JPH09180997A

JPH09180997A - レーザを用いた表面処理方法

Info

Publication number: JPH09180997A
Application number: JP33535395A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Ando; 和徳安藤; Kiwa Kin; 祺和金; Toshikimi Takeuchi; 俊公竹内; Kenji Omura; 研二大村
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】スループットの向上を図ることができるレー
ザを用いた表面処理方法を提供すること。【解決手段】レーザを照射して表面層を改質するため
の表面処理方法において、レーザビームＢによって表面
７ａを所要のピッチで所定の一定方向に沿って走査し所
望の微細結晶状態の帯状領域Ｍ₁〜Ｍ_nと結晶性の良好
でない帯状領域Ｎ ₁〜Ｎ_n-1とを交互に形成し、帯状領
域Ｎ₁〜Ｎ_n-1を高いエネルギーのレーザビームで順次
照射する。レーザ光源からのレーザ光を複数に分割して
所要の処理のための所要の適正強度の複数のレーザビー
ムを得、これらにより同時処理を行う。レーザビームの
長手方向が配線パターンのいずれかの長手方向と平行に
ならない相対位置関係で走査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質半導体層を
レーザによってアニールしその表面部分を多結晶質に改
質する等のための表面処理に好適な、レーザを用いた表
面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体表層の改質、高分子材
料の表層のエッチング、あるいは高分子材料に孔あけを
行った場合にその周囲に付着する高分子炭化物の除去等
の表面処理のために、レーザを用いた各種の表面処理技
術が利用されている。特に、Ｓｉ薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）の製造プロセスにおいては、エキシマレーザを基
板の表面に短時間照射してその表面のみを高温とし、こ
れにより基板の表面を非晶質から多結晶質に改質するこ
とによって半導体装置の特性の改善を図るようにした表
面処理が実用化されている。

【０００３】このレーザによる表面処理の具体的な方法
としては、特開平５−１９０４５１号公報に見られるよ
うに、エキシマレーザからのレーザをホモジナイザによ
りレーザビームスポットとし、所要の半導体表面を少し
づつずらしながらこのビームスポットにより相対走査す
る方法が公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、矩形又は帯
状の如きレーザビームスポットで半導体表面上を相対走
査することにより半導体表面層の改質を行う場合、次の
ような問題点を生じる。すなわち、スループットを向上
させるためにはレーザビームスポットの移動ピッチ量は
なるべく大きい方がよいが、例えばレーザビームスポッ
トの幅と同じピッチ量で移動させて走査した場合、レー
ザビームスポットの端縁部ではその照射エネルギーが小
さくなるため、結晶性の良好な部分と悪い部分とが走査
方向に沿って周期的に生じてしまい、半導体表面の均一
な改質を行うことが不可能である。

【０００５】特に、半導体の表面上に配線パターンが縦
横に形成されるものにあっては、表面改質状態の良好な
部分と悪い部分、例えば結晶性の良好な部分と悪い部
分、又は不純物が良好に除去された部分とそうでない部
分、とが上述の如く縦縞状又は横縞状に周期的に生じる
と、電気移動度の良好な配線パターンと電気移動度が悪
い配線パターンとが混在する結果となり、出来上がった
製品の特性に著しいばらつきを生じさせることになると
いう特有の問題を生じる。

【０００６】このような改質の不均一を回避するため、
従来では、レーザビームスポットの移動ピッチ量をレー
ザビームスポットの幅の数分の１程度とし、一度レーザ
照射した部分をオーバーラップさせながら所要の方向に
走査し、これにより表面層を均一に改質するようにする
技術が公知であるが、この従来技術によるとスループッ
トが長くなるという問題点があった。本発明の目的は、
レーザビームスポットの移動ピッチ量を大きくしても被
処理部材の表面層の改質を均一に行うことができ、スル
ープットの向上を図ることができる、レーザを用いた表
面処理方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１の発明の特徴は、被処理部材の表面にレーザ
を照射して前記被処理部材の表面層を微細結晶構造に改
質するための表面処理方法において、幅の狭い帯状のレ
ーザビームによって前記表面を所要のピッチで所定の一
定方向に沿って走査し所望の微細結晶状態の第１の帯状
領域と結晶性の良好でない第２の帯状領域とを交互に複
数形成する第１のステップと、前記第２の帯状領域を前
記第１のステップにおいて用いられたレーザビームより
は高いエネルギーの帯状レーザビームで順次照射して前
記第２の帯状領域の結晶状態を所望の微細結晶状態にす
る第２のステップとを有する点にある。

【０００８】第１のステップにより形成される第２の帯
状領域は、レーザビームのエネルギーの低い部分で改質
された部分であり、結晶性が不十分な領域であるが、一
旦レーザ照射されているためレーザエネルギーの吸収率
が低下している。この状況下で、第１のステップにおい
て用いられたレーザビームよりはエネルギーの高い帯状
レーザビームを用い、第２の帯状領域を順次再照射する
ことにより、第２の帯状領域の結晶性を所望の結晶状態
とすることができる。この結果、レーザビームのピッチ
量を極端に小さくすることなしに、被処理部材の表面層
を均一に改質することができ、スループットを向上させ
ることができる。

【０００９】上記課題を解決するための請求項２の発明
の特徴は、被処理部材の表面にレーザを照射して所要の
処理を施すための表面処理方法において、レーザ光源か
らのレーザ光を複数に分割し、分割された複数のレーザ
光をそれぞれ前記所要の処理のための所要の適正強度の
帯状レーザビームに形成し、これにより得られた複数の
帯状レーザビームにより前記表面の異なる部分を同時に
処理するようにした点にある。

【００１０】レーザ光源の出力と帯状レーザビームの所
要のエネルギーにより定まる数にレーザ光源からのレー
ザ光を分割することができ、このようにして得られた複
数のレーザ光は適宜の光学系を用いることにより所要の
処理に適した強度の複数の帯状レーザとして形成され
る。これらの帯状レーザは同時に被処理表面の異なる部
分に照射されて、複数の部分の表面処理が同時に行わ
れ、その処理時間を短縮することができ、スループット
が向上する。なお、複数の帯状レーザビームの各強度は
必ずしも等しい必要はなく、目的に応じてそれぞれ異な
る強度、幅に設定することができる。

【００１１】上記課題を解決するための請求項３の発明
の特徴は、配線パターンが形成される半導体部材の表面
にレーザを照射して前記半導体部材の表面層を改質する
ための表面処理方法において、幅の狭い帯状のレーザビ
ームを形成し、前記レーザビームの長手方向が前記配線
パターンのいずれかの長手方向と平行にならない相対位
置関係で前記表面を前記レーザビームにより所要のピッ
チで走査するようにした点にある。

【００１２】レーザビームを所要のピッチで走査するこ
とにより、半導体部材表面には表面改質状態の良好な部
分とそれより劣る部分とが交互に帯状に生じることとな
る。しかし、レーザビームの長手方向が配線パターンの
いずれかの長手方向と平行にならない相対位置関係で表
面処理が行われているので、配線パターン上には表面改
質状態の良好な部分とそれより劣る部分とが交互に形成
される。この結果、半導体部材上のどの配線パターンの
どの部分の電気移動度も略等しく、配線パターンの電気
的性質を均一化することができる。このため、走査のた
めのピッチ量を小さくしなくても済み、スループットの
向上を期待することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、各請
求項に記載された発明の実施の形態について説明する。

【００１４】図１は、請求項１の発明による方法を実施
するための表面処理装置の実施の形態の一例を示す概略
構成図である。表面処理装置１は、エキシマレーザ発生
器２と、エキシマレーザ発生器２から得られるレーザ出
力Ｒを細長い帯状のエキシマレーザビームＢに変換する
ためのホモジナイザ３とを有している。

【００１５】ホモジナイザ３は真空チャンバ４の上に固
定されており、真空チャンバ４内に設けられた移動装置
５のステージ６上に適宜の取付手段によって載置される
被処理材料にエキシマレーザビームＢが真空チャンバ４
に設けられた図示しない窓を介して照射される構成とな
っている。

【００１６】この実施の形態では、被処理材料はＳｉ薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する半導体装置７であ
り、この半導体装置７の被処理表面７ａにエキシマレー
ザビームＢを照射して被処理表面７ａを改質する場合の
処理を、その一例として説明する。

【００１７】移動装置５はステージ６をＸ方向に移動さ
せる機能を有しており、ステージ６上にその長手方向が
Ｘ方向に略平行となるように載置されている半導体装置
７を図１で左手方向から右手方向に所定の速度で移動さ
せる。一方、ホモジナイザ３からのエキシマレーザビー
ムＢの照射方向はステージ６方向に向けて一定に固定さ
れている。したがって、移動装置５によって半導体装置
７をＸ方向に移動させると、エキシマレーザビームＢと
半導体装置７との間にエキシマレーザビームＢの走査の
ために必要な相対移動運動を与えることができる。

【００１８】この実施の形態では、エキシマレーザビー
ムＢの被処理表面７ａ上での形状は幅の狭い細長い帯状
となっており、その長手方向の長さＬは被処理表面７ａ
の縦方向の長さＡ、すなわち、この場合Ｘ方向と直交す
る辺の長さよりは長く設定されている。長さＬは長さＡ
より短くてもよいが、この場合は以下に述べる処理を２
回以上に分けて行う必要が生じる。

【００１９】一方、エキシマレーザビームＢの被処理表
面７ａ上での幅Ｗは、エキシマレーザ発生器２の出力の
大きさ及び長さＬの値によるが、例えば、０．１５ｍｍ
程度となるように定められている。

【００２０】次に、図１に示す表面処理装置１により半
導体装置７の表層を非晶質から所望の微細結晶質へと改
質する場合の処理について図２を参照して説明する。

【００２１】先ず、エキシマレーザビームＢが半導体装
置７上で領域Ｍ₁に照射されるように、移動装置５の位
置決め操作が実行される。領域Ｍ₁は被処理表面７ａの
一端部７ｂを含むように位置している。

【００２２】次いで、エキシマレーザビームＢの間歇的
照射が開始されると、移動装置５によって半導体装置７
がＸ方向に所定の速度で移動せしめられる。この移動速
度は、エキシマレーザビームＢの間歇出力の周期を考慮
して、次のエキシマレーザビームＢの照射領域Ｍ₂が先
の領域Ｍ₁との間で所定の間隔Ｗ’が生じるように定め
られる。この実施の形態では、所定の間隔Ｗ’は巾Ｗと
略等しい値に定められている。エキシマレーザビームＢ
が被処理表面７ａ上の領域Ｍ₁、Ｍ₂、・・・、
Ｍ_n-1、Ｍ_nを上述した所定の間隔をもつようにして順
次照射し、これによりその表層を加熱し、所要の改質が
実行される。

【００２３】図３を参照して上述の処理によって半導体
装置７の被処理表面７ａが帯状に間歇的に改質される様
子について説明する。エキシマレーザビームＢの強度
は、その巾Ｗに相当するエネルギーが照射される領域Ｍ
₁〜Ｍ_nにおいて所要の微細結晶質に改質されるような
エネルギー値Ｂ１に設定されている。したがって、領域
Ｍ₁〜Ｍ_nは図２に示すエキシマレーザビームＢの走査
により所要の微細結晶質に改質される。

【００２４】ところで、レーザビームは広がりを有する
ため、上述の如くして領域Ｍ₁〜Ｍ _nをエキシマレーザ
ビームＢで照射したとしてもこれに隣接する領域Ｎ₁、
Ｎ₂、・・・、Ｎ_n-1にもエキシマレーザビームが弱い
エネルギー値で照射され、不完全ながらその表層が改質
される。

【００２５】領域Ｎ₁〜Ｎ_n-1の不完全改質状態を所望
の微細結晶構造に改質するため、これらの帯状領域Ｎ₁
〜Ｎ_n-1に対して、図２で説明したのと同様にして、エ
キシマレーザビームＢの照射を行う。ただし、領域Ｎ₁
〜Ｎ_n-1は不完全ながらもすでにエキシマレーザビーム
で照射されているため、そこでのレーザビームの吸収率
は低下しているので、領域Ｎ₁〜Ｎ_n-1に対する処理
は、先に用いた強度Ｂ１よりも高い強度Ｂ２のエキシマ
レーザビームＢを用いて行う。

【００２６】図４を参照して領域Ｎ₁〜Ｎ_n-1の改質処
理を説明する。エキシマレーザビームＢの位置は先の処
理の終了時点で領域Ｍ_nを照射する位置となっているた
め、移動装置５をＸ方向と逆のＹ方向に移動させ、領域
Ｎ_n-1、Ｎ_n-2、・・・、Ｎ ₂、Ｎ₁の順に半導体装置
７の被処理表面７ａを強度Ｂ２のエキシマレーザビーム
Ｂによって処理する。

【００２７】この処理のよって、図５に示すように、領
域Ｎ_n-1、Ｎ_n-2、・・・、Ｎ₂、Ｎ₁に強度Ｂ２のエ
キシマレーザビームＢが順次照射され、これらの領域Ｎ
₁〜Ｎ_n-1の不完全結晶質状態が所望の微細結晶構造に
再改質される。この結果、エキシマレーザビームＢの送
りピッチ量を従来に比べて大幅に大きくしても半導体装
置７の被処理表面７ａを全面に亘って均一に改質するこ
とができ、スループットを著しく向上させることができ
る。

【００２８】なお、強度Ｂ２のエキシマレーザビームＢ
による第２回目の走査は、領域Ｎ_n- ₁、Ｎ_n-2、・・
・、Ｎ₂、Ｎ₁の順序に行う必要はなく、例えば、移動
装置５をＸ方向に移動させつつ図１に示した手順と同じ
く、領域Ｎ₁、Ｎ₂、・・・、Ｎ_n-1の順に処理するこ
とも可能である。

【００２９】図６には、請求項１の発明の変形例が示さ
れている。この方法は、エキシマレーザ発生器２からの
レーザ光Ｒを分割光学系２Ａによって２つのレーザ光Ｒ
Ａ、ＲＢに分け、ホモジナイザ２Ｂによって強度Ｂ１の
エキシマレーザビームＢＡと強度Ｂ２のエキシマレーザ
ビームＢＢとを得、この一対のエキシマレーザビームＢ
Ａ及びＢＢにより半導体装置７の被処理表面７ａを例え
ばＸ方向に一回走査するだけで、図１乃至図５に基づい
て説明したのと同様の表面処理結果を得るものである。

【００３０】このことを図７を参照してより詳しく説明
する。エキシマレーザビームＢＡとエキシマレーザビー
ムＢＢとの間隔は先の説明から判るように、３ピッチ分
である。この例では、先ず（１）エキシマレーザビーム
ＢＢによって領域Ｍ₁の微細結晶化が行われる。このと
きエキシマレーザビームＢＡは３ピッチ分後方である。
次に、（２）エキシマレーザビームＢＢ、ＢＡの対を半
導体装置７に対して２ピッチ分相対的に進め、処理を行
う。よって、ここでは領域Ｍ₂の微細結晶化が行われる
ことになる。（３）さらにエキシマレーザビームＢＢ、
ＢＡの対を２ピッチ分進め処理を行う。これにより領域
Ｍ₃の微細結晶化が行われると同時に、エキシマレーザ
ビームＢＡによって領域Ｎ₁の再改質が実行され、領域
Ｎ₁の不完全性が治癒され、所望の微細結晶構造状態が
得られる。このようにして、一対のエキシマレーザビー
ムＢＢ、ＢＡを同時に２ピッチづつおくることにより、
先の場合と同様にして領域Ｍ₁〜Ｍ_nがエキシマレーザ
ビームＢＢによって所望の微細結晶構造に改質され、エ
キシマレーザビームＢＢによって先に不完全に改質され
た領域Ｎ₁〜Ｎ_n-1がよりエネルギーの高いエキシマレ
ーザビームＢＡによって後から再改質されて所望の微細
結晶構造とされる。したがって、一対のエキシマレーザ
ビームＢＡ、ＢＢにより所定の一方向に一回走査を行う
だけで、半導体装置７の被処理表面７ａをほぼ均一に改
質することができ、処理の効率をさらに向上させ、スル
ープットをより一層短くすることができる。

【００３１】図８には、請求項２の発明による方法を実
施するための表面処理装置の実施の形態の一例の概略構
成図が示されている。この表面処理装置２１は、エキシ
マレーザ発生器２２からのレーザ光Ｒを分割光学系２３
によって３本のレーザ光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に分割し、ミ
ラー２４、プリズム２５及びシリンドリカルレンズ２６
から成るホモジナイザ２７によって、第１乃至第３エキ
シマレーザビームＸ１、Ｘ２、Ｘ３を発生させる装置で
ある。

【００３２】図８の構成例では、移動装置５によって、
ステージ６上の半導体装置７の被処理表面７ａには第１
乃至第３エキシマレーザビームＸ１、Ｘ２、Ｘ３がその
表面層を微細結晶化するよう改質するために照射されて
おり、半導体装置７は移動装置５によって矢印Ｘ方向に
相対移動せしめられる構成である。

【００３３】分割光学系２３は、図９に示すように３枚
のビームスプリッタ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが図示の如
く配置されて成り、エキシマレーザ発生器２２からのレ
ーザ光Ｒはビームスプリッタ２３Ａにおいてそのうちの
一部が透過してレーザ光Ｒ３となり、残りはそこで反射
してビームスプリッタ２３Ｂに送られる。ビームスプリ
ッタ２３Ｂでも同様にして、ビームスプリッタ２３Ａか
ら入射されたレーザ光の一部が反射してレーザ光Ｒ２と
なり、残りはそこでとうかしてビームスプリッタ２３Ｃ
に送られる。ビームスプリッタ２３Ｃではビームスプリ
ッタ２３Ｂからの全てのレーザ光が反射してレーザ光Ｒ
３となる。ここで各ビームスプリッタの透過率及び反射
率を図９中に示される如く設定すると、レーザ光Ｒが３
等分されて、得られるレーザ光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の強度
は全て同じとなる。

【００３４】この結果、最終的に得られる第１乃至第３
エキシマレーザビームＸ１、Ｘ２、Ｘ３の強度も互いに
略等しくなり、同一の強度の３本のエキシマレーザビー
ムＸ１、Ｘ２、Ｘ３により半導体装置７の被処理表面７
ａをアニール処理することができる。

【００３５】図１０の（ａ）には、この場合の被処理表
面７ａの走査方法の一例が示されている。この方法で
は、被処理表面７ａを３つの領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に分
け、３つのエキシマレーザビームの間隔をこれらの領域
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の長さＷＰとし、１回の走査によっ
て、同様に領域Ｐ１をエキシマレーザビームＸ１で処理
し、領域Ｐ２をエキシマレーザビームＸ２で処理し、領
域Ｐ３をエキシマレーザビームＸ３で処理する構成とな
っている。

【００３６】図１０の（ｂ）は、３つのエキシマレーザ
ビームＸ１、Ｘ２、Ｘ３の間隔を走査ピッチにまでせば
め、先ず隣接する３つの領域Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３をこれら
３本のエキシマレーザビームＸ１、Ｘ２、Ｘ３により処
理し、しかる後、その次の連続する３つの領域Ｑ４、Ｑ
５、Ｑ６を３本のエキシマレーザビームＸ１、Ｘ２、Ｘ
３により同様にして処理するということを順次繰り返し
て半導体装置７の被処理表面７ａを処理する方法であ
る。

【００３７】このように、レーザ光を分割して複数のエ
キシマレーザビームを得、これにより半導体装置７の被
処理表面７ａを処理することの利点は次の通りである。
周知のように、この種の表面処理に必要なレーザビーム
の強度には最適値が存在し、強度が高すぎても、低すぎ
ても適正な表面処理を行うことはできない。しかるに、
エキシマレーザ発生器２２に余力がある場合、このよう
な分割方式をとることにより、良好な表面処理に見合っ
た強度の複数のレーザビームに分解することにより、エ
キシマレーザ発生器２２の容量に見合った処理を良好に
遂行することが可能となる。この結果、スループットを
エキシマレーザ発生器２２の容量に応じて格段に向上さ
せることができる。レーザビームの数をｊ本とすれば、
スループットは１／ｊに短縮できることになる。

【００３８】なお、図８では３本のレーザビームに分割
する場合について説明したが、２本のレーザビームに分
割する場合であれば、図１１に示されたように、２面カ
ットのプリズムを用いればよい。

【００３９】図１２には、同時に３本のエキシマレーザ
ビームを得るための別の装置の構成例が示されている。
この表面処理装置３１では、エキシマレーザ発生器２２
からのレーザ光Ｒを分割光学系２３で３本のレーザ光Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３に分割した後、角度を変えて配置された
３枚のミラー２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃによってこれらの
レーザ光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３をシリンドリカルレンズ２６
に送るように構成したものである。これにより、半導体
装置７の被処理表面７ａ上に、第１乃至第３エキシマレ
ーザビームＸ１、Ｘ２、Ｘ３を照射することができる。

【００４０】なお、図８、図１２に示した構成において
各エキシマレーザビームＸ１、Ｘ２、Ｘ３の強度に重み
を付ければ図６に示す装置の代わりに使用することがで
きることは勿論である。

【００４１】図１３は、請求項３の発明の方法の実施の
一形態を説明するための図である。ここで、半導体装置
７の被表面処理７ａ上には配線パターンＨＰが形成され
ており、この実施の形態では、碁盤の目のごとく、縦横
に整列して形成されている。この半導体装置７のアニー
ル処理を行うためのエキシマレーザビームＥＢは、細長
い帯状のレーザビームであり、このエキシマレーザビー
ムＥＢは適宜の公知の手段により容易に作成することが
できる。

【００４２】図１３から判るように、エキシマレーザビ
ームＥＢの長手方向Ｚは配線パターンＨＰの長さ方向、
すなわちＸ方向及びＵ方向のいずれとも平行関係になら
ないように定められており、この状態で半導体装置７を
図示しない移動装置によりＸ方向に移動させてエキシマ
レーザビームＥＢによる走査を所定のピッチで行う。

【００４３】この結果、図１４に示すように、エキシマ
レーザビームＥＢを例えばピッチ量ＰＴで送った場合、
結晶性の良好な帯状領域ＲＹ１と結晶性の良好でない帯
状領域ＲＹ２とが交互に発生したとしても、これらの帯
状領域は配線パターンＨＰと所定の角度をもって交差す
るので、配線パターンＨＰには結晶性の良好な部分と結
晶性の良好でない部分とが交互に生じる。このため、配
線パターンＨＰとして見た場合、その電気的特性は均一
となり、出来上がった半導体装置の完成品において電気
的諸特性の著しいばらつきが生じるのを確実に回避する
ことができる。すなわち、走査のピッチを極端に小さく
しなくても、この種のばらつきの発生を回避できるの
で、スループットの改善に役立つものである。この実施
の形態では、レーザビームにより表面の結晶性を良好に
することによって表面状態の改質を行なう例について説
明した。しかし、表面状態の改質のための処理は配線等
に含まれるガスの如き不純物をレーザ照射によって除去
する処理も含むものであり、微結晶化処理のみに限定さ
れるものではない。

【００４４】なお、半導体装置７に対してエキシマレー
ザビームＥＢをどのよに傾ければよいかは、以上の説明
から容易に了解されるところであるが、他の例を図１５
〜図１７に示す。図１５では、配線パターンＨＰが半導
体装置７の縦横に沿っていないため、エキシマレーザビ
ームＥＢは半導体装置７の縦の辺７１に平行となってい
る。図１６では、図１３に示したエキシマレーザビーム
ＥＢの外に、さらに別のエキシマレーザビームＥＢＥを
用い、エキシマレーザビームＥＢ、ＥＢＥが八の字を構
成するようになっている。図１７の例では、半導体装置
７の被処理表面７ａを往復走査する場合において、往路
は図１３の場合と同じであるが、復路ではエキシマレー
ザビームＥＢの傾きを逆方向に変えることにより、より
一層の均一化を図っている。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明による方法を実施するための表
面処理装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。

【図２】図１に示す表面処理装置により半導体装置の表
層を非晶質から所望の微細結晶質へと改質する場合の処
理工程の前半部を説明するための説明図。

【図３】図２に従う処理により得られる半導体装置の表
面層の改質状態及びその時のレーザビームによる照射エ
ネルギーの分布を説明するための説明図。

【図４】図１に示す表面処理装置により半導体装置の表
層を非晶質から所望の微細結晶質へと改質する場合の処
理工程の後半部を説明するための説明図。

【図５】図４に従う処理により得られる半導体装置の表
面層の改質状態及びその時のレーザビームによる照射エ
ネルギーの分布を説明するための説明図。

【図６】請求項１の発明による方法を実施するための表
面処理装置の実施の形態の他の例を示す概略構成図。

【図７】図６に示す表面処理装置により半導体装置の表
層を非晶質から所望の微細結晶質へと改質する場合の処
理工程を説明するための説明図。

【図８】請求項２の発明による方法を実施するための表
面処理装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。

【図９】図８の分割光学系の詳細構成図。

【図１０】図８に示す表面処理装置により半導体装置の
表層を非晶質から所望の微細結晶質へと改質する場合の
処理方法を説明するための説明図。

【図１１】図８のプリズムに代えて用いることができる
２分割用のプリズムの正面図。

【図１２】請求項２の発明による方法を実施するための
表面処理装置の実施の形態の他の例を示す概略構成図。

【図１３】請求項３の発明の方法の実施の一形態を説明
するための説明図。

【図１４】図１３に示す方法により得られた配線パター
ンの改質状態を示す拡大詳細図。

【図１５】請求項３の発明の方法の実施の他の形態を説
明するための説明図。

【図１６】請求項３の発明の方法の実施の別の形態を説
明するための説明図。

【図１７】請求項３の発明の方法の実施のさらに別の形
態を説明するための説明図。

【符号の説明】

１、２１、３１表面処理装置２、２２エキシマレーザ発生器３ホモジナイザ５移動装置６ステージ７半導体装置７ａ被処理表面Ｂ、ＥＢ、ＥＢＥエキシマレーザビームＢ１、Ｂ２強度Ｍ₁〜Ｍ_n、Ｎ₁〜Ｎ_n-1、Ｐ１〜Ｐ３、Ｑ１〜Ｑ６
領域ＨＰ配線パターンＸ１第１エキシマレーザビームＸ２第２エキシマレーザビームＸ３第３エキシマレーザビーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大村研二千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理部材の表面にレーザを照射して前
記被処理部材の表面層を微細結晶構造に改質するための
表面処理方法において、幅の狭い帯状のレーザビームに
よって前記表面を所要のピッチで所定の一定方向に沿っ
て走査し所望の微細結晶状態の第１の帯状領域と結晶性
の良好でない第２の帯状領域とを交互に複数形成する第
１のステップと、前記第２の帯状領域を前記第１のステ
ップにおいて用いられたレーザビームよりは高いエネル
ギーの帯状レーザビームで順次照射して前記第２の帯状
領域の結晶状態を所望の微細結晶状態にする第２のステ
ップとを有することを特徴とするレーザを用いた表面処
理方法。
【請求項２】被処理部材の表面にレーザを照射して所
要の処理を施すための表面処理方法において、レーザ光
源からのレーザ光を複数に分割し、分割された複数のレ
ーザ光をそれぞれ前記所要の処理のための所要の適正強
度の帯状レーザビームに形成し、これにより得られた複
数の帯状レーザビームにより前記表面の異なる部分を同
時に処理するようにしたことを特徴とするレーザを用い
た表面処理方法。
【請求項３】配線パターンが形成される半導体部材の
表面にレーザを照射して前記半導体部材の表面層を改質
するための表面処理方法において、幅の狭い帯状のレー
ザビームを形成し、前記レーザビームの長手方向が前記
配線パターンのいずれかの長手方向と平行にならない相
対位置関係で前記表面を前記レーザビームにより所要の
ピッチで走査するようにしたことを特徴とするレーザを
用いた表面処理方法。