JPH03173425A - レーザアニール装置 - 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】 〔ヰ既　　要〕 ＳＯＩ基板の単結晶Ｓｉ層形成に適用されるレーザアニ
ール装置に関し、 従来のステージ往復運動に代る基板のステージ移動方法
のレーザアニール装置を提供してレーザ光軌跡蛇行の低
減およびレーザアニール処理時間の短縮を図ることを目
的とし、 基板上にレーザ光を走査してアニール処理を施こすレー
ザアニール装置において、前記基板を搭載した多数枚の
ステージが環状に連結されかつ１回の走査が固定したレ
ーザ光に対して一方向（Ｘ方向）の直線となるように前
記ステージを周動させるステージ駆動装置と、次回の走
査のためにレーザ光装置および前記ステージ駆動装置を
相対的に前記直線走査方向と直角方向（Ｘ方向）へ微動
させる駆動器とを備えているように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、アニール装置、より詳しくは、レーザアニー
ル装置に関する。

本発明を、Ｓ　０１　（ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　１ｎｓ
ｕｌａｔｏｒ）基板の３１半導体層を多結晶Ｓｉから単
結晶Ｓ１にするのに適用することが、特に、好ましい。

〔従来の技術〕

ＳＯＩ基板の製造において、絶縁基板上の全面に形成し
た多結晶Ｓｉ層を単結晶化するだめのレーザアニールを
行なう際に、第５図に示すように、レーザ光１が基板（
ウェハ）２上を走査するように１咳基板２を移動させて
いる。この場合の基（反移動は、基板２を搭載している
χ−Ｙステージ（図示せず）をＸ方向に往復運動させ、
かつＸ方向に直角なＹ方向に間欠的に移動く間欠運動）
させることによって行なわれている。このために、往復
運動では減速、停止、加速という端行程運動を行なうこ
とになり、走査が不安定となって、第６図に示すような
蛇行を生じやすくなる。したがって、基板２上の所定面
積をすきまなくレーザアニールするためには、レーザ光
幅に蛇行を考５慮したピッチ（Ｙ方向移動）での走査と
する必要がある。このときのピッチは蛇行が無い場合よ
りも小さくなり、それだけ全面走査に時間が長くかかる
。さらに、減速、停止、加速のために、レーザアニール
処理時間は全体として長いものとなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、Ｘ−Ｙステージの往復運動による減速、停止、
加速の端行程運動をなくせば、レーザ光軌跡の蛇行を減
少しかつレーザアニール処理時間を短縮することが可能
になる。

本発明の目的は、従来のステージ往復運動に代る基板の
ステージ移動方法のレーザアニール装置を提供してレー
ザ光軌跡蛇行の低減およびレーザアニール処理時間の短
縮を図ることである。

〔課題を解決するだめの手段〕

上述の目的が、基板上にレーザ光を走査してアニール処
理を施こずレーザアニール装置において、前記基板を搭
載した多数枚のステージがエンドレス的に連結されかつ
１回の走査が固定したレーザ光に対して一方向（Ｘ方向
）の直線となるように前記ステージを周動させるステー
ジ駆動装置と、次回の走査のためにレーザ光装置および
前記ステージ駆動装置を相対的に前記直線走査方向と直
角方向（Ｙ方向）へ微動させる駆動器とをｌｉｔえてい
ることを特徴とするレーザアニール装置によって達成さ
れる。

〔作　用〕

本発明のレーザアニール装置では、基板塔載の多数枚ス
テージをエンドレス的に（環状的に）連結して周動させ
るステージ駆動装置を設け、該ステージ駆動装置によっ
て動かされる個々のステージが移動しない（固定した）
レーザ光に対して一方向（Ｘ方向）直線的に次々とレー
ザ光照射を受けるように移動するので、従来の往復運動
での減速、停止、加速がなく、一定速度にてアニール処
理を行なうことができる。また、Ｘ方向に対して直角の
Ｙ方向へ微動させる駆動器が上述のステージ駆動装置か
又はレーザ光装置のいずれかに設けろれており、多数枚
ステージが一周したところでレーザ光幅よりも少し短か
いピッチにていずれかを移ｖＪ（微動）させてレーザ走
査をずらし全面を走査することができる。なお、レーザ
光装置はレザ発振器と、ミラーと、集光用レンズと、こ
れらを固定担持している支持体とからなり、レーザ光を
基板上の所定位置にて焦点がくるように設置されている
。レーザ光装置のほうがステージ駆動装置よりも構造が
簡単でかつ軽量であるので、レーザ光装置をＹ方向へ微
動させるのが好ましい。

ミラーを微動回転させてレーザ光をＹ方向へ動かすこと
が考えられるが、それに対応して集光用レンズを微妙に
焦点を合わせるべく動かす必要があり、その調整がむず
かしいので、レーザ光路は固定されてミラーの回転微動
は行なわれない。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施態様例によって
、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図に示すように、絶縁基板上に多結晶Ｓｉ層が全面
に形成されたＳ○■用基板基板１１れぞれ搭載した複数
枚（例えば、１３枚）ステージ１２が相互に連結されて
いる。この場合には、長方形軌道上を時計回りにステー
ジ１２が移動するようにステ−ジ駆動装置（図示せず）
が設けられている。

本発明では、レーザ光１４の照射に対して一方向（Ｘ方
向）直線のレーザ光走査（軌跡）となるように各ステー
ジ１２を移動させる必要があり、第１図での少なくとも
ステージ１２Ａ、１２Ｂおよび１２ＣはＸ方向にそのま
ま真っ直ぐに移動する。同時に、ステージ１２全体が閉
軌道で回転（周動）する。

そして、第２図に示すように、ステージ移動平面より高
い位置に、レーザ光装置１３が配列されて、レーザ光１
４がレーザ発振器１５から発振され、ミラー１６で下方
へ反射され、レンズ１７にて集光されてＳＯＩ用基板基
板１１上点を結ぶようになっている。

レーザ発振器１５、ミラー１６およびレンズ１７は支持
体１８に設定した関係で固定されており、この場合に、
支持体１８がＹ方向（Ｘ方向と直角な方向）に微動（例
えば、約４０声）するようにスライド機構の駆動器（図
示せず）が設けられている。なお、レーザ光装置１３で
なく、ステージ駆動装置をＹ方向に微動させてもよい。

またレーザ光照射系のミラー１６とレンズ１７を一体化
して微動させてもよい。

例えば、次の条件にて第１図および第２図に示したレー
ザアニール装置を操作してＳＯＩ用基板基板１１結晶Ｓ
ｉ層を単結晶Ｓ１層にすることができる。

レーザニ連続発振アルゴンレーザ レーザ゛出カニ１０Ｗ 照射スポット径：５０廂 走査速度（ステージ移動速度）　　：　　１５０ｍｍ／
ｓ走査ピッチ（Ｙ方向）：２０ＪＩＩｎ 雰囲気：大気中ガス 基板加熱方法：赤外線ランプ加熱 基板加熱温度：５００℃ レーザアニール時（照射時）は一定速度の直線状レーザ
光走査となるので、従来方法のようなレーザ光軌跡の蛇
行はほとんどなく、アニール処理時間もまとめて複数枚
（１３枚）同時に処理できて１枚当りの時間は従来方法
と比べて１／３〜１７２程度に短かくなる。

なお、レーザアニール処理基板から次の基板をアニール
処理するまでの間、レーザ光は連続発振されているので
、基板塔載ステージ１２およびステージ１２のないとき
にはレーザアニール装置部材を照射することになる。基
板以外へのレーザ光照射は、基板表面に焦点が合うよう
になっているので、レーザパワーは低下しており、ステ
ージおよび装置部材の溶解やトラブルを招く加熱とはな
らない。

実際には、アルミナ製ステージを変色させる程度でステ
ージにダメージを与えることはない。ステージの変色を
防止するのであれば、レーザ光路の途中にシャークを設
けてレーザ光の０Ｎ１０ＦＦ制御を行なうことも可能で
ある。

実施例２ 第３図および第４図に示すように、レーザ光装置１３は
同じで、ステージ駆動装置を第１図の水平タイプから鉛
直タイプに変更したレーザアニール装置とすることもで
きる。

この場合に、基板１１を搭載したステージ１２は円形に
近い閉軌道上を移動（図面上反時計回り移動）するよう
に複数枚（例えば、１０枚）連続的に連結しである。レ
ーザ光１４の当るステージ１２Ｄを少なくとも照射期間
はＸ方向にかつ水平に移動させる必要があるので、ステ
ージ移動軌道を完全な円形とすることはできない。この
ことはステージ駆動装置に直線誘導ガイドを設けかつ各
ステージに弾性体による位置合せ余裕を持たせることに
よって所望の移動軌道を形成することができる。

実施例１にて説明したレーザアニール条件にて同様にし
て多結晶Ｓ１層の単結晶化でき、ＳＯＩ基板を製造する
ことができる。この場合には、実施例１と比べて装置自
体の設置面積を低減できるメリットがある。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、レーザアニールのレ
ーザ走査での基板（すなわち、ステージ）の移動方式が
従来の往復運動に代わる一定速度の直線運動となって、
ステージ移動に無理がなく蛇行がほぼ防止できかつ処理
時間も短縮できて装置のスループ７）を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るレーザアニール装置の概略斜図
であり、 第２図は、第１図の線■−■での断面図であり、第３図
は、本発明に係る別の態様のレーザアニール装置の概略
斜視図であり、 第４図は、第３図の装置の側面図であり、第５図は、従
来のレーザアニールの走査を説明する基板とレーザ光と
の斜視図であり、第６図は、１／−ザ光蛇行軌跡の説明
図である。 １１・・・基板、　　　　　　　１２・・・ステージ、
１３・・・レーザ光装置、　　１４・・・レーザ光、１
６・・・ミラー　　　　　　１８・・・支持体。 本発明の別懇様のレーザア 第３図 小装置概略斜視図 ５ 第３図の概略側面図 第４図 本発明のレ ザアニール装置の概略斜視図 １１　図 従来のレ ザアニールの走査の説明図 第５図 レーザ光幅

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上にレーザ光を走査してアニール処理を施こす
   レーザアニール装置において、前記基板を搭載した多数
   枚のステージが環状に連結されかつ１回の走査が固定し
   たレーザ光に対して一方向（Ｘ方向）の直線となるよう
   に前記ステージを周動させるステージ駆動装置と、次回
   の走査のためにレーザ光装置および前記ステージ駆動装
   置を相対的に前記直線走査方向と直角方向（Ｙ方向）へ
   微動させる駆動器とを備えていることを特徴とするレー
   ザアニール装置。