JPH03190121A - レーザ再結晶化装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、再結晶化シリコン基板（再結晶５０１（シ
リコン・オン・インシュレータ）基板）を形成するのに
使用されるレーザ再結晶化装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、再結晶化シリコン基板を形成する場合、まず第３
図に示すように、Ｓｉ基板１の上に、層間絶縁膜（例え
ばＳ　ｉ　Ｏ２膜）２と、多結晶シリコン１１１３と、
レーザビームに対する反射防止膜としての絶縁Ｍ５とを
順次設けて、試料基板９を形成する。次に、第２図に示
すように、この試料基板９を底面９ｂを下にして加熱ス
テージ１６に載せて固定し、ステージ１６の温度を数百
℃に保持しながら基板９の表面９ａへ向けて図示しない
レーザビーム発生手段によってレーザビーム１４を照射
する。この状態で加熱ステージ１６を横方向ｌＯ（第２
図中に一→で示す方向）に走査する。そして、レーザビ
ーム４によって基板９の全域にわたって多結晶シリコン
膜３を溶融固化（再結晶）させて再結晶化シリコン基板
を形成するようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上に述べたようにして再結晶化シリコン基板
を形成する場合、レーザビーム４を照射したとき多結晶
シリコン１！３の表面３ａと底面３ｂの間で数℃から数
十℃の温度差が生じる。このため、多結晶シリコン膜３
が溶融状態から固化する時点で表面３ａと底面３ｂとの
間に熱歪みが生じて、再結晶したシリコン膜の結晶方位
がレーザビーム４の走査方向に対して連続的に変化する
という問題がある。このように結晶方位がばらついた再
結晶化シリコン基板を用いてデバイスを形成すると、素
子特性がばらつき、信頼性が損われることになる。

そこで、この発明の目的は、レーザビームの走査方向に
対して、結晶方位の変化を抑制した再結晶化シリコン基
板を形成できるレーザ再結晶化装置を提供することにあ
る。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、この発明は、ステージ上に
置かれ、多結晶シリコン層を含む試料基板へレーザビー
ムを照射して、上記多結晶シリコン層を熔融固化して再
結晶化するレーザ再結晶化装置において、上記試料基板
の表面へ向けて冷却用ガスを噴射するノズルを備えて、
上記基板表面ヘレーザビームを照射しつつ上記ノズルか
ら冷却用ガスを噴射するようにしたことを特徴としてい
る。

く作用〉 試料基板の表面へ向けてノズルから冷却用ガスを噴射す
る場合、基板は表面側から冷却される。

この結果、試料基板内部の多結晶シリコン膜の表面、底
面間でレーザビーム照射によって生じる温度差が低減さ
れる。したがって、試料基板の内部で再結晶化されるシ
リコン膜の結晶方位の回転が抑制される。

〈実施例〉 以下、この発明のレーザ再結晶化装置を図示の実施例に
より詳細に説明する。

第１図に示すように、このレーザ再結晶化装置は、加熱
ステージ６と、レーザビーム発生手段２０と、冷却用ガ
ス噴射ノズル８を備えている。加熱ステージ６は、上部
に載せた試料基板を数百℃の温度に加熱し、温度調節し
て保持することができる。なお、上記試料基板として、
第３図に示したのと同一の試料基板９を使用するものと
する。

レーザビーム発生手段２０は、加熱ステージ６上に載せ
て固定した上記試料基板９の表面９ａへ向けて、略垂直
にレーザビーム４を照射することができる。冷却用ガス
噴射ノズル８は、上記試料基板９の表面９ａの上記レー
ザビーム４が照射される箇所に、例えばＮ、などの冷却
用のガスを噴射するようになっている。

再結晶化を行う場合、まず試料基板９を加熱ステージ６
に載せて固定して、その温度を数百℃に保持する。そし
て、レーザビーム発生手段２０によって基板９の表面９
ａへ向けてレーザビーム４を照射しつつ、噴射ノズル８
から冷却用のガス７を基板９の表面９ａのレーザビーム
４の照射箇所へ吹きつけて、基板表面９ａの温度を数℃
から数十℃低下させる。この状態で加熱ステージ６を横
方向ｌＯに走査し、多結晶シリコン膜３を溶融固化させ
て再結晶化シリコン基板を形成する。このようにした場
合、多結晶シリコン膜３の表面３ａと底面３ｂとの間で
レーザビーム４の照射による温度差を低減することがで
きる。したがって、試料基板９の内部で、シリコン膜３
が多結晶の状態から再結晶する際にレーザビーム４の走
査方向１０に対して結晶方位が変化するのを抑制するこ
とができる。また、この再結晶化シリコン基板を用いて
デバイスを形成したとき、素子特性のばらつきを低減す
ることができ、信頼性を向上させることができる。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明は、ステージ上に置
かれ、多結晶シリコン層を含む試料基板ヘレーザビーム
を照射して、上記多結晶シリコン層を熔融固化して再結
晶化するレーザ再結晶化装置において、上記試料基板の
表面へ向けて冷却用ガスを噴射するノズルを備えて、上
記基板表面ヘレーザビームを照射しつつ上記ノズルから
冷却用ガスを噴射するようにしているので、しｉザビー
ムの走査方向に対して結晶方位の変化を抑制した再結晶
化シリコン基・板を形成することができる。

したがって、この基板を用いて形成されるデバイスの素
子特性のばらつきを低減することができ、信頼性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のレーザ再結晶化装置の構
成を示す図、第２図は従来のレーザ再結晶化装置の構成
を示す図、第３図は再結晶前の試料基板を示す断面図で
ある。 ■・・・シリコン基板、２，５・・・絶縁膜、３・・・
多結晶シリコン膜、 ４・・・レーザビーム、６・・・加熱ステージ、７・・
・冷却用ガス、８・・・冷却用ガス噴射ノズル、９・・
・試料基板、ＩＯ・・・走査方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステージ上に置かれ、多結晶シリコン層を含む試
   料基板へレーザビームを照射して、上記多結晶シリコン
   層を熔融固化して再結晶化するレーザ再結晶化装置にお
   いて、 上記試料基板の表面へ向けて冷却用ガスを噴射するノズ
   ルを備えて、上記基板表面へレーザビームを照射しつつ
   上記ノズルから冷却用ガスを噴射するようにしたことを
   特徴とするレーザ再結晶化装置。