JPH05304106A - Excimer laser annealer - Google Patents

Excimer laser annealer

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JPH05304106A
JPH05304106A JP11037592A JP11037592A JPH05304106A JP H05304106 A JPH05304106 A JP H05304106A JP 11037592 A JP11037592 A JP 11037592A JP 11037592 A JP11037592 A JP 11037592A JP H05304106 A JPH05304106 A JP H05304106A
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wafer
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Abstract

PURPOSE:To provide an excimer laser annealer in which metallic contamination of a silicon wafer to be annealed due to susceptor is suppressed. CONSTITUTION:The excimer laser annealer comprises an excimer laser oscillator 1, an optical system 2, and a process chamber 4 having a metallic material supporting base 5 for mounting a light transmissive insulating material window 6 and a semiconductor wafer 10 to be irradiated with laser beam, wherein a light shielding board 11 for shielding the exposed supporting table 5 at least on the periphery of the semiconductor wafer is disposed between the light transmissive insulating material window 6 and the semiconductor wafer 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エキシマレーザアニー
ル装置に係り、特に半導体ウェハを載置する支持台(サ
セプター)材料による半導体ウェハへの汚染を防止する
エキシマレーザアニール(Excimer Laser Anneal:EL
A)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 an excimer laser annealing apparatus, and more particularly to an excimer laser annealing (EL) for preventing contamination of a semiconductor wafer by a support (susceptor) material on which the semiconductor wafer is placed.
A) It relates to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在エキシマレーザ(EL)は、主にL
CD(液晶表示装置)用のポリシリコンTFT(薄膜ト
ランジスタ)におけるアニールや0.2μm(ミクロ
ン)サイズのMOS FETに対応できる接合形成技術
としてのアニール等に開発検討がなされている。
2. Description of the Related Art Currently, excimer lasers (EL) are mainly L
Development studies are being conducted on annealing in a polysilicon TFT (thin film transistor) for a CD (liquid crystal display device), annealing as a junction forming technique compatible with a 0.2 μm (micron) size MOS FET, and the like.

【0003】図4は、従来のエキシマレーザアニール
(ELA)装置の構成を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a conventional excimer laser annealing (ELA) apparatus.

【0004】図4に示すように、従来のELA装置は所
定のエキシマレーザを発振させるレーザ発振装置1、エ
キシマレーザ発振装置1から発振されたレーザ光1aを
収束、偏光する光学系2、光学系2から出たレーザ光1
aを反射するミラー3、処理(アニール)すべき半導体
ウェハ10を載置収納したプロセスチャンバー4から主
に構成されている。
As shown in FIG. 4, a conventional ELA device includes a laser oscillator 1 for oscillating a predetermined excimer laser, an optical system 2 for converging and polarizing a laser beam 1a oscillated from the excimer laser oscillator 1, and an optical system. Laser light 1 emitted from 2
It is mainly composed of a mirror 3 for reflecting a and a process chamber 4 in which a semiconductor wafer 10 to be processed (annealed) is placed and housed.

【0005】プロセスチャンバー4内にはステンレス等
のメタルからなる支持台としてのサセプター5上にシリ
コンウェハ10が載置され、シリコンウェハ10の上方
のレーザ光入口には光透過性の石英窓6が設けられてい
る。
In the process chamber 4, a silicon wafer 10 is placed on a susceptor 5 made of metal such as stainless steel as a support, and a transparent quartz window 6 is provided at the laser light inlet above the silicon wafer 10. It is provided.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図4に示した従来のE
LA装置では、石英窓6を介してシリコンウェハ10に
向けられたエキシマレーザは、一般に1回のパルスエネ
ルギー密度が200mJ/cm2以上と高エネルギーで
あり、図5に示すようにシリコンウェハ10の支持台で
あるサセプター5のメタル(金属)表面を加熱し、その
金属中の成分が固相から液相そして気相を経てシリコン
ウェハ10中に混入汚染(メタル汚染)する場合があ
る。
The conventional E shown in FIG. 4 is used.
In the LA device, the excimer laser directed to the silicon wafer 10 through the quartz window 6 generally has a high pulse energy density of 200 mJ / cm 2 or more, and as shown in FIG. In some cases, the metal surface of the susceptor 5, which is a support, is heated, and the components in the metal are mixed and contaminated (metal contamination) in the silicon wafer 10 through the solid phase, the liquid phase, and the gas phase.

【0007】将来、レーザ装置が大出力化し、レーザビ
ーム面積が大きくなる程、このシリコンウェハへのメタ
ル汚染の問題も大きくなる。
In the future, as the output of the laser device increases and the laser beam area increases, the problem of metal contamination on the silicon wafer increases.

【0008】そこで本発明は、アニール処理されるシリ
コンウェハ等へのサセプターからのメタル汚染を低減す
るエキシマレーザアニール装置を提供することを目的と
する。
Therefore, an object of the present invention is to provide an excimer laser annealing apparatus which reduces metal contamination from a susceptor on a silicon wafer to be annealed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、エキシマレーザ発振装置、前記エキシマレーザ発振
装置から発振されたレーザ光を収束偏光する光学系、及
び、前記光学系を介したレーザ光が通過する光透過性絶
縁材料窓とレーザ光を照射すべき半導体ウェハを載置す
る金属材料支持台とを有するプロセスチャンバーを備え
てなるエキシマレーザアニール装置において、前記光透
過性絶縁材料窓と前記半導体ウェハとの間に、少なくと
も該半導体ウェハの周辺の露出支持台面上を遮蔽する光
遮蔽板を設けたことを特徴とするエキシマレーザアニー
ル装置によって解決される。
According to the present invention, the above-mentioned problems are solved by an excimer laser oscillator, an optical system for converging and polarizing the laser light oscillated from the excimer laser oscillator, and a laser via the optical system. In an excimer laser annealing apparatus comprising a process chamber having a light-transmissive insulating material window through which light passes and a metal material support on which a semiconductor wafer to be irradiated with laser light is mounted, the light-transmissive insulating material window and The excimer laser annealing apparatus is characterized in that a light shielding plate that shields at least the exposed support base surface around the semiconductor wafer is provided between the semiconductor wafer and the semiconductor wafer.

【0010】更に、上記課題は本発明によればエキシマ
レーザ発振装置、前記エキシマレーザ発振装置から発振
されたレーザ光を収束偏光する光学系、及び、前記光学
系を介したレーザ光が通過する光透過性絶縁材料窓とレ
ーザ光を照射すべき半導体ウェハを載置する金属材料支
持台とを有するプロセスチャンバーを備えてなるエキシ
マレーザアニール装置において、前記金属材料サセプタ
ーの表面を前記半導体ウェハと同一材料でコーティング
したことを特徴とするエキシマレーザアニール装置によ
って解決される。
Further, according to the present invention, the above-mentioned problem is an excimer laser oscillating device, an optical system for converging and polarizing the laser light oscillated from the excimer laser oscillating device, and light passing through the optical system. In an excimer laser annealing apparatus including a process chamber having a transparent insulating material window and a metal material supporting base on which a semiconductor wafer to be irradiated with laser light is mounted, the surface of the metal material susceptor is made of the same material as the semiconductor wafer. It is solved by an excimer laser annealing apparatus characterized by being coated with.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、図1に示したようにプロセス
チャンバー4内で光透過性絶縁材料窓としての石英窓6
とアニール(レーザ照射)すべき半導体ウェハとしての
シリコン(Si)ウェハ10との間に、Siウェハ10
自体の周縁部上及びSiウェハ10周辺の露出サセプタ
ー(支持台)面上を遮蔽するための光遮蔽板を(光シー
ルドリング)11を設けている。そのため石英窓6から
Siウェハ10方向に略垂直に照射されるエキシマレー
ザ光は、その光遮蔽板11によって遮蔽され、メタルサ
セプターは照射加熱低減される。従って、サセプター材
のメタルが気相となってSiウェハ10内へ混入するこ
とが減少し、メタル汚染が抑制される。
According to the present invention, as shown in FIG. 1, a quartz window 6 as a light-transmissive insulating material window is provided in the process chamber 4.
And a silicon (Si) wafer 10 as a semiconductor wafer to be annealed (laser irradiation), the Si wafer 10
A light shield plate (light shield ring) 11 is provided to shield the periphery of itself and the exposed susceptor (support) surface around the Si wafer 10. Therefore, the excimer laser light emitted from the quartz window 6 in a direction substantially perpendicular to the direction of the Si wafer 10 is shielded by the light shielding plate 11, and the metal susceptor is irradiated and reduced in heating. Therefore, the metal of the susceptor material becomes less likely to enter the Si wafer 10 in the vapor phase, and metal contamination is suppressed.

【0012】本発明では、光遮蔽板11のレーザ通過部
の開口内径はSiウェハの外径より小さいことがSiウ
ェハ周辺のサセプターにレーザ光を確実に照射しないた
めに好ましい。光遮蔽板11の材料は対象半導体ウェハ
10の材料と同一、例えばシリコンウェハであればシリ
コンであることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the opening inside diameter of the laser passage portion of the light shielding plate 11 is smaller than the outside diameter of the Si wafer so that the susceptor around the Si wafer is not reliably irradiated with the laser light. The material of the light shielding plate 11 is preferably the same as the material of the target semiconductor wafer 10, for example, silicon in the case of a silicon wafer.

【0013】更に又、本発明によれば図3に示したよう
に半導体ウェハ10を載置したメタルサセプター5の表
面にその半導体ウェハ10の材料と同一の材料をコーテ
ィングすることによりメタル汚染が上記と同様に抑制さ
れる。
Furthermore, according to the present invention, as shown in FIG. 3, the surface of the metal susceptor 5 on which the semiconductor wafer 10 is mounted is coated with the same material as that of the semiconductor wafer 10 to prevent the metal contamination. Is suppressed as well.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明のエキシマレーザアニール(E
LA)装置の実施例を図面に基づいて説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the excimer laser annealing (E
An embodiment of the LA) device will be described with reference to the drawings.

【0015】図1は本発明のELA装置の構成の実施例
を示す概略図である。図1に示した本発明のELA装置
は、図4で説明した従来のELA装置のプロセスチャン
バー4内に、石英窓6とシリコン(Si)ウェハ10と
の間にシリコンからなる光シールドリング11を付設し
た以外は従来のELA装置の構成と同一である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the constitution of the ELA device of the present invention. The ELA device of the present invention shown in FIG. 1 has an optical shield ring 11 made of silicon between a quartz window 6 and a silicon (Si) wafer 10 in the process chamber 4 of the conventional ELA device described in FIG. The configuration is the same as that of the conventional ELA device except that it is attached.

【0016】すなわち図1に示すように、本発明のEL
A装置はエキシマレーザ発振装置1、光学系2、ミラー
3、そして石英窓6と光シールドリング11及びウェハ
10載置用サセプター5を有するプロセスチャンバー4
からなる。
That is, as shown in FIG. 1, the EL of the present invention
The apparatus A is an excimer laser oscillator 1, an optical system 2, a mirror 3, and a process chamber 4 having a quartz window 6, a light shield ring 11 and a susceptor 5 for mounting a wafer 10.
Consists of.

【0017】光シールドリング11には、図2に示すよ
うにSiウェハ10の外径をφ1、光シールドリング1
1の内径φ2としてφ1<φ2の穴が設けられている。通
常レーザ光は、面ビームでSiウェハ表面に対してほぼ
垂直に照射される。
In the light shield ring 11, as shown in FIG. 2, the outer diameter of the Si wafer 10 is φ 1 , and the light shield ring 1 is
A hole of φ 12 is provided as the inner diameter φ 2 of 1 . Normally, the laser light is applied as a surface beam almost perpendicularly to the surface of the Si wafer.

【0018】従って、上記条件の光シールドリングを用
いればレーザ光はシリコンウェハを載置するサセプター
には当たらずサセプターを構成するメタル等による汚染
が低減された。
Therefore, if the light shield ring under the above conditions is used, the laser light does not hit the susceptor on which the silicon wafer is placed, and the contamination by the metal or the like forming the susceptor is reduced.

【0019】光シールドリング11の材料として上記S
iの他にSiをコーティングした材料を用いることもで
きる。光シールドリング11上面にレーザ光が照射した
場合、反射を抑制する(乱反射させる)ためにSi表面
を研磨によって粗くした。
As a material of the light shield ring 11, the above S
In addition to i, a material coated with Si can be used. When the upper surface of the light shield ring 11 was irradiated with laser light, the Si surface was roughened by polishing in order to suppress reflection (diffuse reflection).

【0020】図3は、本発明の他のエキシマレーザアニ
ール装置を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing another excimer laser annealing apparatus of the present invention.

【0021】図3に示すように、本実施例は図4に示し
た従来のエキシマレーザアニール装置においてサセプタ
ー(メタル)5の表面が約0.5μmの厚さだけシリコ
ンコーティングされた装置である。
As shown in FIG. 3, this embodiment is an apparatus in which the surface of a susceptor (metal) 5 is coated with silicon by a thickness of about 0.5 μm in the conventional excimer laser annealing apparatus shown in FIG.

【0022】コーティング部12の材料をシリコン(S
i)としたのはレーザアニールすべき半導体ウェハがシ
リコンウェハであるため、その材質を同一にするためで
ある。
The material of the coating portion 12 is silicon (S
The reason for i) is that the semiconductor wafer to be laser annealed is a silicon wafer, and therefore the material is the same.

【0023】シリコンコーティング部は図3において1
2で示されており、このシリコンコーティング部12は
CVD法によって形成される。なお、このSiコーティ
ング12の厚さは本実施例では0.5μmとしたが反射
防止および実用上の理由から100オングストローム〜
5μmが好ましい。
The silicon coating portion is indicated by 1 in FIG.
2, the silicon coating portion 12 is formed by the CVD method. Although the thickness of the Si coating 12 is 0.5 μm in this embodiment, it is 100 angstroms or less for antireflection and practical reasons.
5 μm is preferable.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば半導
体ウェハ表面をエキシマレーザアニールするに際し、該
ウェハを支持するサセプターからのウェハへのメタル汚
染が低減される。
As described above, according to the present invention, when excimer laser annealing the surface of a semiconductor wafer, metal contamination of the wafer from the susceptor supporting the wafer is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のエキシマレーザアニール(ELA)装
置の構成の一実施例を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of an excimer laser annealing (ELA) apparatus of the present invention.

【図2】本発明に係るレーザ遮蔽用のシールドリングの
上面図と側面図である。
FIG. 2 is a top view and a side view of a shield ring for laser shielding according to the present invention.

【図3】本発明の他のエキシマレーザアニール(EL
A)装置の構成の一実施例を示す概略図である。
FIG. 3 shows another excimer laser annealing (EL
FIG. 3A is a schematic diagram showing an example of the configuration of an apparatus.

【図4】従来のELA装置の構成を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional ELA device.

【図5】シリコンウェハへのメタル汚染を説明するため
の概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining metal contamination on a silicon wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ発振装置 1a レーザ光 2 光学系 3 ミラー 4 プロセスチャンバー 5 サセプター(メタル) 6 石英窓(光透過性絶縁材料窓) 10 シリコン(Si)ウェハ(半導体ウェハ) 11 光シールド(光遮蔽板) 12 シリコン(Si)コーティング部 1 Laser Oscillator 1a Laser Light 2 Optical System 3 Mirror 4 Process Chamber 5 Susceptor (Metal) 6 Quartz Window (Light-Transparent Insulating Material Window) 10 Silicon (Si) Wafer (Semiconductor Wafer) 11 Light Shield (Light Shielding Plate) 12 Silicon (Si) coating part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エキシマレーザ発振装置、前記エキシマ
レーザ発振装置から発振されたレーザ光を収束偏光する
光学系、及び、前記光学系を介したレーザ光が通過する
光透過性絶縁材料窓とレーザ光を照射すべき半導体ウェ
ハを載置する金属材料支持台とを有するプロセスチャン
バーを備えてなるエキシマレーザアニール装置におい
て、 前記光透過性絶縁材料窓と前記半導体ウェハとの間に、
少なくとも該半導体ウェハの周辺の露出支持台面上を遮
蔽する光遮蔽板を設けたことを特徴とするエキシマレー
ザアニール装置。
1. An excimer laser oscillator, an optical system that converges and polarizes laser light emitted from the excimer laser oscillator, and a light-transmissive insulating material window and laser light through which the laser light passes through the optical system. In an excimer laser annealing apparatus comprising a process chamber having a metal material support on which a semiconductor wafer to be irradiated is mounted, between the light transmissive insulating material window and the semiconductor wafer,
An excimer laser annealing apparatus comprising a light shielding plate that shields at least the exposed support surface around the semiconductor wafer.
【請求項2】 前記光遮蔽板の開口内径が前記半導体ウ
ェハの外径より小さいことを特徴とする請求項1記載の
エキシマレーザアニール装置。
2. The excimer laser annealing apparatus according to claim 1, wherein an inner diameter of an opening of the light shielding plate is smaller than an outer diameter of the semiconductor wafer.
【請求項3】 前記光遮蔽板の表面材料として前記半導
体ウェハと同一の材料を用いることを特徴とする請求項
1記載のエキシマレーザアニール装置。
3. The excimer laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the same material as that of the semiconductor wafer is used as the surface material of the light shielding plate.
【請求項4】 エキシマレーザ発振装置、前記エキシマ
レーザ発振装置から発振されたレーザ光を収束、偏光す
る光学系、及び、前記光学系を介したレーザ光が通過す
る光透過性絶縁材料窓とレーザ光を照射すべき半導体ウ
ェハを載置する金属材料支持台とを有するプロセスチャ
ンバーを備えてなるエキシマレーザアニール装置におい
て、 前記金属材料サセプターの表面を前記半導体ウェハと同
一材料でコーティングしたことを特徴とするエキシマレ
ーザアニール装置。
4. An excimer laser oscillator, an optical system for converging and polarizing laser light oscillated from the excimer laser oscillator, and a light-transmissive insulating material window and a laser through which the laser light passes through the optical system. In an excimer laser annealing apparatus provided with a process chamber having a metal material support on which a semiconductor wafer to be irradiated with light is mounted, the surface of the metal material susceptor is coated with the same material as the semiconductor wafer. Excimer laser annealing equipment.
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