JPS641045B2 - - Google Patents
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- JPS641045B2 JPS641045B2 JP18158880A JP18158880A JPS641045B2 JP S641045 B2 JPS641045 B2 JP S641045B2 JP 18158880 A JP18158880 A JP 18158880A JP 18158880 A JP18158880 A JP 18158880A JP S641045 B2 JPS641045 B2 JP S641045B2
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- semiconductor wafer
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 26
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- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はレーザビームによつて被加熱物の表
面を熱処理する表面熱処理装置に関する。
面を熱処理する表面熱処理装置に関する。
たとえば、半導体ウエハの製造工程において
は、この半導体ウエハの表面の結晶性を高めるた
めにレーザビームを照射してアニーリングが行な
われている。このような半導体ウエハの熱処理に
おいては、半導体ウエハの表面を極めて浅く加熱
溶融することが要求される。
は、この半導体ウエハの表面の結晶性を高めるた
めにレーザビームを照射してアニーリングが行な
われている。このような半導体ウエハの熱処理に
おいては、半導体ウエハの表面を極めて浅く加熱
溶融することが要求される。
従来、半導体ウエハの表面をレーザビームによ
つてアニーリングする場合、レーザ発振器として
YAGレーザなどを用い、これから出力されるレ
ーザビームで上記半導体ウエハの表面を照射加熱
していた。しかしながら、YAGレーザから出力
される1.06μｍの波長のレーザビームは、この波
長が長いためにシリコンなどからなる半導体ウエ
ハの内部深くに透過して溶融層が深くなつてしま
うので、表面を極めて浅くアニーリングしなけれ
ばならない熱処理には不適当であつた。
つてアニーリングする場合、レーザ発振器として
YAGレーザなどを用い、これから出力されるレ
ーザビームで上記半導体ウエハの表面を照射加熱
していた。しかしながら、YAGレーザから出力
される1.06μｍの波長のレーザビームは、この波
長が長いためにシリコンなどからなる半導体ウエ
ハの内部深くに透過して溶融層が深くなつてしま
うので、表面を極めて浅くアニーリングしなけれ
ばならない熱処理には不適当であつた。
そこで、熱処理層を浅くするために、YAGレ
ーザから出力されるレーザビームを波長変換素子
によつて0.53μｍの短波長に変換して半導体ウエ
ハを照射加熱するということが行われている。短
波長のレーザビームによれば、半導体ウエハの内
部深くに透過しずらいので、確かに表面を浅く溶
融してアニーリングすることが可能となる。しか
しながら、レーザビームを波長変換素子によつて
長波長から短波長に変換すると、この波長変換素
子でのエネルギ損失が大きいために処理能力が大
幅に低下するという問題が生じる。
ーザから出力されるレーザビームを波長変換素子
によつて0.53μｍの短波長に変換して半導体ウエ
ハを照射加熱するということが行われている。短
波長のレーザビームによれば、半導体ウエハの内
部深くに透過しずらいので、確かに表面を浅く溶
融してアニーリングすることが可能となる。しか
しながら、レーザビームを波長変換素子によつて
長波長から短波長に変換すると、この波長変換素
子でのエネルギ損失が大きいために処理能力が大
幅に低下するという問題が生じる。
この発明は上記事情にもとづきなされたもの
で、その目的とするところは、被加熱物を短波長
のレーザビームで照射加熱してから長波長のレー
ザビームで照射加熱するようにして、上記被加熱
物の表面を極めて浅く、しかも能率よく熱処理す
ることができるようにした表面熱処理装置を提供
することにある。
で、その目的とするところは、被加熱物を短波長
のレーザビームで照射加熱してから長波長のレー
ザビームで照射加熱するようにして、上記被加熱
物の表面を極めて浅く、しかも能率よく熱処理す
ることができるようにした表面熱処理装置を提供
することにある。
以下、この発明の一実施例を第１図と第２図を
参照して説明する。図中１はレーザ発振器であ
る。このレーザ発振器１は、YAGレーザロツド
２の一端面に対向して反射率が90％程度の第１の
共振器用反射鏡３が配設され、他端面に対向して
反射率が100％の第２の共振器用反射鏡４が配設
されている。第１の共振器用反射鏡３とレーザロ
ツド２の一端面との間にはSHG素子などからな
る波長変換素子５が設けられ、第２の共振器用反
射鏡４とレーザロツド２の他端面との間にはＱス
イツチ６が設けられている。また、レーザロツド
２と平行に対向して励起ランプ７が配設され、こ
の励起ランプ７によつてレーザロツド２が光励起
されることにより、第１の共振器用反射鏡３側か
ら第１のレーザビームL1と第２のレーザビーム
L2とが出力されるようになつている。すなわち、
レーザ発振器１からは、YAGレーザロツド２を
用いていることにより1.06μｍの波長の第１のレ
ーザビームL1が発振されるのだが、この第１の
レーザビームL1が波長変換素子５を通過すると、
この波長変換素子５の変換効率に応じて第１のレ
ーザビームL1の一部がこの第１のレーザビーム
L1に比べて波長の短かい、すなわち0.53μｍの波
長の第２のレーザビームL2に変換される。した
がつて、第１の共振器用反射鏡３からは第１のレ
ーザビームL1と第２のレーザビームL2とが光軸
を同一にして出力される。
参照して説明する。図中１はレーザ発振器であ
る。このレーザ発振器１は、YAGレーザロツド
２の一端面に対向して反射率が90％程度の第１の
共振器用反射鏡３が配設され、他端面に対向して
反射率が100％の第２の共振器用反射鏡４が配設
されている。第１の共振器用反射鏡３とレーザロ
ツド２の一端面との間にはSHG素子などからな
る波長変換素子５が設けられ、第２の共振器用反
射鏡４とレーザロツド２の他端面との間にはＱス
イツチ６が設けられている。また、レーザロツド
２と平行に対向して励起ランプ７が配設され、こ
の励起ランプ７によつてレーザロツド２が光励起
されることにより、第１の共振器用反射鏡３側か
ら第１のレーザビームL1と第２のレーザビーム
L2とが出力されるようになつている。すなわち、
レーザ発振器１からは、YAGレーザロツド２を
用いていることにより1.06μｍの波長の第１のレ
ーザビームL1が発振されるのだが、この第１の
レーザビームL1が波長変換素子５を通過すると、
この波長変換素子５の変換効率に応じて第１のレ
ーザビームL1の一部がこの第１のレーザビーム
L1に比べて波長の短かい、すなわち0.53μｍの波
長の第２のレーザビームL2に変換される。した
がつて、第１の共振器用反射鏡３からは第１のレ
ーザビームL1と第２のレーザビームL2とが光軸
を同一にして出力される。
第１、第２のレーザビームL1，L2の光路には
1.06μｍの波長を透過し0.53μｍの波長を反射する
ダイクロイツクフイルタ７が光路に対して45度の
角度で配設されている。したがつて、第１のレー
ザビームL1は上記ダイクロイツクフイルタ７を
透過するが、第２のレーザビームL2はダイクロ
イツクフイルタ７で反射してから第１の集光レン
ズ８で集束されてXY方向に駆動されるテーブル
９に載置された被加熱物としての半導体ウエハ１
０を照射加熱する。一方、ダイクロイツクフイル
タ７を透過した第１のレーザビームL1は、第２
の集光レンズ１１で集束されて遅延光路を構成す
る長尺な光フアイバ１２の一端面に入射し、他端
面から出射する。光フアイバ１２から出射した第
１のレーザビームL1は、ダイクロイツクフイル
タ７を介して上記第１の集光レンズ８と光軸を同
一にした第３の集光レンズ１３を透過して平行光
線となつたのち、ダイクロイツクフイルタ７を通
つて上記第１の集光レンズ８で集束されて半導体
ウエハ１０の第２のレーザビームL2により照射
加熱された個所をこの第２のレーザビームL2よ
りも光フアイバ１２を通過した時間だけ遅れて照
射加熱する。すなわち、半導体ウエハ１０は第２
図に示すように0.53μｍの波長の第２のレーザビ
ームL2で照射加熱されてから、この部分を1.06μ
ｍの波長の第１のレーザビームL1によつて照射
加熱される。
1.06μｍの波長を透過し0.53μｍの波長を反射する
ダイクロイツクフイルタ７が光路に対して45度の
角度で配設されている。したがつて、第１のレー
ザビームL1は上記ダイクロイツクフイルタ７を
透過するが、第２のレーザビームL2はダイクロ
イツクフイルタ７で反射してから第１の集光レン
ズ８で集束されてXY方向に駆動されるテーブル
９に載置された被加熱物としての半導体ウエハ１
０を照射加熱する。一方、ダイクロイツクフイル
タ７を透過した第１のレーザビームL1は、第２
の集光レンズ１１で集束されて遅延光路を構成す
る長尺な光フアイバ１２の一端面に入射し、他端
面から出射する。光フアイバ１２から出射した第
１のレーザビームL1は、ダイクロイツクフイル
タ７を介して上記第１の集光レンズ８と光軸を同
一にした第３の集光レンズ１３を透過して平行光
線となつたのち、ダイクロイツクフイルタ７を通
つて上記第１の集光レンズ８で集束されて半導体
ウエハ１０の第２のレーザビームL2により照射
加熱された個所をこの第２のレーザビームL2よ
りも光フアイバ１２を通過した時間だけ遅れて照
射加熱する。すなわち、半導体ウエハ１０は第２
図に示すように0.53μｍの波長の第２のレーザビ
ームL2で照射加熱されてから、この部分を1.06μ
ｍの波長の第１のレーザビームL1によつて照射
加熱される。
しかして、上述したごとく半導体ウエハ１０を
第２のレーザビームL2で照射したのち第１のレ
ーザビームL1で照射するようにすると、半導体
ウエハ１０は、内部に透過しずらい短波長の第２
のレーザビームL2によつて表面が浅く加熱され、
この表面の状態、すなわち光吸収率が高まる。そ
して、この光吸収率が高まつた半導体ウエハ１０
の表面に所定時間遅れて長波長の第１のレーザビ
ームL1が照射されるため、第１のレーザビーム
L1は光吸収率の高まつた半導体ウエハ１０の表
面で吸収されてこの表面を加熱する。したがつ
て、半導体ウエハ１０は、表面層を極めて浅く、
しかも第１のレーザビームL1を効率よく吸収す
ることにより能率よくアニーリングされる。
第２のレーザビームL2で照射したのち第１のレ
ーザビームL1で照射するようにすると、半導体
ウエハ１０は、内部に透過しずらい短波長の第２
のレーザビームL2によつて表面が浅く加熱され、
この表面の状態、すなわち光吸収率が高まる。そ
して、この光吸収率が高まつた半導体ウエハ１０
の表面に所定時間遅れて長波長の第１のレーザビ
ームL1が照射されるため、第１のレーザビーム
L1は光吸収率の高まつた半導体ウエハ１０の表
面で吸収されてこの表面を加熱する。したがつ
て、半導体ウエハ１０は、表面層を極めて浅く、
しかも第１のレーザビームL1を効率よく吸収す
ることにより能率よくアニーリングされる。
また、このような熱処理においては、光フアイ
バ１２の長さによつて第１のレーザビームL1の
遅延時間を変えれば、熱処理深さを制御すること
ができる。すなわち、第２のレーザビームL2に
よつて加熱された半導体ウエハ１０の表面の光吸
収率は、時間とともに変化するから、この光吸収
率の差異によつて第１のレーザビームL1が半導
体ウエハ１０の内部に及ぼす効果が異なり、熱処
理深さを変えることができる。
バ１２の長さによつて第１のレーザビームL1の
遅延時間を変えれば、熱処理深さを制御すること
ができる。すなわち、第２のレーザビームL2に
よつて加熱された半導体ウエハ１０の表面の光吸
収率は、時間とともに変化するから、この光吸収
率の差異によつて第１のレーザビームL1が半導
体ウエハ１０の内部に及ぼす効果が異なり、熱処
理深さを変えることができる。
なお、半導体ウエハ１０に第１のレーザビーム
L1を第２のレーザビームL2よりも遅らせて照射
するには第３図に示すように行なつてもよい。す
なわち、この実施例においては、第２の共振器用
反射鏡４として反射率が第１の共振器用反射鏡３
とほぼ同じ90％程度のものを用い、また波長変換
素子５は変換効率が100％のものを用いた。そし
て、第２の共振器用反射鏡４側から第１のレーザ
ビームL1を出力し、この第１のレーザビームL1
を遅延光路を構成する第１乃至第３の反射鏡１
４，１５，１６によつて半導体ウエハ１０に導く
ようにした。
L1を第２のレーザビームL2よりも遅らせて照射
するには第３図に示すように行なつてもよい。す
なわち、この実施例においては、第２の共振器用
反射鏡４として反射率が第１の共振器用反射鏡３
とほぼ同じ90％程度のものを用い、また波長変換
素子５は変換効率が100％のものを用いた。そし
て、第２の共振器用反射鏡４側から第１のレーザ
ビームL1を出力し、この第１のレーザビームL1
を遅延光路を構成する第１乃至第３の反射鏡１
４，１５，１６によつて半導体ウエハ１０に導く
ようにした。
このような構成においても上記一実施例と同様
第１のレーザビームL1を第２のレーザビームL2
よりも遅らせて半導体ウエハ１０に照射すること
ができる。
第１のレーザビームL1を第２のレーザビームL2
よりも遅らせて半導体ウエハ１０に照射すること
ができる。
以上述べたようにこの発明は、レーザ発振器か
ら第１のレーザビームとこの第１のレーザビーム
に比べて波長の短かい第２のレーザビームを出力
させ、被加熱物を上記第２のレーザビームで照射
してから第１のレーザビームで照射するようにし
た。したがつて、被加熱物は短波長の第２のレー
ザビームによりその表面の光吸収率が高められて
から長波長の第１のレーザビームで照射されるた
め、第１のレーザビームが被加熱物の内部深くに
透過せずに表面で吸収されてこの表面を加熱す
る。したがつて、被加熱物の表面を浅く、しかも
第１のレーザビームを効率よく吸収することによ
り能率よく熱処理することができる。また、レー
ザビームの基本波を波長の異なる第１のレーザビ
ームと第２のレーザビームとに分ける波長変換素
子を共振器内に設けた。したがつて、上記基本波
の強い電場の中で波長変換が行われることになる
から、高い変換効率が得られる。また、共振器の
反射鏡の透過率を変えることで共振器内の電場の
強さを変え、それによつて基本波の変換効率を変
えて、第１のレーザビームと第２のレーザビーム
との割合を変えることもできるから、それによつ
て表面熱処理条件が最適となるように設定するこ
とが容易である。
ら第１のレーザビームとこの第１のレーザビーム
に比べて波長の短かい第２のレーザビームを出力
させ、被加熱物を上記第２のレーザビームで照射
してから第１のレーザビームで照射するようにし
た。したがつて、被加熱物は短波長の第２のレー
ザビームによりその表面の光吸収率が高められて
から長波長の第１のレーザビームで照射されるた
め、第１のレーザビームが被加熱物の内部深くに
透過せずに表面で吸収されてこの表面を加熱す
る。したがつて、被加熱物の表面を浅く、しかも
第１のレーザビームを効率よく吸収することによ
り能率よく熱処理することができる。また、レー
ザビームの基本波を波長の異なる第１のレーザビ
ームと第２のレーザビームとに分ける波長変換素
子を共振器内に設けた。したがつて、上記基本波
の強い電場の中で波長変換が行われることになる
から、高い変換効率が得られる。また、共振器の
反射鏡の透過率を変えることで共振器内の電場の
強さを変え、それによつて基本波の変換効率を変
えて、第１のレーザビームと第２のレーザビーム
との割合を変えることもできるから、それによつ
て表面熱処理条件が最適となるように設定するこ
とが容易である。
第１図はこの発明の一実施例を示すレーザ発振
器の概略的構成図、第２図は同じく第１のレーザ
ビームと第２のレーザビームとの出力状態を示す
説明図、第３図はこの発明の他の実施例を示すレ
ーザ発振器の概略的構成図である。 １……レーザ発振器、５……波長変換素子、１
０……半導体ウエハ（被加熱物）、L1……第１の
レーザビーム、L2……第２のレーザビーム。
器の概略的構成図、第２図は同じく第１のレーザ
ビームと第２のレーザビームとの出力状態を示す
説明図、第３図はこの発明の他の実施例を示すレ
ーザ発振器の概略的構成図である。 １……レーザ発振器、５……波長変換素子、１
０……半導体ウエハ（被加熱物）、L1……第１の
レーザビーム、L2……第２のレーザビーム。
Claims (1)
- １ 離間対向して配設された一対の反射鏡からな
る共振器と、この共振器内に配設されたレーザ媒
質および波長変換素子と、上記レーザ媒質を光励
起する励起手段とによつて構成されたレーザ発振
器と、このレーザ発振器から出力される波長の異
なる第１のレーザビームと第２のレーザビームの
うち、波長の長い上記第１のレーザビームを波長
の短い上記第２のレーザビームよりも遅延させて
被加工物に導く光学系とを具備したことを特徴と
する表面熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18158880A JPS57104217A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Surface heat treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18158880A JPS57104217A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Surface heat treatment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57104217A JPS57104217A (en) | 1982-06-29 |
| JPS641045B2 true JPS641045B2 (ja) | 1989-01-10 |
Family
ID=16103428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18158880A Granted JPS57104217A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Surface heat treatment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57104217A (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58201326A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ加熱方法および加熱装置 |
| JPH07118443B2 (ja) * | 1984-05-18 | 1995-12-18 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製法 |
| JPH07118444B2 (ja) * | 1984-12-20 | 1995-12-18 | ソニー株式会社 | 半導体薄膜の熱処理方法 |
| JPH0360015A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | レーザアニール装置 |
| JP2744979B2 (ja) * | 1994-06-21 | 1998-04-28 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 半導体の光照射方法 |
| JP2531383B2 (ja) * | 1994-07-11 | 1996-09-04 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタの製法 |
| JPH0750257A (ja) * | 1994-07-11 | 1995-02-21 | Sony Corp | 半導体装置の製法 |
| JP2756530B2 (ja) * | 1996-09-26 | 1998-05-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 光照射方法 |
| US6528397B1 (en) | 1997-12-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method of producing the same, apparatus for producing the same, semiconductor device and method of producing the same |
| JP2004128421A (ja) | 2002-10-07 | 2004-04-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射方法およびレーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法 |
| JP4969024B2 (ja) * | 2003-01-21 | 2012-07-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| DE602004020538D1 (de) | 2003-02-28 | 2009-05-28 | Semiconductor Energy Lab | Verfahren und Vorrichtung zur Laserbestrahlung, sowie Verfahren zur Herstellung von Halbleiter. |
| JP4515034B2 (ja) * | 2003-02-28 | 2010-07-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| US7148159B2 (en) * | 2003-09-29 | 2006-12-12 | Ultratech, Inc. | Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates |
| US7098155B2 (en) | 2003-09-29 | 2006-08-29 | Ultratech, Inc. | Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates |
| TWI297521B (en) * | 2004-01-22 | 2008-06-01 | Ultratech Inc | Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates |
| JP5678333B2 (ja) * | 2010-05-27 | 2015-03-04 | 株式会社ブイ・テクノロジー | レーザアニール方法及び装置 |
| JP2013055111A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Phoeton Corp | レーザ光合成装置、レーザアニール装置およびレーザアニール方法 |
-
1980
- 1980-12-22 JP JP18158880A patent/JPS57104217A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57104217A (en) | 1982-06-29 |
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