JPH0562924A - レーザアニール装置 - Google Patents
レーザアニール装置Info
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- JPH0562924A JPH0562924A JP22420591A JP22420591A JPH0562924A JP H0562924 A JPH0562924 A JP H0562924A JP 22420591 A JP22420591 A JP 22420591A JP 22420591 A JP22420591 A JP 22420591A JP H0562924 A JPH0562924 A JP H0562924A
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- annealing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エキシマレーザを用いたレーザアニール装置
において、大面積の領域を一括してアニールできるよう
にする。 【構成】 対称物２にレーザ光を照射するレーザアニー
ル装置において、レーザ光源となる複数のエキシマレー
ザ発振器１１Ａ，１１Ｂを用い、夫々のエキシマレーザ
発振器１１Ａ，１１Ｂを同期させて発振し、夫々のエキ
シマレーザ発振器１１Ａ及び１１Ｂからのレーザ光１３
及び１４を同一領域に同時に照射させるようになす。
において、大面積の領域を一括してアニールできるよう
にする。 【構成】 対称物２にレーザ光を照射するレーザアニー
ル装置において、レーザ光源となる複数のエキシマレー
ザ発振器１１Ａ，１１Ｂを用い、夫々のエキシマレーザ
発振器１１Ａ，１１Ｂを同期させて発振し、夫々のエキ
シマレーザ発振器１１Ａ及び１１Ｂからのレーザ光１３
及び１４を同一領域に同時に照射させるようになす。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザアニール装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】超ＬＳＩ等の半導体装置においては、例
えばソース領域及びドレイン領域をイオン注入で形成し
たとき、イオン注入後に活性化アニールが行われる。ま
た、薄膜トランジスタをスイッチング素子とするアクテ
イブマトリックス型液晶表示装置では、製造時に、薄膜
トランジスタを構成する多結晶シリコン等の半導体薄膜
に対しそのグレインの質を上げるために（即ち結晶化さ
せるために）アニール処理が行われる。このようなアニ
ール処理として、エキシマレーザを用いたレーザアニー
ルが知られている。
えばソース領域及びドレイン領域をイオン注入で形成し
たとき、イオン注入後に活性化アニールが行われる。ま
た、薄膜トランジスタをスイッチング素子とするアクテ
イブマトリックス型液晶表示装置では、製造時に、薄膜
トランジスタを構成する多結晶シリコン等の半導体薄膜
に対しそのグレインの質を上げるために（即ち結晶化さ
せるために）アニール処理が行われる。このようなアニ
ール処理として、エキシマレーザを用いたレーザアニー
ルが知られている。
【０００３】図４は従来のエキシマレーザを用いたレー
ザアニール装置の概略的構成を示す。同図において、１
は試料ステージ、２は試料ステージ１上に配されたアニ
ール処理される対象物、例えば半導体ウエハ、３はレー
ザ光源となるＸｅＣｌエキシマレーザ発振器を示す。こ
のレーザ発振器３としては、通常、波長３０８ｎｍ、パ
ルス幅４４ｎｓｅｃ、レーザ出力５００ｍＪ／ｃｍ2 の
レーザ発振器が用いられる。このレーザ発振器３からの
レーザ光４がミラーＭ1 を介してアッテネータ５を通
り、さらにミラーＭ2 ，Ｍ3 を介してビームホモジナイ
ザ６に入射され、ここでレーザエネルギーを均一化して
後、半導体ウエハ２に照射される。この場合、ビームホ
モジナイザ６を移動させ、レーザ光４を所謂ステップア
ンドリピートで走査させている。
ザアニール装置の概略的構成を示す。同図において、１
は試料ステージ、２は試料ステージ１上に配されたアニ
ール処理される対象物、例えば半導体ウエハ、３はレー
ザ光源となるＸｅＣｌエキシマレーザ発振器を示す。こ
のレーザ発振器３としては、通常、波長３０８ｎｍ、パ
ルス幅４４ｎｓｅｃ、レーザ出力５００ｍＪ／ｃｍ2 の
レーザ発振器が用いられる。このレーザ発振器３からの
レーザ光４がミラーＭ1 を介してアッテネータ５を通
り、さらにミラーＭ2 ，Ｍ3 を介してビームホモジナイ
ザ６に入射され、ここでレーザエネルギーを均一化して
後、半導体ウエハ２に照射される。この場合、ビームホ
モジナイザ６を移動させ、レーザ光４を所謂ステップア
ンドリピートで走査させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
従来のレーザアニール装置７では、レーザビーム４の１
ショットの照射面積が７ｍｍ□程度しかできない。この
為、７ｍｍ□より大きな超ＬＳＩチップや、液晶表示装
置の薄膜トランジスタをアニールする場合に、レーザビ
ームのショット−ショット間のつなぎ目のつなぎ合せ精
度が問題となり、アニールの不均一が生じているもので
あった。例えば超ＬＳＩチップではショット−ショット
間のつなぎ目がチップ内に入りアニールの均一性が劣化
する。更に半導体ウエハ２上のショット回数が多いた
め、スループットが悪くなる等の不都合があった。
従来のレーザアニール装置７では、レーザビーム４の１
ショットの照射面積が７ｍｍ□程度しかできない。この
為、７ｍｍ□より大きな超ＬＳＩチップや、液晶表示装
置の薄膜トランジスタをアニールする場合に、レーザビ
ームのショット−ショット間のつなぎ目のつなぎ合せ精
度が問題となり、アニールの不均一が生じているもので
あった。例えば超ＬＳＩチップではショット−ショット
間のつなぎ目がチップ内に入りアニールの均一性が劣化
する。更に半導体ウエハ２上のショット回数が多いた
め、スループットが悪くなる等の不都合があった。
【０００５】一方、前述の図４のレーザアニール装置７
を用いて、単結晶シリコン基板上に不純物をイオン注入
し、その後活性化アニールを行って浅い接合の拡散層を
形成したときの、拡散層のシート抵抗、接合深さのレー
ザパルスエネルギー依存性を測定した結果を図３に示
す。同図中、曲線Ｉはシート抵抗に関する特性、曲線II
は接合深さに関する特性である。この図３から判るよう
に、充分低いシート抵抗と浅い接合を実現するために
は、７５０〜９００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度（領
域Ａ参照）が必要である。
を用いて、単結晶シリコン基板上に不純物をイオン注入
し、その後活性化アニールを行って浅い接合の拡散層を
形成したときの、拡散層のシート抵抗、接合深さのレー
ザパルスエネルギー依存性を測定した結果を図３に示
す。同図中、曲線Ｉはシート抵抗に関する特性、曲線II
は接合深さに関する特性である。この図３から判るよう
に、充分低いシート抵抗と浅い接合を実現するために
は、７５０〜９００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度（領
域Ａ参照）が必要である。
【０００６】しかし、レーザ発振器３のレーザ出力が５
００ｍＪ／ｃｍ2の場合、９００ｍＪ／ｃｍ2 のエネル
ギー密度にするためには、７．５ｍｍ□の面積にレーザ
ビームスポットを制御しなければならない。ところが、
現状の超ＬＳＩにおいては、チップサイズが７．５ｍｍ
□を超えるものが非常に多く、例えば１５ｍｍ□のチッ
プの場合には４回に分けてレーザビームを照射する必要
がある。この場合、レーザビームのショット−ショット
間のステップ精度に問題があると、隣り合ったショット
間のつなぎ目でアニールの不足、過多が生じる懼れがあ
る。レーザ発振器のパワーを上げれば、上記の問題は生
じないが、大パワー化に多大の労力と時間を要する。
００ｍＪ／ｃｍ2の場合、９００ｍＪ／ｃｍ2 のエネル
ギー密度にするためには、７．５ｍｍ□の面積にレーザ
ビームスポットを制御しなければならない。ところが、
現状の超ＬＳＩにおいては、チップサイズが７．５ｍｍ
□を超えるものが非常に多く、例えば１５ｍｍ□のチッ
プの場合には４回に分けてレーザビームを照射する必要
がある。この場合、レーザビームのショット−ショット
間のステップ精度に問題があると、隣り合ったショット
間のつなぎ目でアニールの不足、過多が生じる懼れがあ
る。レーザ発振器のパワーを上げれば、上記の問題は生
じないが、大パワー化に多大の労力と時間を要する。
【０００７】尚、液晶表示装置における薄膜トランジス
タ用の半導体薄膜に対するレーザアニールでは、エネル
ギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 程度であるが、
大型化するにつれて、１ショットの照射面積をより大き
くすることが望まれる。
タ用の半導体薄膜に対するレーザアニールでは、エネル
ギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 程度であるが、
大型化するにつれて、１ショットの照射面積をより大き
くすることが望まれる。
【０００８】本発明は、上述の点に鑑み、既存のレーザ
発振器を用いて大面積のレーザアニールを可能にしたレ
ーザアニール装置を提供するものである。
発振器を用いて大面積のレーザアニールを可能にしたレ
ーザアニール装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、対称物２にレ
ーザ光を照射するレーザアニール装置において、２つ以
上の複数のエキシマレーザ光源１１Ａ，１１Ｂを用い、
複数のエキシマレーザ光源１１Ａ，１１Ｂを同期させて
各エキシマレーザ光源１１Ａ，１１Ｂからのレーザ光１
３，１４を同一領域に照射させるようになす。
ーザ光を照射するレーザアニール装置において、２つ以
上の複数のエキシマレーザ光源１１Ａ，１１Ｂを用い、
複数のエキシマレーザ光源１１Ａ，１１Ｂを同期させて
各エキシマレーザ光源１１Ａ，１１Ｂからのレーザ光１
３，１４を同一領域に照射させるようになす。
【００１０】
【作用】本発明においては、複数のエキシマレーザ光源
１１Ａ，１１Ｂを用い、このエキシマレーザ光源１１
Ａ，１１Ｂを同期して同一領域に照射することにより、
擬似的にレーザエネルギー密度を大きくすることがで
き、１ショットで大面積のアニールが可能となる。
１１Ａ，１１Ｂを用い、このエキシマレーザ光源１１
Ａ，１１Ｂを同期して同一領域に照射することにより、
擬似的にレーザエネルギー密度を大きくすることがで
き、１ショットで大面積のアニールが可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、図１及び図２を参照して本発明による
レーザアニール装置の実施例を説明する。
レーザアニール装置の実施例を説明する。
【００１２】図１は本発明の一例を示す。本例において
は、夫々レーザ光源となる２つのＸｅＣｌエキシマレー
ザ発振器１１〔１１Ａ，１１Ｂ〕を設ける。夫々のレー
ザ発振器１１Ａ及び１１Ｂは前述の図４と同様の例えば
波長３０８ｎｍ、パルス幅４４ｎｓｅｃ、レーザ出力５
００ｍＪ／ｃｍ2 のレーザ発振器を用いる。この両レー
ザ発振器１１Ａ及び１１Ｂにトリガーパルス１２を同時
に与えてレーザ発振器１１Ａ及び１１Ｂが互いに同期し
て発振できるようにする。そして、この２つのレーザ発
振器１１Ａ及び１１Ｂからの夫々同期して発振されたエ
キシマレーザ光１３及び１４を夫々ミラーＭ5 及びＭ6
を介して夫々のビームホモジナイザ１５〔１５Ａ，１５
Ｂ〕に入射したのち、夫々のレーザ光１３及び１４を試
料ステージ１上の半導体ウエハ２の同一領域上に同時に
照射させる。
は、夫々レーザ光源となる２つのＸｅＣｌエキシマレー
ザ発振器１１〔１１Ａ，１１Ｂ〕を設ける。夫々のレー
ザ発振器１１Ａ及び１１Ｂは前述の図４と同様の例えば
波長３０８ｎｍ、パルス幅４４ｎｓｅｃ、レーザ出力５
００ｍＪ／ｃｍ2 のレーザ発振器を用いる。この両レー
ザ発振器１１Ａ及び１１Ｂにトリガーパルス１２を同時
に与えてレーザ発振器１１Ａ及び１１Ｂが互いに同期し
て発振できるようにする。そして、この２つのレーザ発
振器１１Ａ及び１１Ｂからの夫々同期して発振されたエ
キシマレーザ光１３及び１４を夫々ミラーＭ5 及びＭ6
を介して夫々のビームホモジナイザ１５〔１５Ａ，１５
Ｂ〕に入射したのち、夫々のレーザ光１３及び１４を試
料ステージ１上の半導体ウエハ２の同一領域上に同時に
照射させる。
【００１３】この場合、ミラーＭ5 ，Ｍ6 及びビームホ
モジナイザ１５Ａ，１５Ｂを傾けて両レーザ光１３及び
１４が半導体ウエハ２の同一領域に照射できるようにな
す。そして、各ビームホモジナイザ１５Ａ及び１５Ｂを
駆動してレーザ光１３及び１４をステップアンドリピー
トで走査させ半導体ウエハ２の全体をアニール処理す
る。
モジナイザ１５Ａ，１５Ｂを傾けて両レーザ光１３及び
１４が半導体ウエハ２の同一領域に照射できるようにな
す。そして、各ビームホモジナイザ１５Ａ及び１５Ｂを
駆動してレーザ光１３及び１４をステップアンドリピー
トで走査させ半導体ウエハ２の全体をアニール処理す
る。
【００１４】図２は本発明の他の例を示す。本例におい
ては、図１と同様にトリガーパルス１２によって同期し
て発振する２つのＸｅＣｌエキシマレーザ発振器（波長
３０８ｎｍ、パルス幅４４ｎｓｅｃ、レーザ出力５００
ｍＪ／ｃｍ2 ）１１〔１１Ａ，１１Ｂ〕を用い、両レー
ザ発振器１１Ａ，１１Ｂからのエキシマレーザ光１３及
び１４をミラーＭ5 及びＭ6 を介して共通のビームホモ
ジナイザ１５に入射したのち、１本のレーザ光１６とし
て試料ステージ１上の半導体ウエハ２の所定領域に照射
させる。そして、ビームホモジナイザ１５を駆動させ２
つのレーザ光１３及び１４を集合して１本化したレーザ
光１６をステップアンドリピートで走査さて半導体ウエ
ハ２の全体をアニール処理する。
ては、図１と同様にトリガーパルス１２によって同期し
て発振する２つのＸｅＣｌエキシマレーザ発振器（波長
３０８ｎｍ、パルス幅４４ｎｓｅｃ、レーザ出力５００
ｍＪ／ｃｍ2 ）１１〔１１Ａ，１１Ｂ〕を用い、両レー
ザ発振器１１Ａ，１１Ｂからのエキシマレーザ光１３及
び１４をミラーＭ5 及びＭ6 を介して共通のビームホモ
ジナイザ１５に入射したのち、１本のレーザ光１６とし
て試料ステージ１上の半導体ウエハ２の所定領域に照射
させる。そして、ビームホモジナイザ１５を駆動させ２
つのレーザ光１３及び１４を集合して１本化したレーザ
光１６をステップアンドリピートで走査さて半導体ウエ
ハ２の全体をアニール処理する。
【００１５】この半導体ウエハ２に対するレーザアニー
ル処理は、例えば超ＬＳＩのソース領域及びドレイン領
域を形成する際のイオン注入後の活性化アニールとする
ことができる。
ル処理は、例えば超ＬＳＩのソース領域及びドレイン領
域を形成する際のイオン注入後の活性化アニールとする
ことができる。
【００１６】上述した図１及び図２のレーザアニール装
置１７及び１８によれば、２つのレーザ発振器１１Ａ及
び１１Ｂからの互いに同期して発振させたレーザ光１３
及び１４を半導体ウエハ２の同一領域に同時に照射する
ことにより、擬似的にエネルギー密度が上がり、１ショ
ットで大面積のアニールが可能となる。レーザ出力５０
０ｍＪ／ｃｍ2 の２つのレーザ発振器１１Ａ及び１１Ｂ
を用いる場合、１０ｍｍ□の領域に９００ｍＪ／ｃｍ2
のエネルギー密度のレーザ光を供給することができるの
で、例えば超ＬＳＩのソース領域及びドレイン領域に対
するイオン注入後の活性化アニールを、１チップ毎に均
一にアニール処理することができる。
置１７及び１８によれば、２つのレーザ発振器１１Ａ及
び１１Ｂからの互いに同期して発振させたレーザ光１３
及び１４を半導体ウエハ２の同一領域に同時に照射する
ことにより、擬似的にエネルギー密度が上がり、１ショ
ットで大面積のアニールが可能となる。レーザ出力５０
０ｍＪ／ｃｍ2 の２つのレーザ発振器１１Ａ及び１１Ｂ
を用いる場合、１０ｍｍ□の領域に９００ｍＪ／ｃｍ2
のエネルギー密度のレーザ光を供給することができるの
で、例えば超ＬＳＩのソース領域及びドレイン領域に対
するイオン注入後の活性化アニールを、１チップ毎に均
一にアニール処理することができる。
【００１７】尚、図１及び図２の構成において、レーザ
出力５００ｍＪ／ｃｍ2 のレーザ発振器１１を４つ用い
れば１５ｍｍ□の領域に９００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギ
ー密度のレーザ光を供給することができる。
出力５００ｍＪ／ｃｍ2 のレーザ発振器１１を４つ用い
れば１５ｍｍ□の領域に９００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギ
ー密度のレーザ光を供給することができる。
【００１８】この様に、本実施例によれば高いエネルギ
ー密度をもって１ショットで大面積のアニールが行える
ので、例えば大面積の超ＬＳＩチップに対してもショッ
ト間の重ね合わせ精度の問題がなくなり、トランジスタ
の浅い接合を特性のばらつきを少なくして形成すること
ができる。
ー密度をもって１ショットで大面積のアニールが行える
ので、例えば大面積の超ＬＳＩチップに対してもショッ
ト間の重ね合わせ精度の問題がなくなり、トランジスタ
の浅い接合を特性のばらつきを少なくして形成すること
ができる。
【００１９】また、ショット数を減らすことができ、半
導体ウエハ１枚当たりのスループットを向上することが
できる。
導体ウエハ１枚当たりのスループットを向上することが
できる。
【００２０】さらに、短時間に大きなエネルギー密度の
レーザ光を照射できるため、例えばエネルギー密度、３
００００ｍＪ／ｃｍ2 のエキシマレーザ照射によるＡｌ
リフロー（配線となるＡｌ層のリフロー）を行う際に下
層のトランジスタ特性に影響を与えることがない。
レーザ光を照射できるため、例えばエネルギー密度、３
００００ｍＪ／ｃｍ2 のエキシマレーザ照射によるＡｌ
リフロー（配線となるＡｌ層のリフロー）を行う際に下
層のトランジスタ特性に影響を与えることがない。
【００２１】さらに、液晶表示装置の薄膜トランジスタ
の作成に際しての半導体薄膜に対する結晶化のためのア
ニールに適用した場合には、より広い面積を一括にアニ
ール処理できるため、大型化したときにも特性のばらつ
きのない薄膜トランジスタの作成が可能となる。
の作成に際しての半導体薄膜に対する結晶化のためのア
ニールに適用した場合には、より広い面積を一括にアニ
ール処理できるため、大型化したときにも特性のばらつ
きのない薄膜トランジスタの作成が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、レーザエネルギー密度
を大きくし、１ショットの照射で大面積の領域をアニー
ルすることが可能となるため、生産性が大幅に向上する
と共に、アニールの均一性も改善される。従って、超Ｌ
ＳＩの製造の際の活性化アニール、Ａｌフロー時のアニ
ール或は液晶表示装置の薄膜トランジスタ作製の際の半
導体薄膜に対するアニール処理等に適用して好適ならし
めるものである。
を大きくし、１ショットの照射で大面積の領域をアニー
ルすることが可能となるため、生産性が大幅に向上する
と共に、アニールの均一性も改善される。従って、超Ｌ
ＳＩの製造の際の活性化アニール、Ａｌフロー時のアニ
ール或は液晶表示装置の薄膜トランジスタ作製の際の半
導体薄膜に対するアニール処理等に適用して好適ならし
めるものである。
【図１】本発明によるレーザアニール装置の一例を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明によるレーザアニール装置の他の例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図３】イオン注入後の活性化アニールに際してのシー
ト抵抗、接合深さのエキシマレーザエネルギー密度依存
性を示す特性図である。
ト抵抗、接合深さのエキシマレーザエネルギー密度依存
性を示す特性図である。
【図４】従来のレーザアニール装置の構成図である。
１ 試料ステージ ２ 半導体ウエハ ３，１１Ａ，１１Ｂ エキシマレーザ発振器 ４，１３，１４，１６ レーザ光 Ｍ1 〜Ｍ3 ミラー Ｍ5 〜Ｍ6 ミラー ５ アッテネータ ６，１５，１５Ａ，１５Ｂ ビームホモジナイザ
Claims (1)
- 【請求項１】 対象物にレーザ光を照射するレーザアニ
ール装置において、複数のエキシマレーザ光源を有し、
前記エキシマレーザ光源を同期させて該各エキシマレー
ザ光源からのレーザ光を同一領域に照射させるようにし
たレーザアニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22420591A JPH0562924A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | レーザアニール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22420591A JPH0562924A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | レーザアニール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0562924A true JPH0562924A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16810174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22420591A Pending JPH0562924A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | レーザアニール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0562924A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5888839A (en) * | 1994-05-02 | 1999-03-30 | Sony Corporation | Method of manufacturing semiconductor chips for display |
| JP2006059876A (ja) * | 2004-08-17 | 2006-03-02 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| US7135387B2 (en) | 2003-06-24 | 2006-11-14 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor element |
| US7517777B2 (en) | 2005-08-26 | 2009-04-14 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device formed by the method |
| JP2010153929A (ja) * | 2010-04-05 | 2010-07-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 半導体素子の製造方法および半導体素子の製造装置 |
| JP2012503313A (ja) * | 2008-09-16 | 2012-02-02 | 東京エレクトロン株式会社 | 誘電材料処理システム及び当該システムの操作方法 |
| CN102651311A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-08-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种低温多晶硅薄膜的制备方法及低温多晶硅薄膜 |
| US8895942B2 (en) | 2008-09-16 | 2014-11-25 | Tokyo Electron Limited | Dielectric treatment module using scanning IR radiation source |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP22420591A patent/JPH0562924A/ja active Pending
Cited By (9)
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| US6248606B1 (en) | 1994-05-02 | 2001-06-19 | Sony Corporation | Method of manufacturing semiconductor chips for display |
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| CN102651311A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-08-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种低温多晶硅薄膜的制备方法及低温多晶硅薄膜 |
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