JPH0831644B2 - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

Semiconductor manufacturing equipment

Info

Publication number
JPH0831644B2
JPH0831644B2 JP62305282A JP30528287A JPH0831644B2 JP H0831644 B2 JPH0831644 B2 JP H0831644B2 JP 62305282 A JP62305282 A JP 62305282A JP 30528287 A JP30528287 A JP 30528287A JP H0831644 B2 JPH0831644 B2 JP H0831644B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
laser light
laser
semiconductor manufacturing
manufacturing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62305282A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01146388A (en
Inventor
正 西村
浩洋 熊谷
詩麻夫 米山
雅夫 新野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP62305282A priority Critical patent/JPH0831644B2/en
Publication of JPH01146388A publication Critical patent/JPH01146388A/en
Publication of JPH0831644B2 publication Critical patent/JPH0831644B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、レーザ光を用いた半導体製造装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus using laser light.

(従来の技術) 従来より、高密度なパワーを短時間に局所的に供給す
ることが可能なエネルギービーム照射技術が、電気炉等
を用いた半導体製造装置の代替法として研究・開発さ
れ、三次元集積回路を目指した素子の研究にまで発展し
ている。このエネルギービーム照射技術にはレーザビー
ムを用いたものや電子ビームを用いたもの等があり、特
にレーザビームは半導体ウエハへのダメージと熱歪が少
ないことにより、様々な半導体の処理に使用されてい
る。
(Conventional Technology) Conventionally, energy beam irradiation technology capable of locally supplying high-density power in a short time has been researched and developed as an alternative method for semiconductor manufacturing equipment using an electric furnace, etc. It is developing to the research of the element aiming at the original integrated circuit. This energy beam irradiation technology includes a method using a laser beam and a method using an electron beam. Especially, the laser beam is used for processing various semiconductors because it has little damage to the semiconductor wafer and thermal distortion. There is.

このレーザビームを用いた処理として、イオン注入に
よる照射損傷や注入不純物の活性化、及び、多結晶シリ
コンを再結晶化させることにより単結晶シリコンを作る
SOI(Silicon on Insulator)技術等のアニール処理装
置があり、特公昭62−27532号や特開昭61−289617号等
に開示される。また、レーザビームを用いて半導体基板
上に選択的成膜を行うCVD処理装置があり、特開昭60−5
3017号等に開示される。
As processing using this laser beam, irradiation damage due to ion implantation, activation of implanted impurities, and recrystallization of polycrystalline silicon are performed to produce single crystal silicon.
There is an annealing treatment device such as SOI (Silicon on Insulator) technology, which is disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-27532 and Japanese Patent Laid-Open No. 61-289617. Further, there is a CVD processing apparatus for selectively forming a film on a semiconductor substrate using a laser beam, which is disclosed in JP-A-60-5.
No. 3017 etc.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記装置等の従来のレーザ光学系は、
単色光に対する収差補正しか行っなておらず、複数の波
長を含むレーザ光例えばArレーザの波長全域における色
収差の補正等は行なわれていなかったので、それぞれの
波長に対する焦点距離の違いが生じ、理想的な集光やコ
リメートができなくなり、レーザ光出力が有効に使われ
ず、レーザ光出力の損失が大きかった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional laser optical system such as the above device is
Since only aberration correction for monochromatic light was performed and correction for chromatic aberration over the entire wavelength range of laser light including multiple wavelengths such as Ar laser was not performed, differences in focal length for each wavelength occur, and ideal The laser light output was not used effectively and the loss of the laser light output was large.

また、レーザ光学系のレンズを通常の光学レンズ、例
えば光学ガラスの中で最も普通に使われ、かつ最も多量
に作られる安定な光学ガラスのBK7やF2等を用いていた
ため、レーザ光出力が大きいとレーザ光の吸収等からレ
ンズの熱膨張により光路長の変化が発生し、レーザ出力
と変化させると、焦点距離が変化してビームスポット径
に影響を与えていた。
Moreover, the laser optical system has a large laser light output because it uses a normal optical lens such as BK7 or F2, which is the most commonly used and most stable optical glass produced among optical glasses. When the optical path length is changed due to the thermal expansion of the lens due to the absorption of the laser light and the like, and the laser output is changed, the focal length is changed and the beam spot diameter is affected.

そこで、上記収差補正と光路長変化の問題により、レ
ーザビームを用いた処理を行う時に、ビームスポット径
が大きくなるのでレーザ光損失が大きくなり、被処理面
で所望のレーザビーム出力とパワー密度が得られないと
いう問題や、ビームスポット径等の調整後にレーザ光出
力を上げるとビームスポット径等が変化して、所望の大
きさで所望の出力のレーザビームを作れず、レーザビー
ムも不安定になるという問題があった。
Therefore, due to the problems of aberration correction and change in optical path length, when performing processing using a laser beam, the beam spot diameter becomes large, so the laser light loss becomes large, and the desired laser beam output and power density at the surface to be processed are increased. If you increase the laser light output after adjusting the beam spot diameter, etc., the beam spot diameter will change and you will not be able to create a laser beam of the desired output with the desired size, and the laser beam will also become unstable. There was a problem of becoming.

本発明は、上記点に対処してなされたもので、複数の
波長を有するレーザ光の収差補正を可能とし、レーザ光
吸収による光路長変化を防止して、レーザ光による半導
体等の処理を確実に安定して行うことのできる半導体製
造装置を提供するものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, enables correction of aberrations of laser light having a plurality of wavelengths, prevents optical path length change due to absorption of laser light, and ensures processing of semiconductors and the like by laser light. It is intended to provide a semiconductor manufacturing apparatus which can be stably performed.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明は、光学系のレンズをアッベ数の異なる2種以
上のアサーマルの性質を示すレンズを用いたことを特徴
とする。
(Means for Solving the Problems) The present invention is characterized in that the lens of the optical system uses two or more kinds of athermal lenses having different Abbe numbers.

(作 用) レーザ光の光学系のレンズをアッベ(abbe)数の異な
る2種以上の材質で構成することにより、複数の波長を
有するレーザ光例えばArレーザの収差補正例えば色収差
補正を可能とする。そして、このレンズの材質をアサー
マルガラス(athermal glass)としたことにより、レー
ザ光の吸収によるレンズの熱変化が防止でき、レーザ光
出力の変化による光路長変化の発生を防ぐことができ、
所望の光学的性能を実現可能とするものである。
(Operation) By constructing the lens of the optical system of the laser light with two or more kinds of materials having different Abbe numbers, it becomes possible to correct the aberration of the laser light having a plurality of wavelengths, for example, Ar laser, for example, the chromatic aberration. . Then, by using athermal glass as the material of this lens, it is possible to prevent thermal change of the lens due to absorption of laser light, and prevent occurrence of optical path length change due to change of laser light output.
This makes it possible to achieve desired optical performance.

(実施例) 以下、本発明装置を半導体製造工程で、2本のレーザ
光を合成してアニールを行うレーザアニール装置に適用
した実施例につき図面を参照して説明する。
(Embodiment) An embodiment in which the device of the present invention is applied to a laser annealing device for synthesizing and annealing two laser beams in a semiconductor manufacturing process will be described below with reference to the drawings.

図示しない開閉機構により開閉可能で気密なAl製チャ
ンバ(1)が設けられ、このチャンバ(1)内には、被
処理基板例えば半導体ウエハ(2)の縁を押えることに
より、半導体ウエハ(2)を被処理面が下向きとなる様
に保持する設置台(3)と、半導体ウエハ(2)を約50
0℃程度に予備加熱する反射板(4)を備えた複数のIR
ランプ(infrared ray lamp)(5)が設けられてい
る。
An airtight chamber (1) made of Al that can be opened / closed by an opening / closing mechanism (not shown) is provided, and a semiconductor wafer (2) is held in the chamber (1) by pressing an edge of a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer (2). The semiconductor wafer (2) and the installation table (3) that holds the wafer so that the surface to be processed is facing down.
Multiple IRs with reflector (4) preheated to about 0 ° C
A lamp (infrared ray lamp) (5) is provided.

また、チャンバ(1)の半導体ウエハ(2)下方に
は、レーザ光を透過する材質例えば石英ガラスの窓
(6)が設けられている。
Further, below the semiconductor wafer (2) in the chamber (1), a window (6) made of a material that transmits laser light, for example, quartz glass is provided.

そして、大出力のレーザ光を出力する如く2個のレー
ザ発振器(7a,7b)例えば18WArイオンレーザが設けられ
ている。この出力されたレーザ光の各々の光路上に、鏡
でレーザ光を遮断可能な遮断部(8a,8b)例えば鏡回転
式シャッタとしてガルバノ・スキャナが設けられ、この
遮断部の鏡を反射されたレーザ光を吸収し、水冷又は強
制空冷又は自然空冷で冷却する冷却部(9a,9b)例えば
黒色アルマイト処理したAl製ヒートシンクが設けられて
いる。そして、遮断部で遮断されず通過してきたレーザ
光は、処理時のビーム径を変換してアニール処理に適す
るビーム径例えば最小に絞り込むことが可能な様に、構
成するレンズがアッベ(abbe)数の異なる2種以上のア
サーマル(athermal)の性質を示すレンズを用いたビー
ムエキスパンダ(10a,10b)で一旦ビーム径を3倍程度
に拡大する如く、ビームエキスパンダ(10a,10b)が光
路上に設置されている。
Two laser oscillators (7a, 7b), for example, 18 WAr ion lasers are provided so as to output a large output laser beam. A blocking unit (8a, 8b) capable of blocking the laser beam with a mirror, for example, a galvano scanner as a mirror rotation shutter is provided on each optical path of the output laser beam, and the mirror of the blocking unit is reflected. A cooling unit (9a, 9b) that absorbs laser light and cools with water cooling, forced air cooling or natural air cooling, for example, a black alumite treated Al heat sink is provided. Then, the laser beam that has passed through without being blocked by the blocking unit has a lens having an Abbe number so that the beam diameter at the time of processing can be converted and the beam diameter suitable for annealing processing can be narrowed down to the minimum, for example. The beam expander (10a, 10b) on the optical path is designed to expand the beam diameter by about 3 times with the beam expander (10a, 10b) using a lens showing two or more types of athermal properties different from each other. It is installed in.

そこから、2本のレーザ光を所望の位置関係に合成す
る様に、全反射タイプの鏡(11a)と偏光プリズム(1
2)例えば材質がBK7A等のプリズムが設けられている。
From there, the total reflection type mirror (11a) and the polarizing prism (1
2) For example, a prism whose material is BK7A is provided.

また、この合成されたレーザ光のビームプロファイル
等を調整する為に、例えば100%反射と1%反射の切換
え可能な反射式光減衰器(13a,13b)が2ケ所設定され
ている。そして、チャンバ(1)下方までレーザ光を送
光可能な如く全反射タイプの鏡(11b〜11f)が設置され
ている。
Further, in order to adjust the beam profile and the like of the combined laser light, for example, two reflective optical attenuators (13a, 13b) capable of switching between 100% reflection and 1% reflection are set. Further, total reflection type mirrors (11b to 11f) are installed so that laser light can be transmitted to the lower part of the chamber (1).

このチャンバ(1)下方まで送光されたレーザ光を窓
(6)を通して半導体ウエハ(2)上に走査可能な如
く、走査部(14)が設られている。走査部(14)では、
X方向走査機構(15)例えば鏡回動式走査機構であるガ
ルバノ・スキャナが、Y方向走査機構(16)例えば高精
度で微少送り可能なボールねじを用いた1軸精密ステー
ジ上に設けられている。そして、X方向走査機構(15)
で走査されたレーザ光の走査時に走査速度がレンズの中
央と周辺で一定な様に、構成するレンズがアッベ数の異
なる2種以上のアサーマルの性質を示すレンズを用いた
θレンズ(17)もY方向走査機構(16)上に設られて
いる。
A scanning unit (14) is provided so that the laser light sent to the lower part of the chamber (1) can be scanned on the semiconductor wafer (2) through the window (6). In the scanning unit (14),
An X-direction scanning mechanism (15), for example, a galvano-scanner which is a mirror rotation type scanning mechanism, is provided on a Y-direction scanning mechanism (16), for example, a uniaxial precision stage using a ball screw capable of high precision and minute feed. There is. And X-direction scanning mechanism (15)
The θ lens (17) that uses a lens that has two or more types of athermal properties with different Abbe numbers so that the scanning speed is constant in the center and periphery of the lens when scanning the laser beam scanned by It is provided on the Y-direction scanning mechanism (16).

そして、上記構成のレーザアニール装置は図示しない
制御部で動作制御及び設定制御される。
The operation of the laser annealing apparatus having the above configuration is controlled and set by a control unit (not shown).

次に、上述したレーザアニール装置による半導体ウエ
ハ(2)のアニール方法を説明する。
Next, a method of annealing the semiconductor wafer (2) by the above-described laser annealing device will be described.

図示しない開閉機構によりチャンバ(1)が開かれ、
図示しないハンドアーム半導体ウエハ(2)をチャンバ
(1)内に搬入する。ここで、半導体ウエハ(2)は、
例えばウエハ(2)の縁を3点以上フォトダイオード等
で検知し演算することにより、予め中心位置合わせとオ
リフラ合わせが行なわれている。そして、ウエハ(2)
を被処理面を下向きにしてチャンバ(1)内に搬入し、
チャンバ(1)内の設置台(3)にウエハ(2)の縁5m
m程度を挟持して、設置台(3)に下向きに保持する。
この時、半導体ウエハ(2)の予備加熱を行うと、熱膨
張によるウエハ(2)の破損等を防止できる。それか
ら、図示しない開閉機構によりチャンバ(1)を閉じ
る。
The chamber (1) is opened by an opening / closing mechanism (not shown),
A hand arm semiconductor wafer (2) (not shown) is loaded into the chamber (1). Here, the semiconductor wafer (2) is
For example, center alignment and orientation flat alignment are performed in advance by detecting the edge of the wafer (2) at three or more points with a photodiode or the like and calculating it. And the wafer (2)
With the surface to be treated facing downward into the chamber (1),
Wafer (2) edge 5m on the installation table (3) in the chamber (1)
Hold about m and hold downward on the installation table (3).
At this time, if the semiconductor wafer (2) is preheated, damage to the wafer (2) due to thermal expansion can be prevented. Then, the chamber (1) is closed by an opening / closing mechanism (not shown).

そして、反射板(4)とIRランプ(5)で半導体ウエ
ハ(2)が500℃程度となる様に加熱してからレーザ光
によるアニール処理を行う。このIRランプ(5)による
均一な加熱により、レーザ光の局所的な発熱で発生する
熱歪等を防止することができる。また、アニール処理時
に、チャンバ(1)内に例えばN2のガスパージを行うと
温度均一性がより向上する。
Then, the semiconductor wafer (2) is heated by the reflection plate (4) and the IR lamp (5) to about 500 ° C., and then annealed by laser light. The uniform heating by the IR lamp (5) can prevent thermal strain and the like generated by local heat generation of the laser light. In addition, when the chamber (1) is purged with N 2 gas during the annealing treatment, the temperature uniformity is further improved.

この時既に、2個のレーザ発振器(7a,7b)は高出力
状態で安定化していて、レーザ光は第2図に示す如く遮
断部(8)の反射鏡(20)で反射され、冷却部(9)例
えばヒートシンクに吸収され、レーザ光の熱は自然冷却
により冷却されている。そして、レーザ光のアニール処
理時には、反射鏡(20)がレーザ光と平行となる如く回
動し、レーザ光を孔(21)より照射する。この回動機構
は鏡回転式シャッタであるガルバノ・スキャナであり、
約20℃程度の角度を回転させるのに10msec程度という高
速シャッタなので、半導体ウエハ(2)上でのアニール
処理に悪影響を与えることはない。また、第3図に示す
如く、非常用の遮断ミラー(22)を設けて、電源が切れ
た時に上昇してレーザ光を遮断する様にしておくと、停
電時でもレーザ光による事故を防止することができる。
そして、この遮断部(8)と冷却部(9)を設けたこと
により、レーザ発振器(7a,7b)の出力を高出力のま
ま、0%と100%のレーザ出力の変換を高速で確実に行
うことができ、熱による周辺の悪影響を防止することが
でき、高出力レーザの点灯・消灯を安価に実現すること
ができる。
At this time, the two laser oscillators (7a, 7b) have already been stabilized in a high output state, and the laser light is reflected by the reflecting mirror (20) of the cutoff section (8) as shown in FIG. (9) For example, the heat of the laser light absorbed by the heat sink is cooled by natural cooling. When the laser light is annealed, the reflecting mirror (20) is rotated so as to be parallel to the laser light, and the laser light is emitted from the hole (21). This rotating mechanism is a galvano scanner which is a mirror rotating shutter,
Since it is a high-speed shutter of about 10 msec for rotating an angle of about 20 ° C., it does not adversely affect the annealing process on the semiconductor wafer (2). Further, as shown in FIG. 3, if an emergency cutoff mirror (22) is provided so that the laser light is cut off when the power is cut off, the accident due to the laser light is prevented even in the case of a power failure. be able to.
By providing the cutoff section (8) and the cooling section (9), the output of the laser oscillator (7a, 7b) is kept at a high output and the conversion of 0% and 100% of the laser output is ensured at high speed. It is possible to prevent the adverse effects of heat on the surroundings, and it is possible to turn on and off the high-power laser at low cost.

それから、遮断部(8a,8b)からアニール処理の為に
通過したレーザ光を、ビームエキスパンダ(10a,10b)
によりビーム径を一旦約3倍程度に拡大する。これは、
半導体ウエハ(2)上でよりビームを絞り込みアニール
処理に適当なビーム径を得る為に行なわれ、このことに
より、ウエハ(2)をより高温例えば1000℃以上でアニ
ール処理することが可能となる。このビームエキスパン
ダ(10a,10b)は第4図に示す如く、例えば、材質FK01
で負のレンズ(25)、材質ATF4で正のレンズ(26)、材
質ATF4で負のレンズ(27)、材質FK01で正のレンズ(2
8)で構成される。このFK01は、クラウンガラス系であ
り、物体の屈折の度合いを示す屈折率nd=1.49700、分
散の度合いを示すアッベ数 線膨張係数α=127×10-7、屈長率温度係数dn/dT=−5.
4×10-6、光路折温度係数ds/dT=0.91×10-6である。こ
こで、光路長温度係数ds/dTは、 で求められ、屈折率温度係数はLorentz−Lorenzの式か
ら導びかれる。また、ATF4は、フリントガラス系であ
り、屈折率nd=1.65376、アッベ数vd=44.7、線膨張係
数α=117×10-7、屈折率温度係数dn/dT=−6.5×1
0-6、光路長温度係数ds/dT=1.15×10-6である。そし
て、アサーマルガラスとは、屈折率温度係数dn/dT<0
の為、光路長温度係数ds/dTがほぼ0のガラス材料で、
温度変化を伴う光学系では光路長が温度によって変化せ
ず、焦点距離が変化しないという効果がある。よって、
上記FK01とATF4は、このアサーマルな性質を示すアサー
マルガラスである。因みに、光学ガラスの中で最も使用
されているBK7はds/dT=6.62×10-6で、F2はds/dT=8.7
9×10-6である。また、アッベ数の異なる2種以上のレ
ンズ(25〜28)で構成しているので、複数の波長を有す
るレーザ光例えばArレーザの波長457.4〜514.5nm全域で
の色収差補正を可能としている。即ち、レーザ光出力の
変化による光路長変化がほぼ0のアサーマルガラスの正
と負のレンズ(25〜28)で、アッベ数の異なる材質を組
合わせることにより、光学系の収差補正を行い、レーザ
出力の変化によるビームスポットの変化や焦点距離の変
化によるレーザ光出力の損失を防止し、安定した所望の
処理用レーザビームが実現でき、レーザ光による半導体
ウエハ(2)のアニールを確実に安定して行うことがで
きる。
Then, the laser light that has passed through the blocking section (8a, 8b) for annealing treatment is converted into a beam expander (10a, 10b).
The beam diameter is once expanded to about 3 times. this is,
This is performed in order to narrow down the beam on the semiconductor wafer (2) to obtain a beam diameter suitable for the annealing process, which enables the wafer (2) to be annealed at a higher temperature, for example, 1000 ° C. or higher. This beam expander (10a, 10b) is made of, for example, material FK01 as shown in FIG.
With negative lens (25), material ATF4 with positive lens (26), material ATF4 with negative lens (27), material FK01 with positive lens (2
8). This FK01 is a crown glass system and has a refractive index n d = 1.49700 indicating the degree of refraction of an object and an Abbe number indicating the degree of dispersion. Coefficient of linear expansion α = 127 × 10 -7 , temperature coefficient of length factor dn / dT = −5.
4 × 10 −6 , optical path bending temperature coefficient ds / dT = 0.91 × 10 −6 . Where the optical path length temperature coefficient ds / dT is And the temperature coefficient of refractive index is derived from the Lorentz-Lorenz equation. ATF4 is a flint glass system, and has a refractive index n d = 1.65376, an Abbe number v d = 44.7, a linear expansion coefficient α = 117 × 10 −7 , and a temperature coefficient dn / dT = −6.5 × 1.
0 -6, the optical path length temperature coefficient ds / dT = 1.15 × 10 -6 . And athermal glass is the temperature coefficient of refractive index dn / dT <0
Therefore, the optical path length temperature coefficient ds / dT is a glass material with almost 0,
In an optical system that changes with temperature, the optical path length does not change with temperature, and the focal length does not change. Therefore,
The above FK01 and ATF4 are athermal glasses exhibiting this athermal property. By the way, BK7, which is the most used optical glass, has ds / dT = 6.62 × 10 -6 and F2 has ds / dT = 8.7.
It is 9 × 10 -6 . Further, since it is composed of two or more kinds of lenses (25 to 28) having different Abbe numbers, it is possible to correct chromatic aberration in the entire wavelength range of 457.4 to 514.5 nm of laser light having a plurality of wavelengths, for example, Ar laser. That is, by using positive and negative lenses (25 to 28) of athermal glass whose optical path length change due to a change in laser light output is almost 0, aberrations of an optical system are corrected by combining materials with different Abbe numbers. Laser beam output loss due to beam spot change and focal length change due to output change can be prevented, a stable desired laser beam for processing can be realized, and annealing of the semiconductor wafer (2) by laser light can be surely stabilized. Can be done by

次に、2本のレーザ光を鏡(11a)と偏光プリズム(1
2)で合成し、所望のビームプロファイルを作成して、
レーザ光を鏡(11b〜11f)を用いて走査部(14)に送
る。この時、このビームプロファイル等の調整を行う場
合、光減衰器(13a,13b)を用いてレーザ光出力を減衰
する。光減衰器(13a,13b)の機構は第5図に示す如
く、複数の反射率の違う鏡例えばレーザ光を100%反射
する100%反射鏡(30)と、1%反射して99%を透過し
吸収する1%反射鏡(31)を、例えばリニアガイド(3
2)とエアシリンダ(33)を用いた平行移動機構による
平行移動で切り換えることにより、レーザ出力を100%
と1%に減衰する。また、この切り換えは、回転移動で
行なってもよい。そして、本実施例では、2個の光減衰
器(13a,13b)を用いることにより、100%、1%、0.01
%のレーザ出力減衰を可能としている。このことで、各
調整に必要な所望の減衰率を実現している。また、1%
反射鏡(31)は99%のレーザ光を透過し吸収するので、
冷却用の図示しないヒートシンクを背面に備えて周辺へ
の熱影響を防止している。そして、この100%反射鏡(3
0)と1%反射鏡(31)を用いた反射式の光減衰器(13
a,13b)を用いたことにより、透過型の光減衰機構等で
生じるレーザ光の干渉や光路曲りやレーザ光の拡散や波
面の乱れ等が防止できる。また、本実施例の如く2段以
上の光減衰を行う場合、透過式の光減衰では精密で平行
でレーザ光が透過可能な平行平面板を作らねばならず、
この平行な平行平面板の製作・調整が困難であったり、
例えば光路補正板による光路補正を必要としたが、反射
式としたことで上記問題点も解決され、高精度な光減衰
機構が容易に実現可能となった。
Next, the two laser beams are reflected by a mirror (11a) and a polarizing prism (1
Create a desired beam profile by combining in 2),
The laser light is sent to the scanning section (14) using mirrors (11b to 11f). At this time, when the beam profile or the like is adjusted, the laser light output is attenuated by using the optical attenuators (13a, 13b). The mechanism of the optical attenuator (13a, 13b) is, as shown in FIG. 5, a plurality of mirrors having different reflectances, for example, a 100% reflecting mirror (30) that reflects 100% of laser light and 1% of 99% after reflecting it. A 1% reflecting mirror (31) that transmits and absorbs, for example, a linear guide (3
2) and the parallel movement mechanism that uses the air cylinder (33) to change the parallel movement to achieve 100% laser output.
And decays to 1%. Further, this switching may be performed by rotational movement. And in this embodiment, by using two optical attenuators (13a, 13b), 100%, 1%, 0.01
% Laser output attenuation is possible. As a result, the desired attenuation rate required for each adjustment is realized. Also, 1%
Since the reflector (31) transmits and absorbs 99% of the laser light,
A heat sink (not shown) for cooling is provided on the back surface to prevent thermal influence on the surroundings. And this 100% reflector (3
Reflective optical attenuator (13) using 0) and 1% reflector (31)
By using a, 13b), it is possible to prevent interference of laser light, optical path bending, diffusion of laser light, disturbance of wavefront, etc., which occur due to a transmission type optical attenuation mechanism or the like. Further, in the case of performing light attenuation in two or more steps as in the present embodiment, a transmission type light attenuation must make a parallel plane plate that is precise and parallel and allows laser light to pass therethrough.
It is difficult to manufacture and adjust this parallel flat plate,
For example, an optical path correction plate was required to correct the optical path, but the reflection type solves the above problems, and a highly accurate optical attenuation mechanism can be easily realized.

それから、ビームプロファイルや光軸等の調整済みレ
ーザ光を、鏡(11b〜11f)を用いて走査部(14)に送光
する。ここでレーザ光はX方向走査機構(15)例えばガ
ルバノ・スキャナとθレンズ(17)で、所望の一定速
度となり、窓(6)を通して半導体ウエハ(2)上をX
方向に走査し、同様に、Y方向走査機構(16)例えば1
軸精密ステージにより、連続走査やステップ走査の所望
の走査で、半導体ウエハ(2)上をY方向に走査する。
そして、θレンズ(17)で絞り込まれたレーザ光は半
導体ウエハ(2)上で、60μm〜300μm程度のビーム
径となり、半導体ウエハ(2)の被処理面の温度は例え
ば1000℃以上になる。この熱により、ウエハ(2)のア
ニール処理が行なわれ、X方向走査機構(15)とY方向
走査機構(16)でウエハ(2)の所望の部分又は全面を
走査することにより、アニール処理が終了する。
Then, the adjusted laser light such as the beam profile and the optical axis is sent to the scanning unit (14) using the mirrors (11b to 11f). Here, the laser light has a desired constant speed by an X-direction scanning mechanism (15), for example, a galvano scanner and a θ lens (17), and passes through a window (6) onto the semiconductor wafer (2) in X-direction.
Similarly, the Y-direction scanning mechanism (16), for example, 1
The axial precision stage scans the semiconductor wafer (2) in the Y direction by desired scanning such as continuous scanning or step scanning.
The laser beam narrowed down by the θ lens (17) has a beam diameter of about 60 μm to 300 μm on the semiconductor wafer (2), and the temperature of the surface to be processed of the semiconductor wafer (2) becomes 1000 ° C. or higher, for example. This heat causes the wafer (2) to be annealed, and the X direction scanning mechanism (15) and the Y direction scanning mechanism (16) scan the desired portion or the entire surface of the wafer (2) to perform the annealing process. finish.

ここで、レーザ光を半導体ウエハ(2)上に集光する
θレンズ(17)は、第6図に示す如く、例えば、材質
ATF4で正のレンズ(40)、材質FK01で負のレンズ(4
1)、材質ATF4で正のレンズ(42)、材質ATF4で負のレ
ンズ(43)、材質ATF4で負のレンズ(44)、材質FK01で
正のレンズ(45)、材質ATF4で負のレンズ(46)、材質
FK01で正のレンズ(47)で構成される。このθレンズ
(17)もビームエキスパンダ(10a,10b)と同様に、レ
ーザ光出力の変化による光路長変化がほぼ0のアサーマ
ルの性質を示すレンズ(40〜47)で、アッベ数の異なる
材質を組合わせてある。
Here, the θ lens (17) for condensing the laser light on the semiconductor wafer (2) is made of, for example, a material as shown in FIG.
ATF4 positive lens (40), material FK01 negative lens (4
1), material ATF4 positive lens (42), material ATF4 negative lens (43), material ATF4 negative lens (44), material FK01 positive lens (45), material ATF4 negative lens ( 46), material
FK01 consists of a positive lens (47). Like the beam expanders (10a, 10b), this θ lens (17) is also a lens (40 to 47) that exhibits an athermal property in which the change in optical path length due to the change in laser light output is almost zero, and is made of materials with different Abbe numbers. Are combined.

次に、遮断部(8a,8b)でレーザ光を遮断した後、図
示しない開閉機構によりチャンバ(1)が開かれ、図示
しないハンドアームで半導体ウエハ(2)をチャンバ
(1)外に搬出し、処理が完了する。
Next, after blocking the laser light by the blocking sections (8a, 8b), the chamber (1) is opened by an opening / closing mechanism (not shown), and the semiconductor wafer (2) is carried out of the chamber (1) by a hand arm (not shown). , Processing is completed.

上記実施例の遮断部(8a,8b)は、鏡回転式シャッタ
としてガルバノ・スキャナを用いて説明したが、光路を
鏡で遮断できればよく、ロータリーシリンダやロータリ
ーソレノイドに鏡を取付けたものでもよく、また、鏡を
高速直線運動させて光路も遮断してもよく、A.O.モジュ
レータやE.O.モジュレータ等を用いてもよいことは言う
までもない。
The blocking unit (8a, 8b) in the above embodiment has been described using the galvano scanner as the mirror rotary shutter, but it is sufficient if the optical path can be blocked by the mirror, and the rotary cylinder or the rotary solenoid may be equipped with the mirror. Needless to say, the mirror may be moved linearly at a high speed to block the optical path, and an AO modulator or an EO modulator may be used.

また、上記実施例の冷却部(9a,9b)は、空冷式の黒
色アルマイト処理したAl製ヒートシンクを用いて説明し
たが、遮断部(8a,8b)より反射されたレーザ光を吸収
し冷却できれば何でもよく、冷却水を用いた水冷方式で
も、ファンを用いた強制空冷でもよく、上記実施例に限
定されるものではない。
Further, the cooling unit (9a, 9b) of the above-described embodiment is described using the air-cooling black heat-treated alumite heat sink made of Al, but if it can cool by absorbing the laser light reflected from the blocking unit (8a, 8b). Any method may be used, such as a water cooling method using cooling water or forced air cooling using a fan, and is not limited to the above embodiment.

そして、上記実施例では、ビームエキスパンダ(10a,
10b)で一旦ビーム径を拡大してθレンズ(17)で絞
り込んだが、半導体ウエハ(2)上で所望のビーム径と
ビーム出力が得られれば良く、レーザ発振器(7a,7b)
から出たレーザ光をそのまま使用して、レンズを用いて
ウエハ(2)上に絞り込んでも良い。
In the above embodiment, the beam expander (10a,
The beam diameter was once expanded in 10b) and narrowed down by the θ lens (17), but it is sufficient if the desired beam diameter and beam output can be obtained on the semiconductor wafer (2), and the laser oscillator (7a, 7b)
It is also possible to use the laser light emitted from the laser as it is and narrow it down onto the wafer (2) using a lens.

また、上記実施例では、100%反射と1%反射の平行
移動切換え式光減衰器(13a,13b)を2ケ所設定して説
明したが、反射率や切換え方法や設定個数は上記実施例
に限定されるものではないことは言うまでもない。
Further, in the above-mentioned embodiment, the description has been made by setting the parallel movement switching type optical attenuators (13a, 13b) of 100% reflection and 1% reflection in two places, but the reflectance, the switching method and the set number are the same as in the above embodiment. It goes without saying that it is not limited.

それから、上記実施例の走査部(14)ではX方向走査
機構(15)とY方向走査機構(16)をガルバノ・スキャ
ナと1軸精密ステージを用いて説明したが、所望の処理
を実現できる走査方法であれば何でも良く、ラスタスキ
ャン方法でもベクタスキャン方法でも良く、X−Yステ
ージを用いても良く、ポリゴンミラーと1軸ステージを
組合わせて用いても良く、2個のガルバノ・スキャナを
用いても良く、上記実施例に限定されるものではない。
Then, in the scanning unit (14) of the above-mentioned embodiment, the X-direction scanning mechanism (15) and the Y-direction scanning mechanism (16) are explained using the galvano scanner and the one-axis precision stage, but the scanning which can realize the desired processing is performed. Any method may be used, either a raster scan method or a vector scan method, an XY stage may be used, a polygon mirror and a uniaxial stage may be used in combination, and two galvano scanners may be used. However, the present invention is not limited to the above embodiment.

そして、上記実施例では2本のレーザ光を合成してア
ニール処理を行うレーザアニール装置を用いて説明した
が、レーザ光を用いて被処理基板を処理する半導体製造
装置であればよく、処理に使うレーザ光は1本でも複数
でもよく、また、処理はCVD処理でも良く、マスクリペ
ア処理でも良く、上記実施例に限定されるものでないこ
とは言うまでもない。
In the above-described embodiment, the laser annealing apparatus that combines the two laser beams and performs the annealing process has been described, but any semiconductor manufacturing apparatus that processes the substrate to be processed using the laser beam may be used. It is needless to say that the laser beam to be used may be one or plural, and the treatment may be a CVD treatment or a mask repair treatment, and is not limited to the above embodiment.

また、上記実施例では、光学系のθレンズ(17)を
構成するレンズ(40〜47)とビームエキスパンダ(10a,
10b)を構成するレンズ(25〜28)の材質をFK01とATF4
を用いて説明したが、温度変化による光路長変化がほぼ
0のアサーマルの性質を示すガラスで、アッベ数の異な
る2種以上の材質で構成されていればよく、また、・
sinθレンズや普通のレンズを構成するレンズに用いて
もよく、上記実施例に限定されるものではない。
Further, in the above-described embodiment, the lenses (40 to 47) forming the θ lens (17) of the optical system and the beam expander (10a,
The materials of the lenses (25 to 28) that compose 10b) are FK01 and ATF4.
As explained above, it is a glass that exhibits an athermal property in which the change in optical path length due to temperature change is almost zero, and it is sufficient if it is made of two or more materials with different Abbe numbers.
It may be used as a lens forming a sin θ lens or an ordinary lens, and is not limited to the above embodiment.

以上述べたようにこの実施例によれば、半導体ウエハ
(2)を気密なチャンバ(1)内でIRランプ(5)で予
備加熱し、窓(6)を通してレーザ光を用いてアニール
する。そして、このレーザ光を案内する光学系のビーム
エキスパンダ(10a,10b)とθレンズ(17)を構成す
るレンズ(25〜28,40〜47)を、アッベ数の異なる2種
以上のアサーマルの性質を示すレンズを用いたことによ
り、収差補正を可能とし、光路長の変化を防止し、処理
時に所望の安定したレーザビームを得ることができる。
As described above, according to this embodiment, the semiconductor wafer (2) is preheated by the IR lamp (5) in the airtight chamber (1) and annealed by using laser light through the window (6). The beam expander (10a, 10b) of the optical system that guides the laser light and the lenses (25 to 28, 40 to 47) forming the θ lens (17) are connected to two or more types of athermal with different Abbe numbers. By using a lens exhibiting properties, it is possible to correct aberrations, prevent changes in optical path length, and obtain a desired stable laser beam during processing.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、光学系のレンズ
をアッベ数の異なる2種以上のアサーマルの性質を示す
レンズを用いたことにより、複数の波長を有するレーザ
光の収差補正を実現してレーザ光出力の損失を防止し、
レンズの熱膨張で発生する光路長の変化によるビームス
ポット径の変化を防止し、所望の安定した条件で確実に
レーザ光による半導体等の処理を実現することができ
る。
As described above, according to the present invention, aberration correction of laser light having a plurality of wavelengths is realized by using, as the lens of the optical system, two or more kinds of athermal lenses having different Abbe numbers. Prevents loss of laser light output,
It is possible to prevent the change of the beam spot diameter due to the change of the optical path length caused by the thermal expansion of the lens and surely realize the processing of the semiconductor or the like by the laser light under desired stable conditions.

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

第1図は本発明の半導体製造装置をアニール処理に適用
した一実施例の構成図、第2図は第1図の遮断部と冷却
部を説明する横断面図、第3図は第2図の縦断面図、第
4図は第1図のビームエキスパンダの構成図、第5図は
第1図の光減衰器を説明する図、第6図は第1図のθ
レンズの構成図、第7図は第1図のアニール処理を簡単
に示すのフロー図である。 図において、 1……チャンバ、2……半導体ウエハ 5……IRランプ、6……窓 10a,10b……ビームエキスパンダ 14……走査部、17……θレンズ 25〜28,40〜47……レンズ
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment in which a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is applied to an annealing treatment, FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a cutoff portion and a cooling portion of FIG. 1, and FIG. 3 is FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of FIG. 4, FIG. 4 is a configuration diagram of the beam expander of FIG. 1, FIG. 5 is a view for explaining the optical attenuator of FIG. 1, and FIG. 6 is θ of FIG.
FIG. 7 is a flow chart showing the annealing process of FIG. 1 in a simple manner. In the figure, 1 ... Chamber, 2 ... Semiconductor wafer 5 ... IR lamp, 6 ... Window 10a, 10b ... Beam expander 14 ... Scanning unit, 17 ... θ lens 25-28, 40-47 ... …lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 浩洋 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号 東京 エレクトロン株式会社内 (72)発明者 米山 詩麻夫 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号 東京 エレクトロン株式会社内 (72)発明者 新野 雅夫 東京都中央区日本橋本町3丁目4番14号 興和株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hirohiro Kumagai 1-226 Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Tokyo Electron Ltd. (72) Inventor Shimao Yoneyama 1-26 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 2 inside Tokyo Electron Limited (72) Inventor Masao Shinno 3-4-14 Nihonbashihonmachi, Chuo-ku, Tokyo Inside Kowa Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光学系で案内されたレーザ光を被処理基板
の被処理面に照射して処理を行う半導体製造装置におい
て、上記光学系のレンズにアッベ数の異なる2種以上の
アサーマルの性質を示すレンズを用いたことを特徴とす
る半導体製造装置。
1. A semiconductor manufacturing apparatus for irradiating a surface to be processed of a substrate to be processed with a laser beam guided by an optical system for processing, wherein the lens of the optical system has two or more types of athermal properties different in Abbe number. A semiconductor manufacturing apparatus characterized by using a lens showing
【請求項2】レーザ光は、Arレーザであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の半導体製造装置。
2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the laser light is an Ar laser.
【請求項3】レンズは、レーザ光を集光するレンズ及び
レーザ光を拡大するレンズであることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の半導体製造装置。
3. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the lens is a lens for condensing the laser light and a lens for enlarging the laser light.
【請求項4】レーザ光を集光するレンズは、レーザ光の
走査時に走査速度がレンズの中央と周辺で一定なθレ
ンズを構成するレンズであることを特徴とする特許請求
の範囲第3項記載の半導体製造装置。
4. The lens for condensing laser light is a lens that forms a θ lens whose scanning speed is constant at the center and periphery of the lens when scanning the laser light. The semiconductor manufacturing apparatus described.
【請求項5】レーザ光を拡大するレンズは、ビーム径を
変換するビームエキスパンダを構成するレンズであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の半導体製造
装置。
5. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the lens for expanding the laser beam is a lens constituting a beam expander for converting the beam diameter.
【請求項6】アサーマルの性質を示すレンズは、正のレ
ンズと負のレンズの組合わせにより構成されることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体製造装置。
6. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the lens exhibiting athermal property is constituted by a combination of a positive lens and a negative lens.
【請求項7】処理は、アニール処理であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の半導体製造装置。
7. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the treatment is an annealing treatment.
【請求項8】被処理基板は、半導体ウエハであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体製造装
置。
8. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the substrate to be processed is a semiconductor wafer.
JP62305282A 1987-12-02 1987-12-02 Semiconductor manufacturing equipment Expired - Lifetime JPH0831644B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62305282A JPH0831644B2 (en) 1987-12-02 1987-12-02 Semiconductor manufacturing equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62305282A JPH0831644B2 (en) 1987-12-02 1987-12-02 Semiconductor manufacturing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01146388A JPH01146388A (en) 1989-06-08
JPH0831644B2 true JPH0831644B2 (en) 1996-03-27

Family

ID=17943223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62305282A Expired - Lifetime JPH0831644B2 (en) 1987-12-02 1987-12-02 Semiconductor manufacturing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0831644B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06140704A (en) * 1992-10-26 1994-05-20 Mitsubishi Electric Corp Laser light irradiation equipment
JP2007095936A (en) * 2005-09-28 2007-04-12 Mitsubishi Electric Corp Carbon dioxide laser beam processing machine and machining method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01146388A (en) 1989-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101167324B1 (en) Laser thin film poly-silicon annealing optical system
KR101115077B1 (en) Laser thin film poly-silicon annealing system
US5357365A (en) Laser beam irradiating apparatus enabling uniform laser annealing
KR100261852B1 (en) A method of manufacturing a semiconductor device
US7939435B2 (en) Laser annealing method
KR101647279B1 (en) Optical design for line generation using microlens array
US20080151951A1 (en) Laser optical system
US20090323739A1 (en) Laser optical system
JP2550370B2 (en) Semiconductor manufacturing equipment
JP2919145B2 (en) Laser light irradiation device
JP4230538B2 (en) Electronic device manufacturing method and laser apparatus using laser beam
TW202021706A (en) Laser machining system
US7998841B2 (en) Method for dehydrogenation treatment and method for forming crystalline silicon film
JPH0831644B2 (en) Semiconductor manufacturing equipment
JP2530468B2 (en) Semiconductor manufacturing equipment
JP5087002B2 (en) Beam separation optics
JP2677860B2 (en) Laser light irradiation device
JPH11352420A (en) Homogenizer device with beam rotating function and laser beam machining device using it
JPH07335586A (en) Method and apparatus for laser heat treatment
JPH04142030A (en) Manufacture of semiconductor film
US20080105825A1 (en) Laser scanning apparatus and method using diffractive optical elements
JP3173666B2 (en) Method and apparatus for surface treatment of quartz member
JPS58190918A (en) Laser scanner
JPH0673346B2 (en) Laser annealing device
JPH02197389A (en) Device for surface treatment by laser-beam scanning