JPH0250838B2 - - Google Patents
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- JPH0250838B2 JPH0250838B2 JP60074370A JP7437085A JPH0250838B2 JP H0250838 B2 JPH0250838 B2 JP H0250838B2 JP 60074370 A JP60074370 A JP 60074370A JP 7437085 A JP7437085 A JP 7437085A JP H0250838 B2 JPH0250838 B2 JP H0250838B2
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- laser beam
- reflection surface
- reflecting mirror
- diffused reflection
- irradiation device
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- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 1
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lasers (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体などの被加工物にレーザ光
を走査しながら照射して、加熱溶解などの加工を
行なうためのレーザ光照射装置に関するものであ
る。
を走査しながら照射して、加熱溶解などの加工を
行なうためのレーザ光照射装置に関するものであ
る。
近年、高速、高密度の半導体装置を実現するた
めに、絶縁物の上に単結晶の半導体層を形成し、
この半導体層に素子を作成することが試みられて
おり、この絶縁物上に単結晶の半導体層を形成す
る方法として従来、細く絞つたレーザ光を走査し
ながら、400℃程度に加熱された半導体層に照射
し、これにより該半導体層を溶融して単結晶化さ
せるという方法がある。
めに、絶縁物の上に単結晶の半導体層を形成し、
この半導体層に素子を作成することが試みられて
おり、この絶縁物上に単結晶の半導体層を形成す
る方法として従来、細く絞つたレーザ光を走査し
ながら、400℃程度に加熱された半導体層に照射
し、これにより該半導体層を溶融して単結晶化さ
せるという方法がある。
そして上記半導体層を溶融するためのレーザ光
照射装置として、従来、第２図に示す装置があつ
た。第２図において、１はレーザ発振器、２は直
径数十μｍに絞られたレーザ光、３は半導体基
板、４は該半導体基板３を支え、かつ加熱する支
持台である。５及び６はガルバノメータが取付け
られた反射鏡で、それぞれｘ方向と、これに垂直
なｙ方向に回転できるようになつている。
照射装置として、従来、第２図に示す装置があつ
た。第２図において、１はレーザ発振器、２は直
径数十μｍに絞られたレーザ光、３は半導体基
板、４は該半導体基板３を支え、かつ加熱する支
持台である。５及び６はガルバノメータが取付け
られた反射鏡で、それぞれｘ方向と、これに垂直
なｙ方向に回転できるようになつている。
次に動作について説明する。
第３図は半導体層の単結晶化の機構を説明する
ためのもので、第３図ａは試料の平面図、同図ｂ
はその断面図である。第３図において、３１は半
導体基板３の基部、３２は絶縁膜、３３は多結晶
又は非晶質のシリコン膜、３４は厚さ500Åの窒
化シリコン膜であり、この窒化シリコン膜３４
は、幅5μｍ、間隔10μｍでストライプ状にパター
ニングされている。
ためのもので、第３図ａは試料の平面図、同図ｂ
はその断面図である。第３図において、３１は半
導体基板３の基部、３２は絶縁膜、３３は多結晶
又は非晶質のシリコン膜、３４は厚さ500Åの窒
化シリコン膜であり、この窒化シリコン膜３４
は、幅5μｍ、間隔10μｍでストライプ状にパター
ニングされている。
上記従来装置では、反射鏡５が、レーザ光２が
半導体基板３上でｘ方向に数十cm／secの速さで
走査されるように回転し、また半導体基板３上で
レーザ光２が一回のｘ方向の走査を終了すると、
反射鏡６が、レーザ光２がｙ方向に数十μｍ動く
ように回転し、次のｘ方向の走査のために反射鏡
５の回転が始まる。このようにして、支持台４上
の半導体基板３の全面にわたつてレーザ光が照射
され、半導体層が加熱溶融され、該溶融部分が固
化する際に単結晶化が行なわれる。
半導体基板３上でｘ方向に数十cm／secの速さで
走査されるように回転し、また半導体基板３上で
レーザ光２が一回のｘ方向の走査を終了すると、
反射鏡６が、レーザ光２がｙ方向に数十μｍ動く
ように回転し、次のｘ方向の走査のために反射鏡
５の回転が始まる。このようにして、支持台４上
の半導体基板３の全面にわたつてレーザ光が照射
され、半導体層が加熱溶融され、該溶融部分が固
化する際に単結晶化が行なわれる。
上記単結晶化について第３図を用いて詳述すれ
ば、連続発振のArレーザ光を同図ａに矢印で示
した方向に、つまり窒化シリコン膜３４と平行に
走査しながら照射して、シリコン膜３３を溶融、
再結晶化させるわけであるが、この際、厚さ500
Åの窒化シリコン膜３４は波長4880ÅのArレー
ザ光の反射防止膜として働くので、シリコン膜３
３の窒化シリコン膜３４直下部分の温度は、窒化
シリコン膜３４の無い部分の温度より高くなる。
レーザ光の照射終了後、シリコン膜３３は固化を
始めるが、この場合該固化は、窒化シリコン膜３
４の無い部分から始まり、次第に窒化シリコン膜
３４の直下部分に及ぶ。この場合、固化、再結晶
化は、シリコン膜３３の窒化シリコン膜３４の無
い部分の中央部から連続して起こるため、この窒
化シリコン膜３４の無い部分のシリコン膜３３が
単結晶化される。
ば、連続発振のArレーザ光を同図ａに矢印で示
した方向に、つまり窒化シリコン膜３４と平行に
走査しながら照射して、シリコン膜３３を溶融、
再結晶化させるわけであるが、この際、厚さ500
Åの窒化シリコン膜３４は波長4880ÅのArレー
ザ光の反射防止膜として働くので、シリコン膜３
３の窒化シリコン膜３４直下部分の温度は、窒化
シリコン膜３４の無い部分の温度より高くなる。
レーザ光の照射終了後、シリコン膜３３は固化を
始めるが、この場合該固化は、窒化シリコン膜３
４の無い部分から始まり、次第に窒化シリコン膜
３４の直下部分に及ぶ。この場合、固化、再結晶
化は、シリコン膜３３の窒化シリコン膜３４の無
い部分の中央部から連続して起こるため、この窒
化シリコン膜３４の無い部分のシリコン膜３３が
単結晶化される。
ところが、従来のレーザ光照射装置は通常ガウ
ス型の、中心部が強く周辺部が弱いという強度分
布を持つため、レーザ光を照射した場合、シリコ
ン膜３３の窒化シリコン膜３４直下部分におい
て、その温度が窒化シリコン膜３４の無い部分よ
り高くならない部分が発生し、その結果、単結晶
化しない部分が発生するという問題点があつた。
ス型の、中心部が強く周辺部が弱いという強度分
布を持つため、レーザ光を照射した場合、シリコ
ン膜３３の窒化シリコン膜３４直下部分におい
て、その温度が窒化シリコン膜３４の無い部分よ
り高くならない部分が発生し、その結果、単結晶
化しない部分が発生するという問題点があつた。
この発明は上記のような従来の問題点を解消す
るためになされたもので、レーザ光の走査によつ
てレーザ光の強度分布を容易に平坦にすることが
でき、シリコン膜の反射防止膜のない全ての領域
にわたつて単結晶化できるレーザ光照射装置を得
ることを目的とする。
るためになされたもので、レーザ光の走査によつ
てレーザ光の強度分布を容易に平坦にすることが
でき、シリコン膜の反射防止膜のない全ての領域
にわたつて単結晶化できるレーザ光照射装置を得
ることを目的とする。
この発明に係るレーザ光照射装置は、レーザ光
の光路中に、レーザ光の中心部の強度を低下させ
る乱反射面を有する反射鏡又はレンズを挿入した
ものである。
の光路中に、レーザ光の中心部の強度を低下させ
る乱反射面を有する反射鏡又はレンズを挿入した
ものである。
この発明におけるレーザ光照射装置では、乱反
射面を有する反射鏡又はレンズは、レーザ光が反
射する際、又は通過する際、その乱反射面にあた
つた光を中心部の強度が低下するよう乱反射さ
せ、レーザ光の走査時の強度分布を平坦にする。
射面を有する反射鏡又はレンズは、レーザ光が反
射する際、又は通過する際、その乱反射面にあた
つた光を中心部の強度が低下するよう乱反射さ
せ、レーザ光の走査時の強度分布を平坦にする。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図ａはこの発明の一実施例によるレーザ
光照射装置の模式図を示し、図において、１はレ
ーザ光発振器、２は直径数十μｍに絞られたレー
ザ光、３は半導体基板、４は半導体基板３を支
え、かつ加熱する支持台、５及び６はガルバノメ
ータが取付けられた反射鏡で、それぞれｘ方向と
ｙ方向に回転してレーザ光２を半導体基板３上に
て走査することができるようになつている。
る。第１図ａはこの発明の一実施例によるレーザ
光照射装置の模式図を示し、図において、１はレ
ーザ光発振器、２は直径数十μｍに絞られたレー
ザ光、３は半導体基板、４は半導体基板３を支
え、かつ加熱する支持台、５及び６はガルバノメ
ータが取付けられた反射鏡で、それぞれｘ方向と
ｙ方向に回転してレーザ光２を半導体基板３上に
て走査することができるようになつている。
そして７は乱反射面を有する反射鏡で、第１図
ｂは上記反射鏡７の平面図を示し、７１は乱反射
面の領域で、該乱反射面７１以外の領域は平坦な
面である。また乱反射面７１の形状はその長軸が
短軸の√２（＝１／cos45゜）倍の楕円である。ま
た反射鏡７はレーザ光２に対し45゜の角度をなす
よう装置内に固定されている。
ｂは上記反射鏡７の平面図を示し、７１は乱反射
面の領域で、該乱反射面７１以外の領域は平坦な
面である。また乱反射面７１の形状はその長軸が
短軸の√２（＝１／cos45゜）倍の楕円である。ま
た反射鏡７はレーザ光２に対し45゜の角度をなす
よう装置内に固定されている。
次に作用効果について説明する。
第１図ａにおいて、レーザ発振器１から発振し
たレーザ光２は45゜の角度をなして反射鏡７に入
射する。レーザ光２はその中心が反射鏡７の乱反
射面７１の中心と一致するように、かつ乱反射面
７１より大きくなるように調整されており乱反射
面７１に入射したレーザ光２の中心部の光は散乱
され、そのため該中心部の光は半導体基板３には
倒達せず、半導体基板３に到達するのは、レーザ
光２の周辺部の乱反射面にあたつていない部分だ
けとなる。このようなレーザ光２を第３図に示す
ような構造を持つ基板３に走査しながら照射す
る。するとレーザ光２の中で強度の強い中心部の
光は散乱されて半導体基板３に到達しないため、
またレーザ光２は走査されているため、該レーザ
光２の走査方向に垂直な方向の実効的な強度分布
は平坦になる。その結果、このレーザ光２が照射
されるシリコン層３３の温度分布は、反射防止膜
としての窒化シリコン膜３４によつて正確に制御
することが可能となり、すべての領域にわたつて
単結晶シリコン膜を成長させることができる。
たレーザ光２は45゜の角度をなして反射鏡７に入
射する。レーザ光２はその中心が反射鏡７の乱反
射面７１の中心と一致するように、かつ乱反射面
７１より大きくなるように調整されており乱反射
面７１に入射したレーザ光２の中心部の光は散乱
され、そのため該中心部の光は半導体基板３には
倒達せず、半導体基板３に到達するのは、レーザ
光２の周辺部の乱反射面にあたつていない部分だ
けとなる。このようなレーザ光２を第３図に示す
ような構造を持つ基板３に走査しながら照射す
る。するとレーザ光２の中で強度の強い中心部の
光は散乱されて半導体基板３に到達しないため、
またレーザ光２は走査されているため、該レーザ
光２の走査方向に垂直な方向の実効的な強度分布
は平坦になる。その結果、このレーザ光２が照射
されるシリコン層３３の温度分布は、反射防止膜
としての窒化シリコン膜３４によつて正確に制御
することが可能となり、すべての領域にわたつて
単結晶シリコン膜を成長させることができる。
なお、上記実施例では反射鏡７の乱反射面７１
を長軸が短軸の√２倍の楕円とし、又反射鏡７を
レーザ光２に対して45゜の角度に置いたが、本発
明では反射鏡のレーザ光に対する角度は何度であ
つてもよく、また乱反射面の形状は、レーザビー
ムの中心部の強度を低下できる形状であればどの
ような形であつても同様の効果を奏する。
を長軸が短軸の√２倍の楕円とし、又反射鏡７を
レーザ光２に対して45゜の角度に置いたが、本発
明では反射鏡のレーザ光に対する角度は何度であ
つてもよく、また乱反射面の形状は、レーザビー
ムの中心部の強度を低下できる形状であればどの
ような形であつても同様の効果を奏する。
また、上記実施例では乱反射面を反射鏡に形成
したが、レーザ光の光路中に存在するレーザ光の
ビーム径を変化させるためのレンズに設けても同
様の効果を奏する。
したが、レーザ光の光路中に存在するレーザ光の
ビーム径を変化させるためのレンズに設けても同
様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係るレーザ光照射装
置によれば、レーザ光の中心部の強度を低下させ
るための乱反射面を有する反射鏡またはレンズを
レーザ光の光路中に挿入したので、レーザ光の走
査によつてレーザ光の強度分布を実効的に平坦化
させることができ、すべての領域にわたつて単結
晶シリコン膜を成長させることができる効果があ
る。
置によれば、レーザ光の中心部の強度を低下させ
るための乱反射面を有する反射鏡またはレンズを
レーザ光の光路中に挿入したので、レーザ光の走
査によつてレーザ光の強度分布を実効的に平坦化
させることができ、すべての領域にわたつて単結
晶シリコン膜を成長させることができる効果があ
る。
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ光照
射装置を示す図で、第１図ａは外観模式図、第１
図ｂはその乱反射面を有する反射鏡の平面図、第
２図は従来のレーザ光照射装置を示す外観模式
図、第３図はレーザ光照射による半導体基板の単
結晶化を説明するためのもので、第３図ａは試料
の平面図、第３図ｂはその断面図である。 図において、１はレーザ光発振器、２はレーザ
光、３は半導体基板、５，６は反射鏡、７は乱反
射面を有する反射鏡、７１は乱反射面である。 なお図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。
射装置を示す図で、第１図ａは外観模式図、第１
図ｂはその乱反射面を有する反射鏡の平面図、第
２図は従来のレーザ光照射装置を示す外観模式
図、第３図はレーザ光照射による半導体基板の単
結晶化を説明するためのもので、第３図ａは試料
の平面図、第３図ｂはその断面図である。 図において、１はレーザ光発振器、２はレーザ
光、３は半導体基板、５，６は反射鏡、７は乱反
射面を有する反射鏡、７１は乱反射面である。 なお図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルゴンガスレーザ光を走査して被加工物に
照射し、加熱溶解等の処理を行なうレーザ光照射
装置において、 レーザ光発振器から対象物までのレーザ光の光
路中に配設された反射鏡またはレンズの一部又は
全部にレーザ光の中心部の強度を低下させるため
の乱反射面が形成されていることを特徴とするレ
ーザ光照射装置。 ２ 上記反射鏡またはレンズの乱反射面の形状
が、該反射鏡により反射される、あるいはレンズ
を通過するレーザ光の軸線を中心とする円形部分
が乱反射されるような形状になつていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ光照
射装置。 ３ 上記反射鏡またはレンズの乱反射面の形状
が、長軸が短軸の√２倍の楕円であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ光照射
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60074370A JPS61234088A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | レ−ザ光照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60074370A JPS61234088A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | レ−ザ光照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61234088A JPS61234088A (ja) | 1986-10-18 |
| JPH0250838B2 true JPH0250838B2 (ja) | 1990-11-05 |
Family
ID=13545203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60074370A Granted JPS61234088A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | レ−ザ光照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61234088A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5878455A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-05-12 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS5893222A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-02 | Toshiba Corp | 半導体単結晶膜の製造方法 |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP60074370A patent/JPS61234088A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5878455A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-05-12 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS5893222A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-02 | Toshiba Corp | 半導体単結晶膜の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61234088A (ja) | 1986-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |