JPH04216614A - Laser beam irradiation device - Google Patents
Laser beam irradiation deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を用いて加工を
行うレーザ光照射装置に関し、特に半導体装置の製造に
適用するレーザ光照射装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam irradiation device for processing using laser light, and more particularly to a laser beam irradiation device applied to the manufacture of semiconductor devices.
【0002】0002
【従来の技術】従来より絶縁体上に単結晶半導体層を形
成する、いわゆるSOI(Silicon OnIns
ulator) 技術が開発されている。なかでも絶縁
体上に堆積された多結晶シリコンを細く絞られたレーザ
光により溶融し単結晶化させるレーザアニール技術は、
処理中の半導体基板の温度を低く保つことができるため
、3次元回路素子のSOI形成技術として開発されてい
る。さらにレーザアニール技術はイオン注入された不純
物の活性化やレーザ光を用いて半導体基板上に選択的に
成膜を行うレーザCVD(化学的気相成長法)技術など
にも応用されている。[Prior Art] So-called SOI (Silicon OnIns), which forms a single crystal semiconductor layer on an insulator, has conventionally been used.
ulator) technology has been developed. Among these, laser annealing technology, which melts polycrystalline silicon deposited on an insulator using narrowly focused laser light and turns it into a single crystal, is
Since it is possible to keep the temperature of the semiconductor substrate low during processing, it has been developed as an SOI formation technology for three-dimensional circuit elements. Furthermore, laser annealing technology is also applied to activation of ion-implanted impurities and laser CVD (chemical vapor deposition) technology, which selectively forms a film on a semiconductor substrate using laser light.
【0003】従来のレーザアニール装置のブロック図を
図2に示す。図2において、1は20W出力のアルゴン
イオンレーザ発振器(以下、レーザと称する)、2はレ
ーザ光の光路上に設けられた光遮断シャッタ(以下、シ
ャッタと称する)で、2bは鏡回転式で約20度の角度
を回転させるのに10msecしかかからないガルバノ
スキャナである。また2aはガルバノスキャナ2bによ
り反射されたレーザ光を吸収し、強制冷却で冷却する冷
却部であって、黒色アルマイト処理したAl製ヒートシ
ンクからなり、レーザ1から発振したレーザ光を高速を
オン,オフすることができる。3はシャッタ2により遮
断されなかったレーザ光の径を3倍程度に拡大し、処理
する際のレーザ光のビーム径を絞りやすくするために存
在するビームエキスパンダであり、2枚のレンズで構成
されている。4a〜4dは固定式鏡である。5はλ/2
波長板であり、これを光軸として回転させることにより
、通過するレーザ光のパワーを調節する。6はガルバノ
スキャナであり、レーザ光をλ方向に走査するための回
転ミラーである。7はfθレンズであり、レーザ光を5
0μm〜100μmのビーム径に絞り、かつX方向の走
査によってそのビーム径や走査速度が変化しないように
設定されたレンズである。8はガルバノスキャナ6とf
θレンズ7とが設置されたステージであり、Y軸方向に
移動可能な1軸精密ステージである。9は半導体ウェハ
、10は半導体ウェハ9を保持する設置台であり、通常
、半導体ウェハ9は設置台10に真空チャックによって
保持されている。11は赤外線ランプであり、設置台1
0に保持された半導体ウェハ9を400〜500℃の温
度に加熱するために設けられている。12は半導体ウェ
ハ9,設置台10,赤外線ランプ11を囲むチャンバで
あり、チャンバ12の中にはN2 ガス導入管13が設
けられ、半導体ウェハ9の表面がレーザ光照射時に酸化
しないようにチャンバ12内をN2 雰囲気で満たすよ
うにしている。FIG. 2 shows a block diagram of a conventional laser annealing apparatus. In FIG. 2, 1 is a 20W output argon ion laser oscillator (hereinafter referred to as a laser), 2 is a light blocking shutter (hereinafter referred to as a shutter) provided on the optical path of the laser beam, and 2b is a rotating mirror type. It is a galvano scanner that takes only 10 msec to rotate through an angle of about 20 degrees. Further, 2a is a cooling unit that absorbs the laser beam reflected by the galvano scanner 2b and cools it by forced cooling, and is made of an aluminum heat sink treated with black alumite, and turns the laser beam oscillated from the laser 1 on and off at high speed. can do. 3 is a beam expander that exists to expand the diameter of the laser beam that was not blocked by the shutter 2 to about 3 times, making it easier to narrow down the beam diameter of the laser beam during processing, and is composed of two lenses. has been done. 4a to 4d are fixed mirrors. 5 is λ/2
It is a wavelength plate, and by rotating it as an optical axis, the power of the laser light passing through it is adjusted. 6 is a galvano scanner, which is a rotating mirror for scanning the laser beam in the λ direction. 7 is an fθ lens, which directs the laser beam to 5
This lens focuses the beam to a diameter of 0 μm to 100 μm, and is set so that the beam diameter and scanning speed do not change due to scanning in the X direction. 8 is galvano scanner 6 and f
This is a stage on which a θ lens 7 is installed, and is a single-axis precision stage movable in the Y-axis direction. 9 is a semiconductor wafer, and 10 is a stand for holding the semiconductor wafer 9. Usually, the semiconductor wafer 9 is held on the stand 10 by a vacuum chuck. 11 is an infrared lamp, and installation stand 1
It is provided to heat the semiconductor wafer 9 held at zero temperature to a temperature of 400 to 500°C. Reference numeral 12 denotes a chamber that surrounds the semiconductor wafer 9, the installation stand 10, and the infrared lamp 11. Inside the chamber 12, an N2 gas introduction pipe 13 is provided to prevent the surface of the semiconductor wafer 9 from being oxidized during laser beam irradiation. The inside is filled with N2 atmosphere.
【0004】次に動作について説明する。レーザ1から
発振したレーザ光は、ビームエキスパンダ3により直径
10mm程度のビームに拡げられ、λ/2波長板5によ
って適当なパワーに調整されたあと、ガルバノスキャナ
6に導かれる。ガルバノスキャナ6で反射されたレーザ
光はfθレンズ7によって直径100μmに絞られ50
0℃に加熱された半導体ウェハ9に照射される。ガルバ
ノスキャナ6の回転により、レーザ光は半導体ウェハ9
の決められた領域においてX方向に走査される。1回の
走査が終了するとシャッタ2が閉じられる(ガルバノシ
ャッタ2bが回転し、レーザ光を冷却部2aに当て光路
を遮断する)。シャッタ2が作動し、レーザ光を遮断し
ている間にガルバノスキャナ6は走査の最初の位置に戻
され、ステージ8がY方向に80μm移動する。ステー
ジ8がY方向に移動し完全に静止したあと、再びシャッ
タ2が開き、ガルバノスキャナ6が回転し2回目のレー
ザ光の走査が始まる。このようにして半導体ウェハ9の
全域にレーザ光が走査しながら照射され、処理が行われ
る。Next, the operation will be explained. A laser beam oscillated from a laser 1 is expanded into a beam with a diameter of about 10 mm by a beam expander 3, adjusted to an appropriate power by a λ/2 wavelength plate 5, and then guided to a galvano scanner 6. The laser beam reflected by the galvano scanner 6 is narrowed down to a diameter of 100 μm by the fθ lens 7 and
The semiconductor wafer 9 heated to 0° C. is irradiated. As the galvano scanner 6 rotates, the laser beam is directed onto the semiconductor wafer 9.
A predetermined area is scanned in the X direction. When one scan is completed, the shutter 2 is closed (the galvano shutter 2b rotates and the laser beam is applied to the cooling unit 2a to block the optical path). While the shutter 2 is operating and cutting off the laser beam, the galvano scanner 6 is returned to the initial scanning position, and the stage 8 is moved by 80 μm in the Y direction. After the stage 8 moves in the Y direction and comes to a complete standstill, the shutter 2 opens again, the galvano scanner 6 rotates, and the second laser beam scan begins. In this way, the entire area of the semiconductor wafer 9 is irradiated with laser light while scanning, and processing is performed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】さてSOI(3次元回
路素子)を高歩留まりで製造するためには、ビーム走査
が均一であり、かつレーザパワーが処理中安定している
ことが必要である。しかしながら従来のレーザ光照射装
置はレーザ光を走査させるための可動部分,すなわちス
テージ8や、ガルバノスキャナ6を含む全ての部分が、
単一の架台(防振台14)上に設置されていた。このた
め走査のために可動部分が動くことによる振動によりレ
ーザ走査が影響を受けてしまい、レーザ光の蛇行や走査
速度の不均一性の原因になるという問題があった。さら
にはこの振動がレーザに伝わることによって、レーザ光
の出力が変動するという問題点もあった。In order to manufacture SOI (three-dimensional circuit elements) at a high yield, it is necessary that beam scanning be uniform and that laser power be stable during processing. However, in the conventional laser beam irradiation device, all the movable parts for scanning the laser beam, including the stage 8 and the galvano scanner 6,
It was installed on a single pedestal (vibration isolator 14). Therefore, there is a problem in that laser scanning is affected by vibrations caused by the movement of the movable part for scanning, causing meandering of the laser beam and non-uniformity in scanning speed. Furthermore, when this vibration is transmitted to the laser, there is a problem in that the output of the laser beam fluctuates.
【0006】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、レーザ光走査時の可動部分の振
動に影響を受けることなく、安定してレーザ光照射を行
うことができるレーザ光照射装置を提供することを目的
とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a laser that can stably irradiate laser beams without being affected by vibrations of the movable parts during laser beam scanning. The purpose is to provide a light irradiation device.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明にかかるレーザ光
照射装置は、レーザ光走査用の可動部とその他の部分を
独立した架台に設置し、その2つの架台相互に振動が伝
達しないようにしたものである。[Means for Solving the Problems] In the laser beam irradiation device according to the present invention, the movable part for laser beam scanning and other parts are installed on independent frames, and vibrations are not transmitted between the two frames. This is what I did.
【0008】[0008]
【作用】本発明におけるレーザ光照射装置においては、
レーザ光走査用の可動部とその他の部分を独立した架台
に設置し、その2つの架台相互に振動が伝達しないよう
にしたことによりレーザ光を安定して試料に照射するこ
とが可能になる。[Operation] In the laser light irradiation device of the present invention,
By installing the movable part for laser beam scanning and other parts on independent mounts and preventing vibrations from being transmitted between the two mounts, it is possible to stably irradiate the sample with laser light.
【0009】[0009]
【実施例】図1は本発明の一実施例によるレーザ光照射
装置のブロック図であり、1はレーザ、2はシャッタ、
2aは冷却部、2bはガルバノスキャナ、3はビームエ
キスパンダ、4a,4b,4c,4dは固定式鏡、5は
λ/2波長板、6はガルバノスキャナ、7はfθレンズ
、8はステージ、9は半導体ウェハ、10は設置台、1
1は赤外線ランプ、12はチャンバ、13a,13bは
N2 ガス導入管、13c,13dは排気管、14は架
台、15はステージ8を載せるステージ架台である。各
部品の動作については、従来例のレーザ光照射装置と全
く同様である。本実施例においては、レーザ走査時に動
くステージ8を載せるステージ架台15とそれ以外の部
品を載せる架台14とを独立させて設けているのが特徴
である。[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram of a laser beam irradiation device according to an embodiment of the present invention, in which 1 is a laser, 2 is a shutter,
2a is a cooling unit, 2b is a galvano scanner, 3 is a beam expander, 4a, 4b, 4c, 4d are fixed mirrors, 5 is a λ/2 wavelength plate, 6 is a galvano scanner, 7 is an fθ lens, 8 is a stage, 9 is a semiconductor wafer, 10 is an installation stand, 1
1 is an infrared lamp, 12 is a chamber, 13a and 13b are N2 gas introduction pipes, 13c and 13d are exhaust pipes, 14 is a pedestal, and 15 is a stage pedestal on which the stage 8 is mounted. The operation of each component is exactly the same as that of the conventional laser beam irradiation device. This embodiment is characterized in that a stage pedestal 15 on which the stage 8 that moves during laser scanning is placed and a pedestal 14 on which other parts are placed are provided independently.
【0010】次に動作について説明する。レーザ光照射
装置の一連の動作は従来例で説明したのと全く同様であ
るのでその説明を省略する。本実施例では架台14から
独立して形成したステージ架台15をY方向に動作させ
て、レーザ光を半導体ウェハ9の全域に走査させている
。そして架台14とステージ架台15の相対位置(相対
高さ)は、相対位置検出器及びコンピュータ(図示せず
)により±2μm以内に抑えるよう制御している。Next, the operation will be explained. Since the series of operations of the laser beam irradiation device is exactly the same as that explained in the conventional example, the explanation thereof will be omitted. In this embodiment, a stage pedestal 15 formed independently of the pedestal 14 is moved in the Y direction to scan the entire area of the semiconductor wafer 9 with laser light. The relative position (relative height) between the pedestal 14 and the stage pedestal 15 is controlled to be within ±2 μm using a relative position detector and a computer (not shown).
【0011】このような本実施例ではレーザ光走査用の
可動部とその他の部分を独立した架台上に設置したので
、それぞれの振動が相互に影響し合わないようになり、
ステージ架台の振動に関係なくレーザ光を安定して試料
に照射でき、ビームの走査を安定して行うことができる
。[0011] In this embodiment, the movable part for laser beam scanning and other parts are installed on independent frames, so that the vibrations of each part do not affect each other.
The laser beam can be stably irradiated onto the sample regardless of the vibration of the stage frame, and the beam can be scanned stably.
【0012】0012
【発明の効果】以上のようにこの発明にかかるレーザ光
照射装置によれば、レーザ光走査用の可動部とその他の
部分をそれぞれ独立した架台に設置し、レーザ光走査時
の振動がレーザ光源や試料設置台に伝わらないようにし
たので、安定したレーザ光照射が可能となる効果がある
。Effects of the Invention As described above, according to the laser beam irradiation device according to the present invention, the movable part for laser beam scanning and other parts are installed on independent frames, and the vibrations during laser beam scanning can be applied to the laser beam source. Since the laser beam is prevented from being transmitted to the sample mounting table, stable laser beam irradiation is possible.
【図1】この発明の一実施例によるレーザ光照射装置を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a laser beam irradiation device according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来のレーザ光照射装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a conventional laser beam irradiation device.
1 レーザ 2 シャッタ 2a 冷却部 2b ガルバノスキャナ 3 ビームエキスパンダ 4a〜4d 固定鏡 5 λ/2波長板 6 ガルバノスキャナ 7 fθレンズ 8 ステージ 9 半導体ウェハ 10 設置台 11 赤外線ランプ 12 チャンバ 13 N2 ガス導入管 14 架台 15 ステージ架台 1 Laser 2 Shutter 2a Cooling section 2b Galvano scanner 3 Beam expander 4a-4d Fixed mirror 5 λ/2 wavelength plate 6 Galvano scanner 7 fθ lens 8 Stage 9 Semiconductor wafer 10 Installation stand 11 Infrared lamp 12 Chamber 13 N2 gas introduction pipe 14 Mount 15 Stage mount
Claims (1)
査しながら照射して前記被処理基板の加工を行うレーザ
光照射装置において、前記被処理基板、レーザ光の光源
部、及び固定光学系を設置する第1の架台と、前記レー
ザ光を走査するための可動部を設置する第2の架台とを
有し、前記第1,第2の架台は、相互に振動が伝達しな
いよう設けられていることを特徴とするレーザ光照射装
置。1. A laser beam irradiation device that processes the substrate by scanning and irradiating a portion of the substrate with a laser beam, the substrate being processed, a light source section for laser light, and a fixed optical system. It has a first pedestal on which the system is installed, and a second pedestal on which a movable part for scanning the laser beam is installed, and the first and second pedestals are installed so that vibrations are not transmitted to each other. A laser beam irradiation device characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP41145190A JPH04216614A (en) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | Laser beam irradiation device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP41145190A JPH04216614A (en) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | Laser beam irradiation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04216614A true JPH04216614A (en) | 1992-08-06 |
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ID=18520463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP41145190A Pending JPH04216614A (en) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | Laser beam irradiation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04216614A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013131754A (en) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Ap Systems Inc | Laser processing device and control method of the same |
JP2013149924A (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Japan Display Central Co Ltd | Laser annealing apparatus |
JPWO2022153672A1 (en) * | 2021-01-13 | 2022-07-21 |
-
1990
- 1990-12-17 JP JP41145190A patent/JPH04216614A/en active Pending
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