ａ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１４ｂ上に配置されて構成されており、制
御装置１５によって制御される。そして、走査機構１４
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７ａと副レーザビーム７ｂ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、Ｆ−θレンズ１６と窓１ｂとの間には、第２図に
も示すように、２枚の板状のマスク１７ａ　ｓ　１７　
ｂが並設されている。これらのマスク１７ａ、１７ｂは
、それぞれ例えばステップモータ等からなり、制御装置
１８によって制御される駆動機構１９ａ、１９ｂに接続
され、それぞれ独立にＸ方向に移動自在とされている。

また、制御装置１８には、入力装置２０が接続されてい
る。

そして、制御装置１８は、第３図のフローチャートにも
示すようにマスク１７ａ、１７ｂを次のようにして制御
するよう構成されている。

すなわち、制御装置１８に入力装置２０からアニール領
域についての指定が入力されると（ａ）、制御装置１８
は、このアニール領域についての指令をマスク１７ａ、
１７ｂの位置情報に変換する（ｂ）。

次に、上記位置情報に基いて駆動機構１９ａ１１９ｂに
駆動指令信号を出力しくＣ）、例えばパルス数等によっ
て認識されるマスク１７ａ、１７ｂの所定位置までの移
動が終了すると（ｄ）、動作を停止する（ｅ）。

また、上記入力装置２０は、走査機構１４の制御を行う
制御装置１５にも接続されている。そして、上述のよう
に入力装置２０からアニール領域についての指定が入力
されると、第２図に点線Ｇで示すような領域、すなわち
、マスク１７ａとマスク１７ｂとの間のアニール領域に
、ガルバノミラ−１４ａの回動方向を逆方向にして所定
速度まで加速するために必要な加速領域を加えた範囲内
を走査照射するよう構成されている。この場合、ガルバ
ノミラ−１４ｇにより、Ｘ方向に所定速度で往復走査し
、−軸精密ステージ１４ｂを一定速度で移動させること
により、Ｙ方向に走査する。

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。

そして、前述のように所望のアニール領域のみのアニー
ル処理を行う場合は、前述のようにしてマスク１７ａ、
１７ｂを用いて照射領域を制限し、半導体ウェハ３にレ
ーザビームを照射するとともに、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。

また、半導体ウェハ３全面のアニール処理を行う場合は
、マスク１７ａ、１７ｂをレーザビームの光路上から離
れた位置に移動させておき、同様にしてアニール処理を
行う。

すなわち、この実施例のレーザアニール装置は、入力装
置２０から指定されたアニール領域に従って、制御装置
１８および駆動機構１９ａ、１９ｂによりマスク１７ａ
、１７ｂを自動的に移動させ、レーザビームの照射領域
を制限して、このアニール領域のアニール処理を行う。

したがって、第４図に示すように、半導体ウェハ３に照
射されるレーザビームＬは、アニール領域の境界部分で
、マスク１７ａ、１７ｂによって遮断される。このため
、レーザビームしは、この境界部分において常に走査方
向側から細くなるように照射状態が変化し、結晶の状態
が良好になるようにアニール処理を行うことができる。

また、シャッタ１２を開閉させないので、シャッタの開
閉に伴うアニール領域のずれも生じない。さらに、アニ
ール領域の変更も容易に行うことができる。

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、例えば１本のレーザビームを照射する
レーザアニール装置、その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、所望の領域を正確に、かつ良好にアニール処理する
ことができるとともに、アニール領域の変更を容易に行
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図は第１図の要部を示す上面
図、第３図は第１図のレーザアニール装置のマスクの制
御を説明するためのフローチャート、￥Ｓ４図第１図の
レーザアニール装置のレーザビームの照射状態を説明す
るための図である。１・・・・・・チャンバ、１　ａｓ　１　ｂ・・・・・
・窓、２・・・・・・サセプタ、３・・・・・・半導体
ウェハ、４・・・・・・反射板、５・・・・・・ＩＲク
ランプ６ａ・・・・・・主レーザビーム源、６ｂ・・・
・・・副レーザビーム源、７ａ・・・・・・主レーザビ
ーム、７ｂ・・・・・・副レーザビーム、８．９．１０
．１３・・・・・・反射鏡、９ａ、１０ａ・・・・・・
駆動モータ、１１・・・・・・偏光プリズム、１２・・
・・・・シャッタ、１４・・・・・・走査機構、１４ａ
・・・・・・ガルバノミラ−１１４ｂ・・・・・・−軸
精密ステージ、１５・・・・・・制御装置、１６・・・
・・・Ｆ−θレンズ１７ａ、１７ｂ・・・・・・マスク
、１８・・・・・・制御装置、１９ａ、１９ｂ・・・・
・・駆動機構、２０・・・・・・入力装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理物表面に高エネルギー線ビームを走査照射
してアニール処理するビームアニール装置において、前記被処理物と前記高エネルギー線ビームを走査する機
構との間に並設された少なくとも２枚のマスクと、前記
被処理物の所望位置のみに前記高エネルギー線ビームが
走査照射されるように前記マスクを移動させる手段とを
備えたことを特徴とするビームアニール装置。