WO2011118463A1 - レーザアニール装置 - Google Patents

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町田政志
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    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation

Definitions

  • the present invention relates to a laser annealing apparatus, and more specifically, it is possible to prevent the occurrence of irradiation unevenness even on a substrate subsequent to a substrate on which irradiation unevenness has occurred, and start processing of the next substrate when no irradiation unevenness has occurred.
  • the present invention relates to a laser annealing apparatus in which no delay occurs.
  • irradiation unevenness occurs due to a change in the state of a laser optical system. Therefore, if irradiation unevenness occurs in a certain substrate, there is a high probability that irradiation unevenness will occur in the subsequent substrate unless the laser optical system is adjusted. Therefore, in order to prevent the occurrence of irradiation unevenness even on the substrate following the substrate on which irradiation unevenness has occurred, it is necessary to wait for the start of processing of the next substrate until it is confirmed by inspection that there is no uneven irradiation on a certain substrate.
  • an object of the present invention is to prevent the occurrence of irradiation unevenness even in a substrate subsequent to a substrate that has caused irradiation unevenness, and when there is no irradiation unevenness, there is no delay in starting the processing of the next substrate. It is an object of the present invention to provide a laser annealing apparatus.
  • the present invention irradiates the substrate (P) with substrate support means (10, 11, 12, 13) for movably supporting the substrate (P) and a linear laser beam (100).
  • a laser annealing apparatus (1) characterized by comprising:
  • the laser annealing process is interrupted when the occurrence of the irradiation unevenness is detected during the laser annealing process, the laser optical system can be adjusted immediately and the irradiation unevenness is generated. Irradiation unevenness can be prevented from occurring even on a substrate subsequent to another substrate. In addition, there is an advantage that unnecessary laser irradiation after detection of irradiation unevenness can be avoided.
  • the inspection for the irradiation unevenness ends slightly after the completion of the laser annealing process, and when there is no irradiation unevenness, the next substrate processing starts. There is almost no delay.
  • the laser annealing apparatus of the present invention it is possible to prevent uneven irradiation from occurring even on a substrate subsequent to the substrate on which uneven irradiation has occurred. Further, when there is no irradiation unevenness, processing of the next substrate can be started with almost no delay, and production efficiency can be improved.
  • FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a laser annealing apparatus according to Example 1.
  • FIG. It is a conceptual top view which shows the board
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the laser annealing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a laser annealing apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the laser annealing apparatus 1 includes a chamber 51 having a laser light transmission window 8 and a substrate loading / unloading port 9, an x-direction rail 10 installed in the x-direction on the floor surface of the chamber 51, and an x-direction rail 10 on the x-direction rail 10 in the x-direction.
  • An X table 11 that can move linearly, a y-direction rail 12 installed in the y direction on the top surface of the X table 11, a stage 13 that can move linearly on the y-direction rail 12 in the y direction, and an installation on the stage 13
  • a seal cover 18 to be applied a laser light source 50 for irradiating the substrate P placed on the seal cover 18 with the laser light 100, and a substrate P for making the area irradiated with the laser light 100 a gas atmosphere.
  • the irradiation light 20 is irradiated to the local seal box 52 having a gas injection port 56 for jetting a gas (for example, nitrogen gas) toward the substrate and the irradiated substrate portion 30 of the laser beam 100.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the positional relationship among the substrate P, the seal cover 18, the laser beam 100, the gas ejection port 56, and the irradiated substrate portion 30.
  • the laser beam 100 has a line shape.
  • the gas ejection port 56 has a slit shape. If the substrate P is linearly moved as indicated by the arrow x1, the substrate P can be scanned in the x direction with the laser beam 100.
  • the irradiated substrate portion 30 is a part of the substrate surface scanned with the laser beam 100.
  • FIG. 3 is an example of an image obtained by imaging the irradiated substrate portion 30.
  • the stripe unevenness 101 a appears in a broken line shape in the scanning direction
  • the shot unevenness 101 b appears in a broken line shape in the line direction of the laser light 100.
  • Dark lines (for example, a width of 0.1 mm and a length of 0.5 mm) of the stripe unevenness 101a and the shot unevenness 101b are inappropriate portions for laser irradiation.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the laser annealing apparatus 1.
  • step A 1 of the laser annealing process the substrate P is carried into the chamber 51 from the substrate carry-in / out port 9.
  • step A ⁇ b> 2 of the laser annealing process the stage 13 is moved while irradiating the laser beam 100, and the substrate P is scanned with the laser beam 100.
  • step A3 of the laser annealing process it is checked whether an interruption command has been received from the irradiation unevenness inspection process. If not received, the process proceeds to step A4. If received, the process proceeds to step A6.
  • step A4 of the laser annealing process it is determined whether or not the scanning with respect to the substrate P has been completed. If it has not been completed, the process returns to step A2 to perform scanning with respect to the incomplete substrate portion. If completed, go to Step A5.
  • step A5 of the laser annealing process the substrate P is carried out of the chamber 51 from the substrate carry-in / out port 9. Then, returning to step A1, the next substrate P is loaded into the chamber 51 from the substrate loading / unloading port 9.
  • step A6 of the laser annealing treatment the irradiation of the laser beam 100 is stopped, and the substrate P is carried out of the chamber 51 from the substrate carry-in / out port 9. Then, the laser annealing process is terminated.
  • step B1 of the irradiation unevenness inspection process the irradiated substrate portion 30 is imaged in synchronization with the scanning of the substrate P by the laser annealing process, and an image is acquired.
  • step B2 of the irradiation unevenness inspection process the image is analyzed. If irradiation unevenness is not detected, the process returns to step B1 to acquire a new image. If irradiation unevenness is detected, the process proceeds to step B3.
  • step B3 of the irradiation unevenness inspection process an interruption command is issued for the laser annealing process.
  • step B4 of the irradiation unevenness inspection process a message indicating that irradiation unevenness has been detected is notified to the operator. Then, the irradiation unevenness inspection process ends.
  • the laser annealing apparatus 1 of the first embodiment the following effects can be obtained. (1) Since the laser annealing process is interrupted when the occurrence of irradiation unevenness is detected during the laser annealing process, the laser optical system can be adjusted immediately, and the irradiation unevenness occurs even on the substrate following the substrate on which the irradiation unevenness has occurred. Can be prevented. Further, it is possible to avoid unnecessary laser irradiation after the detection of irradiation unevenness on the substrate P. (2) Since the laser annealing process and the irradiation unevenness inspection are performed in parallel, the inspection of the irradiation unevenness is completed with a slight delay from the completion of the laser annealing process. There is almost no delay.
  • the irradiated substrate portion 30 may be shared and imaged using a plurality of CCD cameras 2.
  • the laser annealing apparatus of the present invention can be used for laser annealing treatment of an amorphous semiconductor substrate.

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Abstract

　レーザアニール処理中に照射ムラの検査を並行して行い、照射ムラの発生を検出するとレーザアニール処理を中断する。照射ムラの発生を検出すると、ただちにレーザ光学系の調整を行うことができ、照射ムラを生じた基板に続く基板でも照射ムラが発生するのを防止することが出来る。レーザアニール処理の完了から少しだけ遅れて照射ムラの検査も終わり、照射ムラが発生していないときには次の基板の処理開始にほとんど遅れが出ない。

Description

レーザアニール装置
　この発明は、レーザアニール装置に関し、更に詳しくは、照射ムラを生じた基板に続く基板でも照射ムラが発生するのを防止することが出来ると共に照射ムラが発生していないときには次の基板の処理開始に遅れが出ないようにしたレーザアニール装置に関する。
　従来、レーザアニール処理した基板表面の紫外線画像を解析してポリシリコン膜の結晶状態を検査するポリシリコン膜評価装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
　しかし、上記ポリシリコン膜評価装置は、ポリシリコン膜の結晶状態を検査することは出来たが、照射ムラを検査することは出来なかった。
　このため、照射ムラの検査は、レーザアニール処理を完了した基板をレーザアニール装置から取り出した後、目視により行っていた。
特開２００２－２８９５２２号公報
　一般に、照射ムラは、レーザ光学系の状態変動に起因して発生する。従って、ある基板で照射ムラが生じたら、レーザ光学系の調整を行わなければ、その後続の基板でも照射ムラが発生する確率が高い。
　従って、照射ムラを生じた基板に続く基板でも照射ムラが発生するのを防止するためには、ある基板で照射ムラが生じていないことを検査で確認するまで、次の基板の処理開始を待機させる必要がある。
　しかし、これでは、照射ムラが発生していないときでも、照射ムラの検査が終わるまで次の基板の処理開始が遅れることになり、生産効率が低下する問題点がある。
　そこで、本発明の目的は、照射ムラを生じた基板に続く基板でも照射ムラが発生するのを防止することが出来ると共に照射ムラが発生していないときには次の基板の処理開始に遅れが出ないようにしたレーザアニール装置を提供することにある。
　第１の観点では、本発明は、基板（Ｐ）を移動可能に支持する基板支持手段（１０，１１，１２，１３）と、ライン状のレーザ光（１００）を前記基板（Ｐ）に照射するためのレーザ照射手段（５０）と、レーザ光（１００）の照射済基板部分（３０）を撮像しうる撮像手段（２，３）と、レーザ照射および基板移動中に前記撮像手段（２，３）で撮像した画像を解析して照射ムラを検出するとレーザ照射および基板移動の中断を前記レーザ照射手段（５０）および前記基板支持手段（１０，１１，１２，１３）に指示する制御手段（２２）とを具備したことを特徴とするレーザアニール装置（１）を提供する。
　上記第１の観点によるレーザアニール装置では、レーザアニール処理中に照射ムラの発生を検出するとレーザアニール処理を中断するようにしたので、ただちにレーザ光学系の調整を行うことができ、照射ムラを生じた基板に続く基板でも照射ムラが発生するのを防止することが出来る。また、照射ムラ検出以後の無駄なレーザ照射を回避できる利点もある。さらに、レーザアニール処理と照射ムラの検査とを並行して行うため、レーザアニール処理の完了から少しだけ遅れて照射ムラの検査も終わり、照射ムラが発生していないときには次の基板の処理開始にほとんど遅れは出ない。
　本発明のレーザアニール装置によれば、照射ムラを生じた基板に続く基板でも照射ムラが発生するのを防止することが出来る。また、照射ムラが発生していないときには、ほとんど遅れなく、次の基板の処理を開始でき、生産効率を向上できる。
実施例１に係るレーザアニール装置を示す構成説明図である。 レーザ光が照射された基板部分を示す概念的平面図である。 撮像した画像上の照射ムラを示す説明図である。 実施例１に係るレーザアニール装置の動作を示すフロー図である。
　以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
－実施例１－
　図１は、実施例１に係るレーザアニール装置１を示す構成説明図である。
　このレーザアニール装置１は、レーザ光透過窓８および基板搬入出口９を有するチャンバー５１と、チャンバー５１の床面にｘ方向に設置されたｘ方向レール１０と、ｘ方向レール１０上をｘ方向に直線移動しうるＸテーブル１１と、Ｘテーブル１１の天面にｙ方向に設置されたｙ方向レール１２と、ｙ方向レール１２上をｙ方向に直線移動しうるステージ１３と、ステージ１３上に設置されるシールカバー１８と、シールカバー１８上に載置された基板Ｐにレーザ光１００を照射するためのレーザ光源５０と、レーザ光１００が照射されている局所をガス雰囲気にするために基板Ｐへ向けてガス（例えば窒素ガス）を噴出するガス噴射口５６を有する局所シールボックス５２と、レーザ光１００の照射済基板部分３０に照明光２０を照射する照明光源３と、基板Ｐの表面に対して約４５°の角度で照射済基板部分３０を撮像するＣＣＤカメラ２と、レーザ光源５０のオン／オフやＸテーブル１１の直線移動／停止やＣＣＤカメラ２から入力された画像の解析などを行う制御装置２２とを具備している。
　図２は、基板Ｐとシールカバー１８とレーザ光１００とガス噴出口５６と照射済基板部分３０の位置関係を説明するための概念図である。
　レーザ光１００は、ライン状である。
　ガス噴出口５６は、スリット状である。
　矢印ｘ１で示すように基板Ｐを直線移動すれば、レーザ光１００で基板Ｐをｘ方向に走査することが出来る。
　照射済基板部分３０は、レーザ光１００で走査済の基板表面の一部である。
　図３は、照射済基板部分３０を撮像した画像の一例である。
　照射ムラとして、スジムラ１０１ａが走査方向の破線状に現れ、ショットムラ１０１ｂがレーザ光１００のライン方向の破線状に現れている。
　スジムラ１０１ａおよびショットムラ１０１ｂの暗い線（例えば幅０．１ｍｍ，長さ０．５ｍｍ）がレーザ照射の不適正な部分である。
　図４は、レーザアニール処理装置１の動作を示すフロー図である。
　レーザアニール処理のステップＡ１では、基板搬入出口９からチャンバー５１内に基板Ｐを搬入する。
　レーザアニール処理のステップＡ２では、レーザ光１００を照射しながらステージ１３を移動し、レーザ光１００で基板Ｐを走査する。
　レーザアニール処理のステップＡ３では、照射ムラ検査処理から中断指令を受けたかチェックし、受けていなければステップＡ４へ進み、受けていればステップＡ６へ進む。
　レーザアニール処理のステップＡ４では、基板Ｐに対する走査を完了したか判定し、完了していないならステップＡ２に戻り、未完了の基板部分に対する走査を行う。完了しているならステップＡ５へ進む。
　レーザアニール処理のステップＡ５では、基板搬入出口９からチャンバー５１外に基板Ｐを搬出する。そして、ステップＡ１に戻り、基板搬入出口９からチャンバー５１内に次の基板Ｐを搬入する。
　レーザアニール処理のステップＡ６では、レーザ光１００の照射を停止し、基板搬入出口９からチャンバー５１外に基板Ｐを搬出する。そして、レーザアニール処理を終了する。
　照射ムラ検査処理のステップＢ１では、レーザアニール処理による基板Ｐの走査とタイミングを合わせて照射済基板部分３０を撮像し、画像を取得する。
　照射ムラ検査処理のステップＢ２では、画像を解析し、照射ムラを検出しなければステップＢ１に戻り、新たな画像を取得する。照射ムラを検出したらステップＢ３へ進む。
　照射ムラ検査処理のステップＢ３では、レーザアニール処理に対して中断指令を発行する。
　照射ムラ検査処理のステップＢ４では、照射ムラを検出した旨のメッセージをオペレータに対して報知する。そして、照射ムラ検査処理を終了する。
　実施例１のレーザアニール処理装置１によれば次の効果が得られる。
（１）レーザアニール処理中に照射ムラの発生を検出するとレーザアニール処理を中断するので、ただちにレーザ光学系の調整を行うことができ、照射ムラを生じた基板に続く基板でも照射ムラが発生するのを防止することが出来る。また、当該基板Ｐに対する照射ムラ検出以後の無駄なレーザ照射を回避できる。
（２）レーザアニール処理と照射ムラ検査とを並行して行うため、レーザアニール処理の完了から少しだけ遅れて照射ムラの検査も終わり、照射ムラが発生していないときには次の基板の処理開始にほとんど遅れが出ない。
－実施例２－
　複数台のＣＣＤカメラ２を用いて照射済基板部分３０を分担して撮像してもよい。
　本発明のレーザアニール装置は、非晶質半導体基板のレーザアニール処理に利用できる。
　１　　　　　　　レーザアニール装置
　２　　　　　　　ＣＣＤカメラ
　３　　　　　　　照明光源
　８　　　　　　　レーザ光透過窓
　９　　　　　　　基板搬入出口
　１０　　　　　　ｘ方向レール
　１１　　　　　　Ｘテーブル
　１２　　　　　　ｙ方向レール
　１３　　　　　　ステージ
　１８　　　　　　シールカバー
　２０　　　　　　照明光
　２２　　　　　　制御装置
　３０　　　　　　照射済基板部分
　５０　　　　　　レーザ光源
　５１　　　　　　チャンバー
　５２　　　　　　局所シールボックス
　５６　　　　　　ガス噴出口
　１００　　　　　レーザ光
　１０１ａ　　　　スジムラ
　１０１ｂ　　　　ショットムラ
　Ｐ　　　　　　　基板

Claims (1)

  1. 基板（Ｐ）を移動可能に支持する基板支持手段（１０，１１，１２，１３）と、ライン状のレーザ光（１００）を前記基板（Ｐ）に照射するためのレーザ照射手段（５０）と、レーザ光（１００）の照射済基板部分（３０）を撮像しうる撮像手段（２，３）と、レーザ照射および基板移動中に前記撮像手段（２，３）で撮像した画像を解析して照射ムラを検出するとレーザ照射および基板移動の中断を前記レーザ照射手段（５０）および前記基板支持手段（１０，１１，１２，１３）に指示する制御手段（２２）とを具備したことを特徴とするレーザアニール装置（１）。
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