KR20230028284A - 레이저어닐링장치의 제어장치 및 레이저어닐링방법 - Google Patents

레이저어닐링장치의 제어장치 및 레이저어닐링방법 Download PDF

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야스히로 오카다
마사후미 요로즈
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

반도체웨이퍼의 표면에 레이저빔을 입사시키고, 레이저빔의 빔스폿을 반도체웨이퍼의 표면 상에서 이동시켜 레이저어닐링을 행하는 어닐링장치를, 제어장치가 제어한다. 이 제어장치는, 반도체웨이퍼의 열확산율을 반도체웨이퍼의 두께로 나눈 값의 2배보다, 레이저빔의 빔스폿의 소인속도를 빠르게 한다. 이로써, 반도체웨이퍼의 레이저조사면의 온도를 충분히 높이고, 비조사면의 온도상승을 억제하는 것이 가능해진다.

Description

레이저어닐링장치의 제어장치 및 레이저어닐링방법
본 발명은, 레이저어닐링장치의 제어장치 및 레이저어닐링방법에 관한 것이다.
실리콘웨이퍼 등의 반도체웨이퍼에 도프한 도펀트의 활성화를 행하기 위하여, 반도체웨이퍼를 가열(어닐링)할 필요가 있다. 절연게이트바이폴러트랜지스터(IGBT) 등의 제조공정에, 반도체웨이퍼의 일방의 면에 회로 소자를 형성한 후, 타방의 면에 불순물을 도프하여 어닐링을 행하는 공정이 있다. 어닐링을 행할 때에, 회로형성면에 수지제의 보호테이프가 첩부된다. 보호테이프의 용융을 방지하기 위하여, 회로형성면의 온도상승을 억제하는 것이 요망된다.
회로형성면과는 반대측의 표면을 충분히 가열하며, 또한 회로형성면의 온도상승을 억제하기 위하여, 회로형성면과는 반대측의 표면에 레이저광을 조사하는 레이저어닐링이 이용된다(예를 들면, 특허문헌 1 등). 어닐링용의 레이저발진기로서, 연속발진(CW)레이저, 또는 Q스위치레이저나 엑시머레이저 등의 펄스레이저가 이용된다. 특허문헌 1에는, 레이저다이오드여기 전고체펄스레이저발진기를 이용한 레이저어닐링기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2011-114052호
반도체웨이퍼가 얇아지면, 레이저광을 조사하는 면(이하, 레이저조사면이라고 한다.)을 충분한 온도까지 가열하며, 또한 회로형성면(이하, 비조사면이라고 한다.)의 온도상승을 억제하는 것이 곤란해진다. 본 발명의 목적은, 반도체웨이퍼의 레이저조사면의 온도를 충분히 높이고, 비조사면의 온도상승을 억제하는 것이 가능한 레이저어닐링장치의 제어장치 및 레이저어닐링방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 의하면,
반도체웨이퍼의 표면에 레이저빔을 입사시키고, 상기 레이저빔의 빔스폿을 상기 반도체웨이퍼의 표면 상에서 이동시켜 레이저어닐링을 행하는 어닐링장치를 제어하는 제어장치로서,
상기 반도체웨이퍼의 열확산율을 상기 반도체웨이퍼의 두께로 나눈 값의 2배보다, 상기 레이저빔의 빔스폿의 소인(掃引)속도를 빠르게 하는 제어장치가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면,
반도체웨이퍼의 레이저조사면의 최고도달온도의 제1 목푯값으로부터, 상기 반도체웨이퍼의 레이저조사면에 입사시키는 펄스레이저빔의 레이저파워, 상기 반도체웨이퍼의 레이저조사면에 있어서의 빔사이즈를 결정하고,
상기 펄스레이저빔의 빔스폿을 상기 반도체웨이퍼의 레이저조사면에서 소인할 때에, 연속하는 2개의 숏의 빔스폿이 부분적으로 중첩되거나, 또는 서로 접하는 조건에서, 펄스의 반복주파수 및 소인속도를 결정하며,
소인속도를 결정할 때에, 또한, 상기 반도체웨이퍼의 레이저조사면과는 반대측의 이면의 최고도달온도가 제2 목푯값을 초과하지 않는 조건하에서 소인속도를 결정하고,
결정된 레이저파워, 빔사이즈, 펄스의 반복주파수, 및 빔스폿의 소인속도로 상기 반도체웨이퍼의 레이저어닐링을 행하는 레이저어닐링방법이 제공된다.
빔스폿의 소인속도를 상술한 바와 같이 조정함으로써, 반도체웨이퍼의 레이저조사면의 온도를 충분히 높이고, 비조사면의 온도상승을 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은, 실시예에 의한 레이저어닐링장치의 개략사시도이다.
도 2는, 본 실시예에 의한 레이저어닐링장치의 개략도이다.
도 3은, 실리콘웨이퍼에 1숏의 펄스레이저빔을 입사시켰을 때의 표면온도의 시간변화의 계산값을 나타내는 그래프이다.
도 4는, 펄스레이저빔이 입사하는 반도체웨이퍼의 단면도이다.
도 5의 5A 및 5B는, 반도체웨이퍼의 단면 내의 온도분포의 계산결과의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 본 실시예에 의한 레이저어닐링방법의 수순을 나타내는 플로차트이다.
도 7의 7A 및 7B는, 빔스폿의 이동이력을 나타내는 모식도이다.
도 1~도 7의 7B를 참조하여, 일 실시예에 의한 레이저어닐링장치에 대하여 설명한다.
도 1은, 실시예에 의한 레이저어닐링장치의 개략사시도이다. 레이저광원(10)이 펄스레이저빔을 출력한다. 레이저광원(10)으로부터 출력된 펄스레이저빔이 빔익스팬더(11), 빔정형광학소자(12), 폴딩미러(13, 14), 빔주사기(15), fθ렌즈(16)를 경유하여 어닐링대상인 반도체웨이퍼(20)의 레이저조사면에 입사한다.
반도체웨이퍼(20)는, 이동기구(17)에 지지된 웨이퍼척(18)에 지지되어 있다. 이동기구(17)는, 수평면 내의 두 방향으로 웨이퍼척(18)을 이동시킨다. 이동기구(17)로서, 예를 들면 XY스테이지가 이용된다.
빔익스팬더(11)는, 빔정형광학소자(12)에 대한 레이저빔의 입사위치에 있어서의 빔사이즈(빔단면의 직경)를 조정한다. 빔정형광학소자(12)는, 반도체웨이퍼(20)의 빔조사면에 있어서의 빔스폿의 형상 및 강도분포를 정형한다. 빔정형광학소자(12)로서, 예를 들면 회절광학소자가 이용된다. 빔주사기(15)는, 갈바노미러(15A) 및 모터(15B)를 포함한다. 모터(15B)가 갈바노미러(15A)를 흔들림방향에 있는 범위 내에서 회전시킴으로써, 펄스레이저빔을 1차원방향으로 주사한다. fθ렌즈(16)는, 빔주사기(15)로 주사된 펄스레이저빔을, 반도체웨이퍼(20)의 레이저조사면에 집광한다.
도 2는, 본 실시예에 의한 레이저어닐링장치의 개략도이다. 도 1의 설명과 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
레이저광원(10)으로서, 파이버레이저발진기가 이용된다. 레이저활성매질이 도프된 이득파이버(31)의 일단에 입력측 광파이버(32)가 접속되고, 타단에 출력측 광파이버(34)가 접속되어 있다. 입력측 광파이버(32)에 고반사율형의 파이버브래그그레이팅(33)이 형성되어 있고, 출력측 광파이버(34)에 저반사율형의 파이버브래그그레이팅(35)이 형성되어 있다. 고반사율형의 파이버브래그그레이팅(33)과 저반사율형의 파이버브래그그레이팅(35)에 의하여 광공진기가 구성된다.
레이저다이오드(30)로부터 출력된 여기광이 입력측 광파이버(32)를 통과하여 이득파이버(31)에 도입된다. 이득파이버(31)에 도프되어 있는 레이저활성매질이 여기광에 의하여 여기된다. 레이저활성매질이 저에너지상태로 천이할 때에 유도방출이 발생하여, 레이저광이 발생한다. 이득파이버(31)에서 발생한 레이저광이, 출력측 광파이버(34)를 통과하여 파장변환소자(36)에 입사한다. 파장변환소자(36)로 파장변환된 레이저빔이 빔익스팬더(11), 빔정형광학소자(12), 폴딩미러(13, 14), 빔주사기(15), fθ렌즈(16)를 경유하여 반도체웨이퍼(20)에 입사한다. 이득파이버(31)는, 예를 들면 적외역의 레이저광을 출력하고, 파장변환소자(36)는 적외역의 레이저광을 녹색의 파장역의 레이저광으로 변환한다.
드라이버(37)가, 제어장치(40)로부터의 지령에 근거하여 레이저다이오드(30)를 구동한다. 제어장치(40)로부터 받는 지령에는, 레이저다이오드(30)로부터 출력되는 레이저펄스의 반복주파수를 지정하는 정보가 포함된다. 드라이버(37)는, 제어장치(40)로부터 지령된 레이저펄스의 반복주파수로, 레이저다이오드(30)로부터 여기용 레이저광을 출력시킨다. 그 결과, 레이저광원(10)으로부터, 지령된 반복주파수로 펄스레이저빔이 출력된다.
이동기구(17), 웨이퍼척(18)이 챔버(50) 내에 배치되어 있다. 웨이퍼척(18)에 지지된 반도체웨이퍼(20)의 상방의 챔버(50)의 벽면에 레이저투과창(51)이 장착되어 있다. fθ렌즈(16)를 투과한 펄스레이저빔은, 레이저투과창(51)을 투과하여 반도체웨이퍼(20)의 레이저조사면에 입사한다. 본 실시예에 의한 레이저어닐링장치는, 예를 들면 반도체웨이퍼(20)에 도프된 도펀트의 활성화 어닐링을 행한다. 반도체웨이퍼(20)는, 예를 들면 실리콘웨이퍼이다.
제어장치(40)는, 유저가 조작하는 콘솔을 포함한다. 유저는, 콘솔을 조작하여, 펄스레이저빔의 펄스의 반복주파수를 지정하는 정보를 입력한다. 제어장치(40)는, 입력된 펄스의 반복주파수를 지정하는 정보를 드라이버(37)에게 준다.
제어장치(40)는, 또한 빔주사기(15) 및 이동기구(17)를 제어함으로써, 반도체웨이퍼(20)의 레이저조사면에 있어서 빔스폿을 이동시킨다. 빔주사기(15)로 펄스레이저빔을 주사함으로써 빔스폿이 이동하는 방향을 x방향으로 하고, 레이저조사면 내의 x방향과 직교하는 방향을 y방향으로 하는 xyz직교좌표계를 정의한다. 빔주사기(15)에 의하여 펄스레이저빔을 주사하는 것에 의한 빔스폿의 x방향으로의 이동을 "소인"이라고 하는 것으로 한다. 제어장치(40)는, 이동기구(17)을 제어하여 반도체웨이퍼(20)를 y방향으로 이동시키면서, 빔주사기(15)를 제어하여 빔스폿을 x방향으로 소인함으로써, 반도체웨이퍼(20)의 어닐링을 행한다.
빔스폿을 x방향으로 소인할 수 있는 최대길이는, 빔주사기(15)에 의한 펄스레이저빔의 진동각 및 fθ렌즈(16)의 성능에 의존한다. 소인의 최대길이가 반도체웨이퍼(20)의 치수에 비하여 짧은 경우에는, 반도체웨이퍼(20)를 y방향으로 이동시키면서 빔스폿을 x방향으로 소인하는 처리를, 반도체웨이퍼(20)를 x방향으로 이동시켜 복수 회 반복함으로써, 반도체웨이퍼(20)의 대략 전역을 어닐링할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 펄스레이저빔을 반도체웨이퍼(20)에 입사시켰을 때의 표면온도의 시간변화에 대하여 설명한다.
간단하게 하기 위하여, 균일한 파워밀도 P의 레이저펄스가 반도체웨이퍼(20)에 입사하는 경우에 대하여 설명한다. 반도체웨이퍼(20)의 레이저조사면의 표면온도 T는 이하의 식으로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure pct00001
여기에서, t는 가열 개시부터의 경과시간, C는 반도체웨이퍼(20)의 비열, ρ은 반도체웨이퍼(20)의 밀도, λ는 반도체웨이퍼(20)의 열전도율이다. 예를 들면, 표면온도 T의 단위는 "K"이고, 파워밀도 P의 단위는 "W/cm2"이며, 경과시간 t의 단위는 "초"이고, 비열 C의 단위는 "J/g·K"이며, 밀도 ρ의 단위는 "g/cm3"이고, 열전도율 λ의 단위는 "W/cm·K"이다.
펄스레이저빔의 펄스폭을 t0으로 표기하면, 레이저조사면의 최고도달온도 Ta는, 이하의 식으로 나타난다.
[수학식 2]
Figure pct00002
레이저조사면의 최고도달온도 Ta의 목푯값이 정해지면, 그 목푯값까지 온도를 상승시키기 위하여 필요한 파워밀도 P 및 펄스폭 t0이 정해진다.
도 3은, 실리콘웨이퍼에 1숏의 펄스레이저빔을 입사시켰을 때의 표면온도 T의 시간변화의 계산값을 나타내는 그래프이다. 가로축은 레이저펄스의 상승시점으로부터의 경과시간 t를 단위 "ns"로 나타내고, 왼쪽 세로축은 반도체웨이퍼(20)의 표면온도 T를 단위 "℃"로 나타내며, 오른쪽 세로축은 펄스레이저빔의 파워밀도 P를 단위 "MW/cm2"로 나타낸다. 그래프 중의 파선은 펄스레이저빔의 파워밀도 P의 시간변화를 나타내고, 실선은 반도체웨이퍼(20)의 표면온도 T의 시간변화를 나타낸다. 펄스레이저빔의 펄스폭은 t0이며, 피크파워밀도는 5MW/cm2이다.
레이저펄스가 입사하고 있는 기간(0≤t≤t0)은, 식 (1)에 따라 표면온도 T가 상승한다. 레이저펄스의 상승시점으로부터 펄스폭 t0에 상당하는 시간이 경과한 시점(t=t0)에 있어서의 표면온도 T가 최고도달온도 Ta와 동일하다. 레이저펄스가 하강한 후 (t≥t0)는, 표면온도 T가 서서히 저하한다.
다음으로, 도 4~도 5의 5B를 참조하여 반도체웨이퍼(20)의 비조사면의 온도상승에 대하여 설명한다.
도 4는, 펄스레이저빔이 입사하는 반도체웨이퍼(20)의 단면도이다. 레이저빔의 입사위치가 열원 Pf가 된다. 간단하게 하기 위하여, 무한히 두꺼운 판의 열원 바로 아래의 온도분포를 생각하면, 열원 Pf의 바로 아래의 비조사면 상의 위치 Pr의 온도상승량 ΔT는, 이하의 식으로 나타난다.
[수학식 3]
Figure pct00003
여기에서, Q는 열원 Pf로부터 반도체웨이퍼(20)로의 입열이고, h는 반도체웨이퍼(20)의 두께이며, v는 열원 Pr의 소인속도이고, k는 반도체웨이퍼(20)의 열확산율이다. 예를 들면, 입열 Q의 단위는 "W"이고, 반도체웨이퍼(20)의 두께 h의 단위는 "cm"이며, 소인속도 v의 단위는 "cm/s"이고, 열확산율 k의 단위는 "cm2/s"이다.
식 (3)으로부터, 열원 Pf의 소인속도 v가 느려질수록, 비조사면의 점 Pr의 온도상승량 ΔT가 커지는 것을 알 수 있다. 특히, 반도체웨이퍼(20)의 두께 h가 얇은 경우에는, 온도상승량 ΔT의 증대가 현저해진다.
도 5의 5A 및 5B는, 반도체웨이퍼(20)의 단면 내의 온도분포의 계산결과의 일례를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5의 5A 및 5B는, 유한한 두께로 비조사면이 단열 조건하에서의 웨이퍼단면 내 온도분포를 나타내고 있다. 가로축은 열원 Pf의 소인방향의 위치를 나타낸다. 열원 Pf의 현재의 위치를 가로축의 원점으로 하고, 열원의 이동방향을 양으로 하고 있다. 세로축은, 빔조사면으로부터의 깊이를 단위 "μm"로 나타낸다. 도 5의 5A 및 5B는, 열원 Pf의 소인속도 v가 상이한 경우의 온도분포를 나타내고 있다. 도 5의 5B는 도 5의 5A보다 열원 Pf의 소인속도 v가 빠른 경우의 온도분포를 나타내고 있다. 그래프 중의 곡선은 등온선을 나타내고 있고, 각 곡선에 붙인 수치는, 온도를 단위 "℃"로 나타내고 있다.
소인속도 v가 느린 경우(도 5의 5A)는, 빠른 경우(도 5의 5B)와 비교하여, 두께방향의 온도구배가 완만하다는 것을 알 수 있다. 즉, 소인속도 v가 느린 경우에는, 빠른 경우와 비교하여, 비조사면의 온도상승량 ΔT가 크다. 바꾸어 말하면, 소인속도 v를 빠르게 함으로써, 비조사면의 온도상승량 ΔT를 저감시킬 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여 본 실시예에 의한 레이저어닐링방법에 대하여 설명한다.
도 6은, 본 실시예에 의한 레이저어닐링방법의 수순을 나타내는 플로차트이다. 먼저, 반도체웨이퍼(20)의 레이저조사면의 최고도달온도의 제1 목푯값으로부터, 레이저파워, 및 빔조사면에 있어서의 빔사이즈를 결정한다(스텝 S1). 레이저파워와 빔사이즈로부터, 파워밀도 P를 결정할 수 있다. 최고도달온도의 제1 목푯값은, 반도체웨이퍼(20)의 융점에 근거하여 결정할 수 있다. 예를 들면, 반도체웨이퍼(20)의 표층부를 용융시키고자 하는 경우에는, 최고도달온도를 융점 이상으로 하면 된다. 비용융으로 어닐링을 행하고자 하는 경우에는, 최고도달온도를 융점보다 낮게 하면 된다.
연속하는 2숏의 빔스폿이 부분적으로 중첩되거나, 또는 서로 접하는 조건이며, 또한 비조사면의 최고도달온도가 제2 목푯값 이하가 되는 조건에서, 펄스의 반복주파수 및 소인속도 v를 결정한다(스텝 S2). 비조사면의 최고도달온도의 제2 목푯값은, 예를 들면, 비조사면에 첩부되어 있는 보호테이프가 손상을 받지 않을 정도의 온도로 하면 된다.
다음으로, 도 7의 7A 및 7B를 참조하여, 펄스의 반복주파수 f와 소인속도 v를 결정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 7의 7A 및 7B는, 빔스폿(25)의 이동의 이력을 나타내는 모식도이다. 도 7의 7A는, 연속하는 2숏의 빔스폿(25)이 부분적으로 중첩되어 있는 예를 나타내고, 도 7의 7B는, 연속하는 2숏의 빔스폿(25)이 서로 접하고 있는 예를 나타내고 있다. 빔스폿의 소인방향의 치수를 L이라고 표기하고, 연속하는 2숏의 빔스폿이 중첩되는 영역의 소인방향의 치수를 Lov라고 표기한다. 중첩영역의 치수 Lov는, 이하의 식으로 나타난다.
[수학식 4]
Figure pct00004
연속하는 2숏의 빔스폿이 이격되지 않게 하기 위해서는, Lov≥0으로 하면 된다. 즉,
[수학식 5]
Figure pct00005
를 충족시키도록 소인속도 v를 결정하면 된다.
도 6에 나타낸 스텝 S1에서 결정한 레이저파워, 빔사이즈, 및 스텝 S2에서 결정한 펄스의 반복주파수, 빔스폿의 소인속도로 레이저어닐링을 행한다(스텝 S3).
다음으로, 상기 실시예의 우수한 효과에 대하여 설명한다.
식 (3)으로부터, 빔스폿의 소인속도 v를 2k/h보다 빠르게 하면, 비조사면의 온도상승량 ΔT가, 소인속도 v를 0으로 하여 레이저조사를 행하는 경우의 온도상승량 ΔT의 1/e(약 0.37배)까지 저감하는 것을 알 수 있다. 반도체웨이퍼(20)의 비조사면의 온도상승량 ΔT를 저감시키는 의미가 있는 효과를 얻기 위하여, 소인속도 v를 2k/h보다 빠르게 하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 반도체웨이퍼(20)의 열확산율을 반도체웨이퍼(20)의 두께로 나눈 값의 2배보다, 레이저빔의 빔스폿의 소인속도를 빠르게 하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서는, 빔주사기(15)로 펄스레이저빔을 주사함으로써 빔스폿(25)을 소인하고 있다. 이 때문에, 이동기구(17)를 동작시켜 반도체웨이퍼(20)를 이동시킴으로써, 레이저조사면에 있어서 빔스폿을 소인하는 경우와 비교하여, 소인속도 v를 보다 빠르게 할 수 있다.
다음으로, 상기 실시예의 변형예에 대하여 설명한다.
비조사면의 온도상승량 ΔT를 저감시키기 위해서는, 식 (3)으로부터 알 수 있듯이, 소인속도 v를 가능한 한 빠르게 하는 것이 바람직하다. 그런데, 식 (5)로부터, 소인속도 v의 상한값이 펄스레이저빔의 펄스의 반복주파수 f와 빔사이즈 L의 곱에 의하여 제한된다. 소인속도 v의 상한값을 높이기 위하여, 펄스의 반복주파수 f를 높게 하고, 빔사이즈 L을 크게 하는 것이 바람직하다.
레이저파워를 일정하게 한 조건에서 빔사이즈 L을 크게 하면, 반도체웨이퍼(20)의 레이저조사면에 있어서의 파워밀도 P가 저하되어 버린다. 파워밀도 P가 저하된 조건에서 레이저조사면의 최고도달온도 Ta를 유지하기 위해서는, 펄스폭 t0을 길게 해야 한다. 펄스폭 t0이 길어지면, 레이저펄스가 입사하고 있는 기간에 두께 방향으로 전도되는 전열량이 커진다. 그 결과, 피조사면의 온도가 높아져 버린다. 따라서, 빔사이즈 L을 무조건 크게 할 수 없다.
빔사이즈 L을 크게 하지 않고, 소인속도 v의 상한값을 높게 하기 위해서는, 식 (5)로부터 펄스의 반복주파수 f를 높게 하면 되는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 두께 100μm 이하의 반도체웨이퍼의 비조사면의 온도의 과도한 상승을 억제하기 위하여, 펄스의 반복주파수 f를 15kHz 이상으로 하는 것이 바람직하고, 100kHz 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
펄스의 반복주파수 f가 낮은 경우에는, 직전의 숏에 의한 레이저조사면의 온도상승의 영향이 없어져, 원래의 온도까지 저하된 후, 다음의 숏이 반도체웨이퍼(20)에 입사된다. 펄스의 반복주파수 f를 높이면, 직전의 숏에 의한 열영향이 남아 있는 상태에서 다음의 숏이 행해진다. 특히, 펄스의 반복주파수 f를 15kHz 이상으로 하면, 직전의 숏에 의한 레이저조사면의 온도상승량 ΔT 중 1% 이상의 온도의 상승분이 잔존하는 상태에서 다음의 숏이 입사한다. 또, 펄스의 반복주파수 f를 100kHz 이상으로 하면, 직전의 숏에 의한 레이저조사면의 온도상승량 ΔT 중 5% 이상의 온도의 상승분이 잔존하는 상태에서 다음의 숏이 입사한다. 이 때문에, 빔조사면을 보다 효율적으로 가열할 수 있다.
상기 실시예에서는, 레이저광원(10)(도 1, 도 2)으로서 파이버레이저를 이용했지만, 그 외에 모드로크레이저 등을 이용해도 된다. 또, 상기 실시예에서는 레이저어닐링에 펄스레이저를 이용하고 있지만, 연속파(CW)레이저를 이용해도 된다. CW레이저는, 펄스레이저의 펄스의 반복주파수 f를 무한대로 한 경우에 상당한다.
또, 상기 실시예에서는 소인속도 v로 빔스폿을 소인하기 위하여 갈바노스캐너를 이용하고 있지만, XY스테이지 등을 이용하여 반도체웨이퍼(20)를 충분한 속도로 이동시킬 수 있는 경우에는, 레이저빔의 경로를 고정하고, 반도체웨이퍼(20)를 이동시킴으로써, 반도체웨이퍼(20)의 레이저조사면 상에서 빔스폿을 소인해도 된다.
상기 실시예는 예시이며, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 다양한의 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.
10 레이저광원
11 빔익스팬더
12 빔정형광학소자
13, 14 폴딩미러
15 빔주사기
15A 갈바노미러
15B 모터
16 fθ렌즈
17 이동기구
18 웨이퍼척
20 반도체웨이퍼
25 빔스폿
30 레이저다이오드
31 이득파이버
32 입력측 광파이버
33 파이버브래그그레이팅
34 출력측 광파이버
35 파이버브래그그레이팅
36 파장변환소자
37 드라이버
40 제어장치
50 챔버
51 레이저투과창

Claims (5)

  1. 반도체웨이퍼의 표면에 레이저빔을 입사시키고, 상기 레이저빔의 빔스폿을 상기 반도체웨이퍼의 표면 상에서 이동시켜 레이저어닐링을 행하는 어닐링장치를 제어하는 제어장치로서,
    상기 반도체웨이퍼의 열확산율을 상기 반도체웨이퍼의 두께로 나눈 값의 2배보다, 상기 레이저빔의 빔스폿의 소인속도를 빠르게 하는 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어닐링장치는,
    상기 반도체웨이퍼를 지지하여 제1 방향으로 이동시키는 이동기구와,
    상기 레이저빔을 주사함으로써, 상기 반도체웨이퍼의 표면 상에서 빔스폿을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동시키는 빔주사기를 갖고,
    상기 반도체웨이퍼에 대한 빔스폿의 상기 제2 방향의 소인속도를, 2k/h보다 빠르게 하는 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저빔은 펄스레이저빔이고, 펄스의 반복주파수가 15kHz 이상이며, 연속하는 2개의 숏의 빔스폿이 부분적으로 중첩되거나, 또는 서로 접하는 조건에서, 빔스폿을 상기 제2 방향으로 이동시키는 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레이저빔의 펄스의 반복주파수가 100kHz 이상인 제어장치.
  5. 반도체웨이퍼의 레이저조사면의 최고도달온도의 제1 목푯값으로부터, 상기 반도체웨이퍼의 레이저조사면에 입사시키는 펄스레이저빔의 레이저파워, 상기 반도체웨이퍼의 레이저조사면에 있어서의 빔사이즈를 결정하고,
    상기 펄스레이저빔의 빔스폿을 상기 반도체웨이퍼의 레이저조사면에서 소인할 때에, 연속하는 2개의 숏의 빔스폿이 부분적으로 중첩되거나, 또는 서로 접하는 조건에서, 펄스의 반복주파수 및 소인속도를 결정하며,
    소인속도를 결정할 때에, 또한, 상기 반도체웨이퍼의 레이저조사면과는 반대측의 이면의 최고도달온도가 제2 목푯값을 초과하지 않는 조건하에서 소인속도를 결정하고,
    결정된 레이저파워, 빔사이즈, 펄스의 반복주파수, 및 빔스폿의 소인속도로 상기 반도체웨이퍼의 레이저어닐링을 행하는 레이저어닐링방법.
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