JPH03222324A - Optical beam annealing device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［概要］
種々の気密な雰囲気下において光ビームを用いて半導体
等の試料に対しアニールを行う光ビームアニール装置に
関し、
チェンバーを大きく構成する必要かなく、ガスを用いる
時はその量も少なくて済む光ビームアニール装置を提供
することを目的とし、
気密な雰囲気下において光ビームにより試料のアニール
を行う装置において、上記試料を設置したチェンバーを
、可動ステージ上に設置するように構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] This invention relates to a light beam annealing device that anneals samples such as semiconductors using light beams in various airtight atmospheres, without the need for a large chamber, and when using gas. aims to provide a light beam annealing device that requires a small amount of light beam, and in which the chamber in which the sample is placed is placed on a movable stage in the device that anneals a sample with a light beam in an airtight atmosphere. Configure.
［産業上の利用分野］
本発明は、種々の気密な雰囲気下において光ビームを用
いて半導体等の試料に対しアニールを行う光ビームアニ
ール装置に関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to a light beam annealing apparatus that anneals a sample such as a semiconductor using a light beam in various airtight atmospheres.
本明細書において、「気密な雰囲気」は真空を含むもの
とする。In this specification, "airtight atmosphere" shall include vacuum.
［従来技術］
半導体装置の製造工程には、例えばシリコン基板の表面
を酸化して厚さ１μｍ程度の酸化膜を形威し、その上に
厚さ５０００人程度０ポリシリコン（多結晶Ｓｉ）！Ｉ
！を堆積する工程かある。ポリシリコンはＣＶＤ法（化
学ｇ着法）などで、シリコン基板上に堆積するか、その
ままでは結晶性が悪く、結晶粒か小さい、このため、た
とえば高い導電率を実現てきない。そこで、ポリシリコ
ンを再結晶化して結晶粒を大きくするため、大気以外の
雰囲気中においてレーザビームなどの光ビームを用いて
ポリシリコンを局所的に加熱させて再結晶化アニールす
る光ビームアニールが行われている。[Prior Art] In the manufacturing process of semiconductor devices, for example, the surface of a silicon substrate is oxidized to form an oxide film with a thickness of about 1 μm, and then a layer of polysilicon (polycrystalline Si) with a thickness of about 5000 μm is deposited on top of the oxide film! I
! There is a process of depositing Polysilicon is deposited on a silicon substrate by CVD (chemical deposition) or the like, or as it is, it has poor crystallinity and small crystal grains, and therefore cannot achieve high electrical conductivity, for example. Therefore, in order to recrystallize polysilicon and enlarge the crystal grains, light beam annealing is performed in which polysilicon is locally heated and recrystallized using a light beam such as a laser beam in an atmosphere other than the atmosphere. It is being said.
第３図に従来の技術による光ビームを用いた光ビームア
ニール装置を示す。この図に示すように、従来の技術に
おいては、気密チェンバー１１中に可動ステージ１３を
設置し、その可動ステージ１３の上に試料１６を載置し
ていた。ボールネジ、ガイド部材のような駆動機構１９
も気密チェンバー１１内に設置されていた。ガス導入口
１４からは水素などの雰囲気ガスが導入できる。雰囲気
ガス樽入荊には排気口１５を介して真空排気装置２０に
より気密チェンバー１１内の気体が排気される。その後
、チェンバー１１内に所望の雰囲気を導入する。このよ
うにして、チェンバー１１内は所望の気密な雰囲気で満
たされる。雰囲気ガスを導入せす真空雰囲気としなり、
ガス導入と排気を並行して減圧雰囲気としてもよい、光
ビーム１７は、光照射窓１２を透過して試料１６に照射
される。可動ステージ１３を駆動機ｔａ１９で駆動する
ことにより試料１６を移動させ、光ビームを試料１６上
で走査する。これにより、試料１６の光ビームアニール
が行なわれる。FIG. 3 shows a conventional light beam annealing apparatus using a light beam. As shown in this figure, in the conventional technique, a movable stage 13 is installed in an airtight chamber 11, and a sample 16 is placed on the movable stage 13. Drive mechanism 19 such as a ball screw or guide member
It was also installed in an airtight chamber 11. Atmospheric gas such as hydrogen can be introduced through the gas inlet 14. The gas in the airtight chamber 11 is exhausted from the atmosphere gas barrel by a vacuum exhaust device 20 through an exhaust port 15. After that, a desired atmosphere is introduced into the chamber 11. In this way, the inside of the chamber 11 is filled with the desired airtight atmosphere. A vacuum atmosphere is created by introducing atmospheric gas,
The light beam 17, which may be used to create a reduced pressure atmosphere while introducing and exhausting the gas, passes through the light irradiation window 12 and is irradiated onto the sample 16. The sample 16 is moved by driving the movable stage 13 with a driver ta19, and the light beam is scanned over the sample 16. As a result, the sample 16 is subjected to light beam annealing.
こ発明が解決しようとする課Ｍ″Ｊ
気密チェンバー１１内で可動ステージ１３が移動するの
で、気密チェンバー１１の内径は少なくとも可動ステー
ジ１３のステージ径とステージ移動距離との和よりも大
きくする必要がある。Issue M''J that this invention seeks to solve: Since the movable stage 13 moves within the airtight chamber 11, the inner diameter of the airtight chamber 11 must be at least larger than the sum of the stage diameter of the movable stage 13 and the stage movement distance. be.
また、可動ステージ１３に載置された試料１６はアニー
ルのために、たとえば４００〜５００°Ｃ程度に加熱さ
れるか、この熱の影響を低減するため、通常チェンバー
内の要所には水冷パイプが設けられている。さらに、温
度検出のための怨霊対も設けられている。これらを可動
とするなめにはそれぞれ余分の空間を必要とする。また
、可動ステージ１３用の駆動機構１９もチェンバー内に
設けられている０以上より、気密チェンバー１１の寸法
は大きくなってしまう、たとえば、直径１００１１１１
１程度のウェハのアニールを行うための気密チェンバー
１１の径は７００〜８００ｍｍ程度にもなってしまう。In addition, the sample 16 placed on the movable stage 13 is heated to, for example, 400 to 500°C for annealing, or water cooling pipes are usually installed at important points in the chamber to reduce the influence of this heat. is provided. Furthermore, a pair of vengeful spirits is also provided for temperature detection. Each of these movable licks requires extra space. In addition, the drive mechanism 19 for the movable stage 13 is also provided within the chamber.The dimensions of the airtight chamber 11 are larger than those provided in the chamber, for example, the diameter is 1001111.
The diameter of the airtight chamber 11 for annealing about one wafer ends up being about 700 to 800 mm.
気密チェンバー１１の容積が大きくなると、同じ真空排
気系なら所望の真空度に達するまでの排気時間が長くな
ってスループットか低下し、排気時間が長くなるのを防
ぐには真空排気系に大容量のものか必要となり、また所
望圧力の雰囲気を形成するために必要なガスの量も多く
なり無駄となる。If the volume of the airtight chamber 11 increases, the evacuation time will increase to reach the desired degree of vacuum with the same evacuation system, resulting in a decrease in throughput. In addition, the amount of gas required to form an atmosphere at the desired pressure also increases, resulting in waste.
また、大型の気密チェンバー内に種々の機構を収容する
とアウトカスを抑えにくくなり、清浄な雰囲気を容易に
作ることか難しくなる。Moreover, if various mechanisms are housed in a large airtight chamber, it becomes difficult to suppress outgrowth and it becomes difficult to easily create a clean atmosphere.
本発明の目的は、チェンバーを大きく構成する必要がな
く、カスを用いる時はその量も少なくて済むアニール装
置を提供することである。An object of the present invention is to provide an annealing apparatus that does not require a large chamber and requires only a small amount of waste when used.
本発明の他の目的は、清浄な気密雰囲気を容易に作成す
ることかできるアニール装置を提供することである。Another object of the present invention is to provide an annealing apparatus that can easily create a clean airtight atmosphere.
１課題を解決するための手段〕
本発明によれば、チェンバー内に可動ステージを設置す
るのではなく、可動ステージの上にチェンバーを設置す
る。Means for Solving 1 Problem] According to the present invention, the movable stage is not installed in the chamber, but the chamber is installed on the movable stage.
第１図は本発明の原理説明図であるにの図において、気
密チェンバー１内には試料６か載置しである。気密チェ
ンバー１は可動ステージ３の上に設置されている。可動
ステージ３の駆動に必要な駆動機構９はチェンバーの外
部に設けられている。ガス導入口４からは水素などのカ
スか導入できる。排気口５は真空排気系等に接続され、
気密チェンバー１内が排気される。このようにして、気
密チェンバー１内には所望の気密な雰囲気を形成するこ
とかできる。光ビーム７は、光照射窓２を透過して試ｆ
１６上に照射される。駆動機構９を用いて可動ステージ
３を駆動することにより、光ビームは試料６上を走査す
る。これにより、試料６の光ビームアニールが行なわれ
る。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention. In this figure, a sample 6 is placed in an airtight chamber 1. The airtight chamber 1 is installed on a movable stage 3. A drive mechanism 9 necessary for driving the movable stage 3 is provided outside the chamber. Gas such as hydrogen can be introduced through the gas inlet 4. The exhaust port 5 is connected to a vacuum exhaust system, etc.
The airtight chamber 1 is evacuated. In this way, a desired airtight atmosphere can be created within the airtight chamber 1. The light beam 7 passes through the light irradiation window 2 and
16. By driving the movable stage 3 using the drive mechanism 9, the light beam scans over the sample 6. As a result, the sample 6 is subjected to light beam annealing.
こ作用」
本発明によれば、可動ステージ３の上に気密チェンバー
１を設置しているので、気密チェンバー１は試料６を載
置する大きさがあれば良い、可動ステージ３を駆動する
ための駆動機構９は気密チェンバー１の内部には設ける
必要がない、そのため気密チェンバー１を小さくするこ
とができ、その容積も小さくできる。これにより、気密
チェンバー作成のための費用およびアニール装置の占め
る面積も小さくなる。また、所望の真空度に達するまで
の排気時間も短くなる。さらに、所望の圧力の雰囲気を
形成するために必要なガスの使用量も少なくすることか
できる。According to the present invention, since the airtight chamber 1 is installed on the movable stage 3, the airtight chamber 1 only needs to be large enough to place the sample 6. The drive mechanism 9 does not need to be provided inside the airtight chamber 1, so the airtight chamber 1 can be made smaller and its volume can also be reduced. This also reduces the cost of creating an airtight chamber and the area occupied by the annealing device. Furthermore, the evacuation time required to reach a desired degree of vacuum is also shortened. Furthermore, the amount of gas required to create an atmosphere at a desired pressure can also be reduced.
また、気密チェンバー内に収容するのは、試料の他最少
限のものであり、可動機構を収容する必要はない。この
ため清浄な気密雰囲気を形成することか容易となる。Moreover, what is housed in the airtight chamber is the minimum amount other than the sample, and there is no need to house a movable mechanism. Therefore, it becomes easy to form a clean airtight atmosphere.
Ｅ実施例ユ 第２図は本発明の１実施例によるアニール装置を示す。E Example FIG. 2 shows an annealing apparatus according to one embodiment of the invention.
気密チェンバー１本体はＳＵＳ製とした。直径的１００
１のウェハをアニールするとして、気密チェンバー１の
内径はたとえば１５０１ｎで、高さはたとえば３０Ｉｌ
ｌとした。気密チェンバー１は可動ステージ（ＸＹステ
ージ）３の上に設置されている。可動ステージ３の駆動
に必要なサーボモータ、ポールネジ等の駆動機構９は気
密チェンバー１の外部で可動ステージ３の下部に設けら
れている。気密チェンバー１に載置する試料６としては
、たとえば１μｍの熱酸化膜上に０．５μｍ程度の厚さ
のポリシリコン膜を堆積したＳｉウェハを用いた。カス
導入口４からはフローメータ８で制御された水素カスが
弁を介して導入される。水素ガスの流量は、たとえば１
０５ｃｃｎとする。排気口５はベローズを介して真空排
気系１０に接続され、気密チェンバー１内の気体を排気
する。水素を流しながら排気することによって、気密チ
ェンバー１内は圧力１ ｔｏｒｒの気密な水素雰囲気で
満たされる６
試料に照射される光ビーム７は、レーザ出力１０ＷのＣ
Ｗ（連続波）アルゴンレーザ（Ａｒレーザ）を用いた。The main body of the airtight chamber 1 was made of SUS. Diameter 100
1 wafer, the inner diameter of the airtight chamber 1 is, for example, 1501n, and the height is, for example, 30Il.
It was set as l. The airtight chamber 1 is installed on a movable stage (XY stage) 3. A drive mechanism 9 such as a servo motor and a pole screw necessary for driving the movable stage 3 is provided outside the airtight chamber 1 and below the movable stage 3. As the sample 6 placed in the airtight chamber 1, a Si wafer was used, for example, on which a polysilicon film with a thickness of about 0.5 μm was deposited on a thermal oxide film with a thickness of 1 μm. Hydrogen sludge controlled by a flow meter 8 is introduced from the sludge inlet 4 via a valve. The flow rate of hydrogen gas is, for example, 1
05ccn. The exhaust port 5 is connected to a vacuum exhaust system 10 via a bellows, and exhausts the gas inside the airtight chamber 1. By evacuating hydrogen while flowing, the inside of the airtight chamber 1 is filled with an airtight hydrogen atmosphere with a pressure of 1 torr.6 The light beam 7 irradiated onto the sample is a C
A W (continuous wave) argon laser (Ar laser) was used.
スポット径は約５０μｍである。The spot diameter is approximately 50 μm.
この光ビーム２は、光照射窓２を透過して試料６に照射
される。光照射窓２は、アルゴンレーザに対する透過率
か高くなるような反射防止コーティングの施された石英
ガラスにより構成される。シリコンウェハ上にポリシリ
コン膜を形成した試料６はアニールのため４５０℃に加
熱される。走査速度１５ ｉｎ／ ５ｅｃｃ、ピッチ１
０μｍで可動ステージ３を駆動し、光ビームが加熱され
た試料６上を走査するようにする０以上のような装置で
、試料６の光ビームアニールを行なうことができた。This light beam 2 passes through the light irradiation window 2 and is irradiated onto the sample 6. The light irradiation window 2 is made of quartz glass coated with an antireflection coating that increases the transmittance to the argon laser. Sample 6, in which a polysilicon film is formed on a silicon wafer, is heated to 450° C. for annealing. Scanning speed 15 in/5ecc, pitch 1
Light beam annealing of the sample 6 could be performed using an apparatus such as the above-mentioned device, which drives the movable stage 3 at 0 μm and scans the light beam over the heated sample 6.
なお、上記実施例では光ビームとしてアルゴンレーザを
用いたが、これに限ることなく、例えば赤外線ランプや
高圧水銀灯など、種々の光源による光を用いることかで
きる。基板加熱を光を用いて行うこともできる。また、
上記実施例ではチェンバー内を水素雰囲気としたが、試
料の結晶性か良好になるものであれば他の気体を用いて
も良いし、真空としても良い。Although an argon laser is used as the light beam in the above embodiment, the light beam is not limited to this, and light from various light sources such as an infrared lamp or a high-pressure mercury lamp can be used. Substrate heating can also be performed using light. Also,
In the above embodiment, the inside of the chamber was made into a hydrogen atmosphere, but other gases may be used as long as they improve the crystallinity of the sample, or a vacuum may be used.
以上、実施例に沿って説明したが、本発明はこれらに制
限されるものではない９種々の改良、変更、組み合わせ
などが可能なことは当業者に自明であろう。Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, it will be obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to these and that nine various improvements, changes, combinations, etc. can be made.
［発明の効果コ
以上説明したように、本発明によれば、試料を載置した
気密チェンバーを可動ステージ上に設置しているので、
従来気密チェンバー内にあったステージを可動させるた
めの機構を気密チェンバー内からなくすことができ、そ
れだけ気密チェンバーの容積を小さくすることかできる
。これにより、気密チェンバー作成のための費用を低減
することかでき、気密チェンバー内の気体を排気するた
めの排気時間をみじかくする、ないしは真空排気系の容
量を小さいものにすることができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, since the airtight chamber in which the sample is placed is installed on the movable stage,
The mechanism for moving the stage that was conventionally present in the airtight chamber can be eliminated from the airtight chamber, and the volume of the airtight chamber can be reduced accordingly. This makes it possible to reduce the cost of creating an airtight chamber, reduce the evacuation time for evacuating the gas in the airtight chamber, or reduce the capacity of the vacuum evacuation system.
また、気密チェンバーか軽くなり、作成および取扱いに
要する手間が軽減する。In addition, the airtight chamber is lighter, reducing the effort required to create and handle it.
さらに、アニール装置全体の占める面積か小さくなる。Furthermore, the area occupied by the entire annealing device becomes smaller.
また、所望の圧力の雰囲気を形成するために必要なガス
の使用量も少なくすることができる。Furthermore, the amount of gas required to form an atmosphere at a desired pressure can also be reduced.
また、気密チェンバー内に可動機構がなく、露出表面積
も小さいので清浄な気密雰囲気を作りやすい。Additionally, there is no moving mechanism within the airtight chamber and the exposed surface area is small, making it easy to create a clean airtight atmosphere.
第１図は本発明の原理説明図、
第２図は本発明の実施例によるアニール装置を示す図、
第３図は従来の技術によるアニール装置を示す図である
。
気密チェンバー
光照射窓
可動ステージ
カス樽入口
排気口
試料
光ビーム
フローメータ
駆動機構
真空排気系
１０：真空排気系
実施例
第２図
第３図FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an annealing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing an annealing apparatus according to a conventional technique. Airtight chamber Light irradiation window Movable stage Waste barrel inlet Exhaust port Sample light beam Flow meter Drive mechanism Vacuum exhaust system 10: Example of vacuum exhaust system Fig. 2 Fig. 3
Claims (1)
６）のアニールを行う装置において、 上記試料（６）を設置したチェンバー（１）を、可動ス
テージ（３）上に設置することを特徴とする光ビームア
ニール装置。(1) The sample (
6) A light beam annealing apparatus characterized in that the chamber (1) in which the sample (6) is placed is placed on a movable stage (3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1700690A JPH03222324A (en) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Optical beam annealing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1700690A JPH03222324A (en) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Optical beam annealing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03222324A true JPH03222324A (en) | 1991-10-01 |
Family
ID=11931918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1700690A Pending JPH03222324A (en) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Optical beam annealing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03222324A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999031719A1 (en) * | 1997-12-17 | 1999-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method of producing the same, apparatus for producing the same, semiconductor device and method of producing the same |
| JP2004140399A (en) * | 2003-12-24 | 2004-05-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of forming thin-film transistor |
-
1990
- 1990-01-26 JP JP1700690A patent/JPH03222324A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999031719A1 (en) * | 1997-12-17 | 1999-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method of producing the same, apparatus for producing the same, semiconductor device and method of producing the same |
| US6528397B1 (en) | 1997-12-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method of producing the same, apparatus for producing the same, semiconductor device and method of producing the same |
| US6806498B2 (en) | 1997-12-17 | 2004-10-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method and apparatus for producing the same, and semiconductor device and method of producing the same |
| JP2004140399A (en) * | 2003-12-24 | 2004-05-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of forming thin-film transistor |
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