JPH01276623A - ビームアニール装置 - 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】 ［発明の目的コ （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光
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。

このような従来のレーザアニール装置では、第４図に示
すように、例えばレーザビームｌをＸ方向に往復させ、
例えばサセプタ２をＹ方向にステップ送りすることによ
って、図中点線で示す矩形の領域Ａにレーザビーム１を
走査照射することによって略円形の半導体ウェハ３の全
面にレーザビームを走査照射し、アニール処理を行うよ
う構成されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した従来のビームアニール装置では
、例えば第４図に示したように、はぼ円形の半導体ウェ
ハに対して、矩形の領域を走査するので、半導体ウェハ
周囲のかなり広い領域に対して余分なビーム照射を行う
ことになり、アニール処理に要する時間が長くなるとい
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、
従来に較べてアニール処理に要する時間を短縮すること
ができ、スループットの向上を図る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。

［発明の構成コ （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、前記高エネルギー線ビームの走査照射を前
記被処理物の縁部形状に合せて階段状に行うよう構成し
たことを特徴とする。

（作　用） 本発明のビームアニール装置では、高エネルギー線ビー
ムの走査照射を前記被処理物の縁部形状に合せて階段状
に行うよう構成されている。

したがって、例えば、はぼ円形の半導体ウェハに対して
、矩形の領域を走査する従来のビームアニール装置に較
べて、余分なビーム照射を大幅に減少させることができ
、アニール処理に要する時間を短縮して、スルーブツト
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１１ａ１１１ｂを有
するチャンバ１１内には、例えば直径２２０■、厚さ２
０ｎｖの例えばカーボングラファイトからなるサセプタ
１２が配設されている。このサセプタ１２の下面側には
、例えば真空チャック等の吸青機構が設けられ、半導体
ウェハ１３を吸着保持するよう構成されている。

また、上記チャンバ１１の上部には、サセプタ１２の加
熱機構として例えば反射板１４を備えた数キロワットの
ＩＲクランプＩｎｆ’ｒａｒｅｄ　Ｒａｙ　Ｒａｍｐ　
）４５が配設されており、このＩＲクランプ５からの赤
外線が窓１．１　ａを透過して、サセプタ１２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１１下方から、窓１１ｂを介して、サ
セプタ１２の下面側に配置された半導体ウェハ１３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１６ａ
と、副レーザビーム源１６ｂ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１６ｂから
射出された副レーザビーム１７ｂは、反射鏡１８．１９
．２０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１つ、２０には、それぞれ駆動モ
ータ１９ａ％　２０ａが接続されており、反射鏡１９．
２０の向きを調節することにより、副レーザビーム１７
ｂの方向を制御し、主レーザビーム源１６ａから射出さ
れた主レーザビーム１７ａ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１７ａと副レーザビーム１７ｂは、
はぼ平行なビームとして偏光プリズム２１、シャッタ２
２、反射鏡２３等を経て、走査機構２４に至る。走査機
構２４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−２４ａ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２４ｂ上に配置されて構成されており
、制御装置２５によって制御される。そして、走査機構
２４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１７ａと副レーザビーム１７ｂは、Ｆ−θレンズ
２６によって集光され、窓１１ｂを介して半導体ウェハ
１３に走査照射される。

ここで、走査機構２４による走査は、アニール処理を行
う半導体ウェハ１３の径を、例えば入力装置から制御装
置２５に入力しておくことにより、第２図に点線で示す
ように、半導体ウェハ１３の縁部に沿った階段状の領域
に対して行われるよう走査領域が制御される。なお、半
導体ウェハ１３の径の入力は、センサ等によりに測定し
て、自動的に行われるよう構成してもよい。第２図では
、階段状走査領域をわかりやすくするため走査線数が少
ない状態を示しているが、走査数を増加させ密度を高く
すれば、この階段状ラインは側縁ラインに沿うことは説
明するまでもないことである。

いずれにしても重要なことは半導体ウェハ１３の側縁を
オーバスキャンすることである。

すなわち、第２図および第３図のフローチャートに示す
ように、まず制御装置２５は、半導体ウェハ１３の径に
応じて、ガルバノミラ−２４ａおよび一軸精密ステージ
２４ｂを駆動し、ビーム位置を走査スタート位置Ｐｏに
移動させる。なお、この時シャッタ２２は閉とされてい
る（イ）。

ビーム位置の走査スタート位置ＰＧへの移動が完了する
と（ロ）、シャッタ２２を開としくハ）、ガルバノミラ
−２４ａを所定速度で回動させＸ方向の走査を開始する
（二）。

次に、レーザビームがＸ方向走査終了位置、例えばＰｌ
まで移動し、Ｘ方向の一走査が完了すると（ホ）、シャ
ッタ２２を閉とする（へ）。

そして、−軸精密ステージ２４ｂが、例えば１０■等の
一階段分移動し、例えばビーム位置が一階段分走査終了
位置ＰＳとなったか否かを判断する（ト）。

一軸精密ステージ２４ｂの移動が一階段分終了していな
い場合は、−軸精密ステージ２４ｂをＹ方向の一走査分
移動させるとともに、ガルバノミラ−２４ａを前回と同
じＸ方向走査開始位置、例えばＰ２まで移動させ（チ）
、上記ステップ（ロ）からの操作を繰り返す。

一方、−軸精密ステージ２４ｂの移動が一階段分終了し
た場合は、ビーム位置が、全走査終了位置ＰＥであるか
否かを判断しくす）、全走査終了位置ＰＥの場合は終了
する（ヌ）。

また、ビーム位置が、全走査終了位置ＰＥでない場合、
すなわち、例えばビーム位置が一階段分走査終了位置Ｐ
Ｓである場合は、ガルバノミラ−２４ａのＸ方向走査開
始位置を、次の階段の位置例えばＰ＾に変更しくル）、
上記ステップ（チ）からの操作を繰り返す。

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１３のアニール処理を行う。

すなわち、まずチャンバ１１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１３を
サセプタ１２下面の所定位置に配置する。

この後、反射板１４を備えたＩＲクランプ５により窓１
１ａを透過して、サセプタ１２を例えば５００℃まで予
備加熱する。

そして、前述のように半導体ウェハ１３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１３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、半導体ウェハ１３の径によって
、この半導体ウェハ１３の縁部に沿って階段状にレーザ
ビームを照射するので、前述の第４図に示したように、
矩形の領域を走査する従来のレーザアニール装置に較べ
て、余分なビーム照射を大幅に減少ささせることができ
、アニール処理に要する時間を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１３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、従来に較べてアニール処理に要する時間を短縮する
ことができ、スループットの向上を図ることができる。

【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図のレーザアニール
装置の走査パタンを説明するための図、第３図は第１図
のレーザアニール装置の走査制御を説明するためのフロ
ーチャート、第４図従来のレーザアニール装置の走査パ
タンを説明するための図である。 １１・・・・・・チャンバ、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・・・
・窓、１２・・−・・・サセプタ、１３・・・・・・半
導体ウェハ、１４・・・・・・反射板、１５・・・・・
・ＪＲクランプ１６ａ・・・・・・主レーザビーム源、
１６ｂ・・・・・・副レーザビーム源、１７ａ・・・・
・・主レーザビーム、１７ｂ・・・・・・副レーザビー
ム、１８．１９．２０．２３・・・・・・反射鏡、１９
ａ、、２０ａ・・・・・・駆動モータ、２１・・・・・
・偏光プリズム、２２・・・・・・シャッタ、２４・・
・・・・走査機構、２４ａ・・・・・・ガルバノミラ−
１２４ａ・・・・・・−軸精密ステージ、２５・・・・
・・制御装置、２６・・・・・・Ｆ−θレンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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
   記高エネルギー線ビームの走査照射を前記被処理物の縁
   部形状に合せて階段状に行うよう構成したことを特徴と
   するビームアニール装置。