JPS6323312A - Annealing device by light beam - Google Patents
Annealing device by light beamInfo
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- JPS6323312A JPS6323312A JP5804386A JP5804386A JPS6323312A JP S6323312 A JPS6323312 A JP S6323312A JP 5804386 A JP5804386 A JP 5804386A JP 5804386 A JP5804386 A JP 5804386A JP S6323312 A JPS6323312 A JP S6323312A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
三日月ビームスポット形成用ホモジナイザーまたは反射
板を向い合せに2個配置し、x−Yステージの行きと帰
りで双方の三日月ビームスポットで単結晶アニールがな
されうるよう三日月ビームスポットの向きを変える装置
である。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Two crescent beam spot forming homogenizers or reflectors are arranged facing each other so that single crystal annealing can be performed at both crescent beam spots on the way to and from the x-Y stage. This is a device that changes the direction of the crescent beam spot.
本発明は光ビームアニール装置に関するもので、さらに
詳しく言えば、三日月ビームスポットを形成する1対の
手段を対向して配置し、線状のレーザビームの進行経路
を変えることまたは前記1対の手段の向きを変えること
によってX−Yステージの行きと帰り (またはレーザ
ビームを走査するときはレーザビームの行きと帰り)に
アニールを行うことができる装置に関するものである。The present invention relates to a light beam annealing device, and more specifically, the present invention relates to a light beam annealing device, and more specifically, a pair of means for forming a crescent beam spot is arranged opposite to each other, and the traveling path of a linear laser beam is changed, or the pair of means The present invention relates to a device that can perform annealing on the forward and backward movement of an X-Y stage (or on the forward and backward movement of a laser beam when scanning a laser beam) by changing the direction of the X-Y stage.
例えばシリコン・オン・インシュレータ(Sili−c
on On In5ulator、 SOI )技術に
用いるレーザビームのスポットは、第4図(b)の平面
図に示される如き円形のものであった。なお、第4図(
blはポリシリコンの面41上を走査するレーザビーム
スポット42を示し、同図ta+はレーザビームスポッ
ト42の温度分布を示す図で、横軸にはレーザビームス
ポットの位置を、縦軸に温度をとる。For example, silicon-on-insulator (Sili-c
The spot of the laser beam used in the SOI technique was circular as shown in the plan view of FIG. 4(b). In addition, Figure 4 (
bl shows the laser beam spot 42 scanning on the polysilicon surface 41, and ta+ in the figure shows the temperature distribution of the laser beam spot 42, where the horizontal axis shows the position of the laser beam spot and the vertical axis shows the temperature. Take.
レーザビームスポットはその中心部で最も温度が高く、
中心から外方へ向けて温度が下がるガウス型ビームスポ
ットである。かかるビームスポットでポリシリコンを熔
融すべくポリシリコン面41上を矢印方向にレーザビー
ムスボ・ノドを走査するとき、熔けたポリシリコン(液
相部)と、冷却して固化し単結晶シリコンとなる固相部
との境界である固液界面43はレーザビームスポットの
温度勾配と逆の形状をとり、熔けたポリシリコンは両端
部分から内部へ向けて再結晶化し、その結果グレインバ
ウンダリイ (粒界)44が図示の如(形成される。The laser beam spot has the highest temperature at its center;
It is a Gaussian beam spot whose temperature decreases from the center outward. When the laser beam probe/nod scans the polysilicon surface 41 in the direction of the arrow in order to melt the polysilicon with such a beam spot, the melted polysilicon (liquid phase part) cools and solidifies into single crystal silicon. The solid-liquid interface 43, which is the boundary with the solid phase, has a shape opposite to the temperature gradient of the laser beam spot, and the melted polysilicon recrystallizes from both ends toward the inside, resulting in a grain boundary. ) 44 is formed as shown.
かくして、円形スポットのレーザビームを用いるポリシ
リコンの再結晶化において、単結晶粒は最大5×5μ1
12と小さく、単結晶シリコンの大領域が形成されない
問題があった。Thus, in recrystallization of polysilicon using a laser beam with a circular spot, single crystal grains of up to 5×5μ1
12, and there was a problem that a large area of single crystal silicon could not be formed.
上記した問題を解決すべく第3図(b)に示される三日
月形のレーザビームスポット31が作られた。In order to solve the above-mentioned problem, a crescent-shaped laser beam spot 31 shown in FIG. 3(b) was created.
かかる三日月形レーザビームスポットの温度分布は、同
図(a)に示される如くピークが両端にあり中央部で低
(なっている。The temperature distribution of such a crescent-shaped laser beam spot has peaks at both ends and is low at the center, as shown in FIG.
かかるビームスポットを用い第3図fblに示される如
くポリシリコン面41を矢印方向に走査すると、固液界
面33は第3図(a+の温度分布と逆の形状をとる。そ
の結果、グレインバウンダリイはレーザビームスポット
の走査した部分の両端部分にのみ形成され、円形ビーム
スポットの場合よりもより大なる単結晶領域が作られる
。When such a beam spot is used to scan the polysilicon surface 41 in the direction of the arrow as shown in FIG. are formed only at both ends of the scanned portion of the laser beam spot, creating a larger single crystal area than in the case of a circular beam spot.
前記したレーザビームアニールにおいては、ビームを第
3図(blの矢印方向に走査するか、またはウェハが載
置されたX−Yステージを同図の矢印とは反対方向に移
動することによってなされる。いずれの方式をとっても
、三日月ビームが第3図(′b)に示す方向に動く場合
には大なる領域に単結晶シリコンが形成される。The laser beam annealing described above is performed by scanning the beam in the direction of the arrow in FIG. In either method, when the crescent beam moves in the direction shown in FIG. 3('b), single crystal silicon is formed in a large area.
ところで、三日月ビームスポットを第3図(C)に示す
方向に走査するとき、すなわち第3図(blに示した方
向を行きとしたとき、帰り方向ではビームスポットが走
査した後に発生する固液界面は第3図(C1に示される
如くになり、三日月ビームスポットが走査した部分の両
端部分から内方へ向けてグレインバウンダリイ44が同
図に示すように発生し、第4図(blに示したガウス型
ビームを用いた場合と同じ結果になる。そうなると、ウ
ェハの全域にわたってポリシリコンを単結晶化すること
ができなくなる問題がある。By the way, when the crescent beam spot is scanned in the direction shown in Figure 3 (C), that is, when the direction shown in Figure 3 (bl) is taken as the forward direction, the solid-liquid interface that occurs after the beam spot scans in the return direction. As shown in Figure 3 (C1), grain boundaries 44 are generated inward from both ends of the area scanned by the crescent beam spot as shown in Figure 4 (BL). The result is the same as when a Gaussian beam is used.In this case, there is a problem that it becomes impossible to single-crystallize polysilicon over the entire area of the wafer.
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、三日
月ビームスポットを用いるレーザアニールにおいて、同
ビームスポットの走査の行きと帰りにおいて同様に大領
域にわたって単結晶アニールを行いうる装置を提供する
ことを目的とする。The present invention was created in view of these points, and provides an apparatus that can perform single crystal annealing over a large area in the same way during laser annealing using a crescent beam spot, both during the scanning of the same beam spot and when the same beam spot is scanned. The purpose is to
第1図(a)と(′b)および第2図ta>と(1))
は本発明の実施例を示す図である。Figure 1 (a) and ('b) and Figure 2 ta> and (1))
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
第1図(a)に示す実施例において、11aと11bは
三日月ビームスポットをイ乍るホモジナイザーで、それ
らは各ホモジナイザーが作る三日月ビームスポットが互
いに対向して位置する如くに配置されている。この実施
例では、走査のχ方向く行き方向)にホモジナイザー1
1bを使用するときはビーム13の向きを変えるミラー
12bを用いてビーム13をホモジナイザー11bに入
射させ、帰り方向(−χ方向)の走査をなすときは、ミ
ラー 12bを退避させてビーム13がホモジナイザー
11aのためのミラー12aで向きを変えホモジナイザ
ー11aに入射するようにする。In the embodiment shown in FIG. 1(a), 11a and 11b are homogenizers with crescent beam spots, and they are arranged so that the crescent beam spots produced by each homogenizer are located opposite to each other. In this embodiment, the homogenizer 1 is
1b, the beam 13 is incident on the homogenizer 11b using a mirror 12b that changes the direction of the beam 13. When scanning in the return direction (-χ direction), the mirror 12b is retracted and the beam 13 is directed to the homogenizer 11b. The direction is changed by the mirror 12a for 11a so that it enters the homogenizer 11a.
第1図fb)に示す実施例においては、ミラー12cを
同図に見て左右方向に可動に配置し、ホモジナイザー1
1aを使用するときはミラー12cをホモジナイザー1
1aの上方に移りリノして線状ビーム13をホモジナイ
ザー11aへ入射し、ホモジナイザー11bを使用する
ときはミラー12cをホモジナイザー11bの上方に移
動して線状ビーム13をホモジナイザー11bへ入射す
る。In the embodiment shown in FIG.
When using homogenizer 1a, mirror 12c is
The mirror 12c is moved above the homogenizer 11b and the linear beam 13 is incident on the homogenizer 11b when the homogenizer 11b is used.
上記した方式によって、三日月ビームスポットはその走
査方向が行き方向であっても帰り方向であっても、常に
第3図(blに示す固液界面が作られて大領域にわたる
単結晶アニールが実現される。With the method described above, the crescent beam spot always creates the solid-liquid interface shown in Figure 3 (bl) regardless of whether the scanning direction is the forward or return direction, and single crystal annealing over a large area is realized. Ru.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図に示されるホモジナイザーは、光透過性材料例え
ばガラスで作った一方端(光入口端)から他方端(光出
口端)へ向けてテーパした棒状体のもので、棒の外周面
は全反射コーティングが施され、出口端の形状は三日月
形になっている。かかるホモジナイザーにビーム例えば
レーザビームが入射されると、レーザ光はホモジナイザ
ー内で全反射を繰り返しながら均一なエネルギー密度で
出口端から出射するが、そのときビームスポットの形状
は出口端の形状のとおり三日月形になる。The homogenizer shown in Figure 1 is a rod-shaped body made of a light-transmissive material such as glass and tapered from one end (light entrance end) to the other end (light exit end), and the entire outer peripheral surface of the rod is It has a reflective coating and a crescent-shaped exit end. When a beam, for example a laser beam, is incident on such a homogenizer, the laser beam repeats total reflection within the homogenizer and is emitted from the exit end with a uniform energy density, but at this time, the shape of the beam spot is a crescent moon, just like the shape of the exit end. It takes shape.
本発明の第1実施例において、レーザビームの走査がχ
方向(行き方向)のとき(ビームスポット14bがχ方
向に動(とき)ホモジナイザー11bを使うとして、そ
のときはビーム13の向きをミラー12bで変えてビー
ムをホモジナイザー11bに入射する。また、−χ方向
の走査(ビームスポット14aが−χ力方向動くとき)
においてはホモジナイザー11aを使うもので、そのた
めにはミラー12bをビーム13の進路から退避させ、
ビーム13をミラー12aで反射させてホモジナイザー
11aへ入射する。In the first embodiment of the present invention, the scanning of the laser beam is χ
If the homogenizer 11b is used when the beam spot 14b moves in the χ direction (going direction), then the direction of the beam 13 is changed by the mirror 12b and the beam is incident on the homogenizer 11b. Scanning in the direction (when the beam spot 14a moves in the −χ force direction)
In this case, the homogenizer 11a is used, and for that purpose, the mirror 12b is moved away from the path of the beam 13,
The beam 13 is reflected by a mirror 12a and enters a homogenizer 11a.
上記した方式により、ビームスポットのχ方向(行き方
向)と−χ力方向帰り方向)の双方において常に第3図
(b)に示された固液界面が作られ、ポリシリコンの単
結晶アニールが効率よくなされる。With the method described above, the solid-liquid interface shown in Fig. 3(b) is always created in both the χ direction (outward direction) and -χ force direction (return direction) of the beam spot, and the polysilicon single crystal annealing is achieved. done efficiently.
第1図中)に示す第1実施例の変形例においては、2個
のミラー12a112bを用いる代りに1個のミラ12
cを用い、線状ビーム13をホモジナイザー11aへ入
射するときはミラー12cをホモジナイザー11aの上
方に配置し、線状ビーム13をホモジナイザー11bへ
入射したいときにはミラー12cをホモジナイザー11
bの上方へ移動させる。この変形例でも第1実施例の場
合と同じ効果が得られる。In a modification of the first embodiment shown in FIG.
c, when the linear beam 13 is to be incident on the homogenizer 11a, the mirror 12c is placed above the homogenizer 11a, and when the linear beam 13 is to be incident on the homogenizer 11b, the mirror 12c is placed above the homogenizer 11a.
Move it above b. This modification also provides the same effects as the first embodiment.
本発明の第2実施例は第2図に示され、この実施例にお
いては、三日月形ビームスポットを作るために第1図の
2個のホモジナイザー11a、 11bに代えて1対の
凹面反射板21a、 21bを用いる。A second embodiment of the invention is shown in FIG. 2, in which a pair of concave reflectors 21a replace the two homogenizers 11a, 11b of FIG. 1 to create a crescent-shaped beam spot. , 21b is used.
第2図(alを参照すると、線状ビーム13を反射板2
1aに照射するとき、反射板21は凹面になっているの
で三日月形ビームスポット22aを作ることが実験によ
って確認された。反射板21bに線状ビーム13を照射
すると、同様に三日月ビームスポット22bが作られる
が、三日月形ビームスポット22aと22bは逆の形状
で互いに対向する。Referring to FIG. 2 (al), the linear beam 13 is
It has been confirmed through experiments that when irradiating light onto 1a, a crescent-shaped beam spot 22a is created because the reflecting plate 21 has a concave surface. When the linear beam 13 is irradiated onto the reflecting plate 21b, a crescent beam spot 22b is similarly created, but the crescent beam spots 22a and 22b have opposite shapes and face each other.
第2図中)を参照してχ方向く行き方向)走査に三日月
形ビームスポット22bを用いるとして、そのときは線
状ビーム13を点線で示す位置にあるプリズム23によ
って反射板22bに照射し、−χ方向(帰り方向)走査
においては、実線で示す位置にあるプリズム23によっ
て線状ビーム13を反射板22aに照射する。If the crescent beam spot 22b is used for scanning in the χ direction (in the χ direction) in FIG. In the −χ direction (return direction) scanning, the prism 23 located at the position shown by the solid line irradiates the linear beam 13 onto the reflecting plate 22a.
第2実施例の効果は第1実施例の場合と全く同様であり
、これらの2つの実施例の相違はホモジナイザーに代え
て凹面反射板を用いるにある。なお、第1の実施例にお
いてプリズムを使用し、第2実施例においてミラーを用
いることは可能である。The effects of the second embodiment are exactly the same as those of the first embodiment, and the difference between these two embodiments lies in the use of a concave reflector instead of the homogenizer. Note that it is possible to use a prism in the first embodiment and a mirror in the second embodiment.
なお以上の説明は、ポリシリコンの単結晶化にレーザビ
ームを用いる例についてなしたが、本発明の適用範囲は
その場合に限定されるものではな(、光ビームをその他
の目的で使用する場合にも及ぶものである。また、説明
はビームスポットで走査する場合を例にとったが、ビー
ムスポットは静止し、ステージが移りJする場合につい
ても同様である。Although the above explanation has been made regarding an example in which a laser beam is used to single-crystallize polysilicon, the scope of application of the present invention is not limited to that case. In addition, although the explanation has been given as an example of scanning with a beam spot, the same applies to a case where the beam spot is stationary and the stage moves.
以上性べてきたように本発明によれば、三日月ビームス
ポットを用いるアニールにおいて、ビームスポット走査
の行き方向と帰り方向において全く同様のアニールがな
されるので、アニールの作業性の向上に著しく有、効で
ある。As described above, according to the present invention, in annealing using a crescent beam spot, exactly the same annealing is performed in the forward and return directions of beam spot scanning, which significantly improves the workability of annealing. It is effective.
第1図(alと(blは本発明第1実施例の配置図、第
2図(alと(b)は本発明第2実施例の斜視図と正面
図、
第3図ta+と(blは三日月形レーザビームスポット
の温度分布図と同ビームスポットの走査を示す平面図、
第4図talと(b)は従来例の円形レーザビームスポ
ットの温度分布図と同ビームスポットの走査を示す平面
図である。
第1図ないし第3図において、
11aと11bはホモジナイザー、
12a、 12b、 12cはミラー、13は線状ビー
ム、
14aと14bは三日月形光ビームスポット、21aと
2Ibは凹面反射板、
22aと22bは三日月光ビームスポット、23はプリ
ズムである。
代理人 弁理士 久木元 彰
復代理人 弁理士 大 菅 義 之
−一二r問恥・−4
ス水°ッヒ141)
Dオくククiトフ月;ンシ1ρ性ツク弓tL&二ΣA第
1図
、Δミ、茅t9明〕−−2掌で会芒24911第2図
1屓
↓
第3図
第4図
手続ネi↑正書(方式)
%式%
1、事件の表示
昭和61年特許願第58043号
2、発明の名称 光ビームアニール装置3、補正をす
る者
事件との関係 特許出願人
住 所 神奈川県用崎市中原区上小田中1015番地(
522)名 称 冨士通株式会社
4、代理人
住 所 東京都新宿区新宿1丁目31番3−808号(
発送日: 昭和62年7月28日)
6.1ii正の対象 明細書
7、補正の内容
明2111書第11頁の41図面の簡f↓1な説明にお
いて、第3図についての説明(同頁、11行〜13行)
を次のとおり補正する。
第3図ta+と(blは三日月形レーザビームスポット
の温度分布図と同ビームスポットの走査を示す平面図、
同図telは三日月ビームスポ・7トの走査を示す平面
図、Figure 1 (al and (bl) are layout diagrams of the first embodiment of the present invention, Figure 2 (al and (b) are perspective views and front views of the second embodiment of the present invention, Figure 3 ta+ and (bl are A plan view showing the temperature distribution diagram of a crescent-shaped laser beam spot and the scanning of the same beam spot. Figures 4 and 4 (b) are plan views showing the temperature distribution diagram of the conventional circular laser beam spot and the scanning of the same beam spot. In Figures 1 to 3, 11a and 11b are homogenizers, 12a, 12b, and 12c are mirrors, 13 is a linear beam, 14a and 14b are crescent-shaped light beam spots, 21a and 2Ib are concave reflectors, 22a and 22b are crescent moon light beam spots, and 23 is a prism. Agent: Patent attorney Moto Kuki; Agent: Yoshiyoshi Osuga; Patent attorney: Yoshiyuki Osuga - 12 r questions - 4 Sui° 141)
D ok kuku i tofu month; Nshi 1 ρ Tsuku bow tL & 2 ΣA fig. 1, Δmi, 茅t9 ming] -- 2 palms meeting 24911 fig. 2 1 ↓ fig. 3 fig. 4 procedure ne ↑Correct text (method) % formula % 1. Display of the case Patent Application No. 58043 of 1985 2. Title of the invention Light beam annealing device 3. Person making the amendment Relationship with the case Patent applicant address Yozaki, Kanagawa Prefecture 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, City (
522) Name: Fujitsu Co., Ltd. 4, Agent address: 1-31-3-808 Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo (
(Delivery date: July 28, 1986) 6.1ii Correct subject matter In the brief explanation of drawing 41 on page 11 of Specification 7, Statement of Contents of Amendment 2111, the explanation regarding Figure 3 (the same page, lines 11-13)
shall be corrected as follows. Figure 3 ta+ and (bl are plan views showing the temperature distribution diagram of the crescent-shaped laser beam spot and the scanning of the same beam spot,
The tel in the same figure is a plan view showing the scanning of the crescent beam spot 7.
Claims (2)
ーパし、外周は全反射コーティングされ、光出口端は三
日月形状の一対のホモジナイザー(11a、11b)を
光出口端から出る三日月形光ビームスポット(14a、
14b)が互いに逆になる如くに配置し、 χ方向走査においてはビーム(13)を一方のミラー(
12b)を用いて一方のホモジナイザー(11b)に入
射し、 −χ方向走査においてはビーム(13)を他方のミラー
(12a)を用いて他方のホモジナイザー(11a)に
入射する構成としたことを特徴とする光ビームアニール
装置。(1) Tapered from the light entrance end to the light exit end made of a light-transmitting material, the outer periphery is coated with total reflection, and the light exit end is a crescent-shaped pair of homogenizers (11a, 11b) that exit from the light exit end. shaped light beam spot (14a,
14b) are arranged so that they are opposite to each other, and in the χ direction scanning, the beam (13) is directed to one mirror (
12b) to be incident on one homogenizer (11b), and in -χ direction scanning, the beam (13) is incident on the other homogenizer (11a) using the other mirror (12a). A light beam annealing device.
、凹面反射板(21a、21b)を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の光ビーム。(2) The light beam according to claim 1, characterized in that concave reflectors (21a, 21b) are used in place of the homogenizers (11a, 11b).
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP5804386A JPS6323312A (en) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | Annealing device by light beam |
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JPS6323312A true JPS6323312A (en) | 1988-01-30 |
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JP5804386A Pending JPS6323312A (en) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | Annealing device by light beam |
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JP (1) | JPS6323312A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10363407B2 (en) | 2014-06-16 | 2019-07-30 | Cook Medical Technologies Llc | Plunger-driven collet handle and system for fiducial deployment |
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1986
- 1986-03-18 JP JP5804386A patent/JPS6323312A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10363407B2 (en) | 2014-06-16 | 2019-07-30 | Cook Medical Technologies Llc | Plunger-driven collet handle and system for fiducial deployment |
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