JPS6213291A - レ−ザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １亙且１ 本発明はレーザ加工装置に関し、特に半導体集積回路の
製造に使用する３ｉウエハー等のレーザアニーリングを
行うレーザ加工装置に関するものである。

罷】１１■ 現在、半導体集積回路の製造に使用する３ｉウエハーの
結晶性を回復する手段として、レーザビームを利用した
アニーリング技術がある。第１０図はこのレーザアニー
リングを行うレーザ加工装置の従来からの一般的な構成
例の１つである。

レーザ光源１から出射されたレーザビームＢ１はビーム
整形光学系２に含まれる２個の光軸調整ミラーｍｌ、ｍ
２で折返された後、ビームエキスパンダー２０でビーム
形状が拡大される。その拡大倍率は目的に応じて任意に
選択される。この拡大されたレーザビームＢ２は次に走
査光学系３に導かれ、対物レンズ３１によりＳｉウェハ
ー等の試料５に集光される。走査光学系３はＸＹ軸の直
交座標軸上を移動できる移動台６上に対応して設けられ
、試Ｆ１５上を移動台６の平面運動によって走査できる
ようになっている。

このような光学系においては、一般にレーザピー　　　
□ムＢの強度分布は第８図に示されるようなガウス特性
曲線Ｂとなる。従って、ビームエキスパンダー２０で拡
大されたレーザビームＢ２も同じくガウス形であり、ビ
ーム断面形状は第９図に示すように円形である。この拡
大されたレーザビームＢ２がそのまま試料５上に集光照
射される。

上記の方法により相応のアニーリング効果が得られるこ
とは事実であるが、さらにその効果を上げるためにビー
ムの形状や強度分布を変えた場合の実験結果がいくつか
報告されている。たとえばレーザ発振モードを調整し、
ドーナツ状強度分布を有するレーザビームを用いる方法
［３，Ｋａｗａｍｕｒａ、ｅｔ　ａｌ：ＡＰＬ、４０（
１９８２）３９４Ｌレーザビームの後端部に凹部が形成
されるようにビームを整形する方法［Ｔ、Ｊ、５ｔｕｌ
ｔｚ、ｅｔ　ａｌ：ＡＰＬ、３９（１９８１）４９８］
等がある。

発明の目的 本発明は、かかる従来の装置に改良を加えてレーザビー
ムの整形を正確かつ比較的容易に達成することができる
レーザ加工装置を提供することを目的としている。

発明の描成 上記目的を達成するために、本発明によるレーザ加工装
置はレーザ光源と、このレーザ光源から出射されるレー
ザビームの光束を整形するビーム整形光学系と、この整
形されたレーザビームを集光して試料上を走査する走査
光学系と、試料面を観測する観測光学系とを有するレー
ザ加工装置であって、前記ビーム整形光学系が、前記レ
ーザ光源から出射されたレーザビームを拡大するビーム
拡大部と、拡大されたレーザビームを２等分に分割する
分割鏡と、分割されたレーザビームを再び重ね合わせて
整形する結合鏡とを備えたことを特徴としている。

実施例 以下、本発明によるレーザ加工装置の一実施例について
図を参照しつつ説明する。なお、従来例の説明で用いら
れた符号に同一のものは同一または同種の部材を指す。

第１図に示されるように、ビームエキスパンダー（ビー
ム拡大部）２０の後方の同一光軸線上には、分割ミラー
２１、折返しミラー２２．２３および結合ミラー２４が
それぞれ配設されている。

第２図（ａ）、（ｂ、）は分割ミラー２１の構造を示し
、ビームエキスパンダー２０で拡大されたレーザビーム
Ｂ２が透過する透過部２１ａと、レーザビームＢ２が反
射するように表面処理が施された反射部２１ｂとを有し
ている。また、結合ミラー２４は拡大されたレーザビー
ムＢ２を５０％透過しかつ５０％反射するように表面処
理が施されている。ビームエキスパンダー２０を通過し
た直後の拡大レーザビームＢ２の強度分布は従来例の第
８図のような分布をしているが、この拡大ビームＢ２が
先の分割ミラー２１によって中心から２つのレーザビー
ムＢ　３．　Ｂ　４に分割されて、これら分割レーザビ
ームＢ　３．　Ｂ　４は再び結合ミラー２４で重ね合せ
られる。分割レーザビームＢ　３．　Ｂ　４の強度分布
は第４図の点線で示される分布となる。

従って結合ミラー２４を通過した後の結合レーザビーム
の強度分布は、第４図の符号Ｂ５で示される２つの分割
レーザビーム３３．３４の和となる。

これは折返しミラー２３が第３図の（Ｂ）の位置にある
場合であるが、例えば（Ａ）の位置にある場合第５図の
ようになり、また（Ｃ）の位置にある場合は第６図のよ
うになる。

このように折返しミラー２３の位置を平行にずらすこと
により重ね合された結合レーザビームＢ５の強度分布を
任意に変えることができる。ただし、その場合結合レー
ザビームＢ５の光軸中心位置がずれるので、もう１つの
折返しミラー２５を各々（Ａ）、＜Ｃ）の位置にずらす
必要がある。

こうすることによって、折返しミラー２５を介して走査
光学系３にはいる結合レーザビームＢ５の光軸中心を一
定にすることができ、対物レンズ３１で歪みを生じるこ
とはない。また、重ね合された結合レーザビームＢ５の
形状は第７図のように半円形が一部重なり合った形状と
なる。

発明の詳細 な説明したように本発明のレーザ加工Ｒｆａによれば、
従来のビーム整形光学系に単に分割鏡及び結合ｖｌ等を
設けるだけで複雑な機構を必要とせず、正確かつ比較的
容易にレーザビームの整形を可能とすることができ、レ
ーザアニーリングの効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ加工装置の一実施例を示づ
全体構造図、第２図（ａ）、（ｂ）は分υＪｔｌの側面
図と正面図、第３図は結合鏡および折返し鏡によるレー
ザビームの強度分布構成図、第１１〜６図は本発明によ
るレーザビームの強度分布を示す絵図、第７図は本発明
によるレーザビームの形状図、第８図は従来のレーザビ
ームの強度分布を示す線図、第９図は従来のレーザビー
ムの形状図、第１０図は従来のレーザ加工装置の一般的
構成例を示す全体構造図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・レーザ光源 ２・・・・・・ビーム整形光学系 ３・・・・・・走査光学系 ２０・・・・・・ビームエキスパンダー（ビーム拡大部
）２１・・・・・・分割鏡 ２１．２３．２５・・・・・・折返し鏡２４・・・・・
・結合鏡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光源と、このレーザ光源から出射されるレーザビ
   ームの光束を整形するビーム整形光学系と、この整形さ
   れたレーザビームを集光して試料上を走査する走査光学
   系と、試料面を観測する観測光学系とを有するレーザ加
   工装置であつて、前記ビーム整形光学系が、前記レーザ
   光源から出射されたレーザビームを拡大するビーム拡大
   部と、拡大されたレーザビームを２等分に分割する分割
   鏡と、分割されたレーザビームを再び重ね合わせて整形
   する結合鏡とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置
   。