JPH01246827A

JPH01246827A - ビームアニール装置

Info

Publication number: JPH01246827A
Application number: JP7423788A
Authority: JP
Inventors: Misa Koshiishi; 輿石　みさ
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1989-10-02

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、高エネルギー線ビームで半導体ウェハ等の被
処理物を照射加熱（アニール）するビームアニール装置
に関する。

（従来の技術）近年、アニール技術として、高エネルギー線ビームのエ
ネルギーを被処理物例えば半導体ウェハ表面に吸収させ
、熱エネルギーの形に変換して被処理物の表面層の熱処
理（アニール）を行うビームアニール技術が注目されて
おり、半導体製造においては、半導体ウェハ表面層の結
晶性回復や導入不純物の活性化等に主として用いられて
いる。

例えば３次元素子の開発において基本となるＳＯＩ　（
Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）技術は、
基体表面に形成された絶縁膜上にさらにシリコン単結晶
を形成し、このシリコン単結晶上に素子を形成する技術
であり、このＳＯＩ技術において絶縁膜上に単結晶を形
成する方法の一つとして、上記ビームアニール技術が注
目されている。すなわち、例えば、化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ）等により絶縁膜上に形成された非単結晶シリコン
層に、レーザ等の高エネルギー線ビームを照射して、非
単結晶シリコン層を単結晶化する。

従来、このようなビームアニール装置としては、例えば
、特開昭６０−１７８２２１号公報に開示されているよ
うに、レーザビームをＸ方向で往復し、試料台をＹ方向
にステップ送りして試料台上の試料表面全面に上記レー
ザビームを照射するもの等がある。

その他特公昭８２−２７５３２号、特公昭５４−４８２
８号、特開昭６２−４７１１４号、特開昭５８−１０８
２２号、特公昭６２−３２６１８号、特開昭５６−８９
８３７号、特開昭５１３−８４４３号、特開昭６１−２
４５５１７号、特開昭８１−２４５５１８号公報等でレ
ーザアニール装置が開示されている。

（発明が解決しようとする課題）一般に上述のようなアニール処理を行う場合、適切な高
エネルギー線ビームの照射条件、例えば出力、ビーム径
、走査速度、走査間隔（走査ピッチ）等を、実際の処理
を各条件を変更しながら何回も行って見つける必要があ
り、このような処理条件の設定に多大な時間と労力を要
するという問題があった。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
容易かつ迅速に適切な高エネルギー線ビームの照射条件
を見出すことのできるビームアニール装置を提供しよう
とするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち、本発明は、高エネルギー線ビームを被処理物
に照射してアニール処理を行うビームアニール装置にお
いて、前記高エネルギー線ビームの照射条件を、前記被
処理物の部位によって変更可能に構成したことを特徴と
する。

（作　用）上記構成の本発明のビームアニール装置では、一つの非
処理物、例えば−枚の半導体ウェハで多数種の処理条件
によるアニール処理を行うことができる。

したがって、従来に較べて容易かつ迅速に適切な照射条
件を見出すことができるとともに、例えば半導体ウニ八
等の被処理物の有効利用を図ることができる。

（実施例）以下、本発明をレーザアニール装置に適用した実施例を
図面を参照して説明する。

例えばアルミニウム等により円筒状に形成され、上面お
よび下面に石英ガラス等からなる窓１ａ。

１ｂを有するチャンバ１内には、例えば直径２２０１１
厚さ２０ＩＩｌｆｌｌの例えばカーボングラファイトか
らなるサセプタ２が配設されている。このサセプタ２の
下面側には、例えば真空チャック等の機構が設けられ、
半導体ウェハ３を吸着保持するよう構成されている。

また、上記チャンバ１の上部には、サセプタ２の加熱機
構として例えば反射板４を備えた数キロワットのＩＲク
ランプＩｎｆｒａｒｅｄ　Ｒａｙ　Ｒａａ＋ｐ　）　５
が配設されており、このＩＲクランプからの赤外線が窓
１ａを透過して、サセプタ２を例えば５００℃まで予備
加熱するように構成されている。

さらに、チャンバ１下方から、窓１ｂを介して、サセプ
タ２の下面側に配置された半導体ウェハ３にレーザビー
ム例えばＣＷ−Ａｒガスレーザビームを走査照射する如
くレーザビーム照射機構が配置されている。

上記レーザビーム照射機構は、それぞれシャッタ機構６
ａ、６ｂを備えた主レーザビーム源７ａと、副レーザビ
ーム源７ｂとの２つのレーザビーム源を備えている。こ
のうち副レーザビーム源７ｂから射出された副レーザビ
ーム８ｂは、反射鏡９．１０．１１により、ビームの方
向を制御可能に構成されている。すなわち、反射鏡１０
．１１には、それぞれ駆動モータ１０　ａ　ｓ　１１　
ａが接続されており、反射鏡１０．１１の向きを調節す
ることにより、副レーザビーム８ｂの方向を制御し、主
レーザビーム源７ａから射出された主レーザビーム８ａ
に対する相対的な位置を調節可能とされている。

上記主レーザビーム８ａと副レーザビーム８ｂは、はぼ
平行なビームとして偏光プリズム１２、シャッタ１３、
反射鏡１４等を経て、走査機構１５に至る。走査機構１
５は、Ｘ方向走査機構として、例えば鏡回動式走査機構
であるガルバノミラ−１５８が、Ｙ方向走査機構として
例えば高精度で微小送り可能なボールネジを用いた一軸
精密ステージ１５ｂ上に配置されて構成されている。そ
して、走査機構１５によってＸ方向およびＹ方向に走査
された主レーザビーム８ａと副レーザビーム８ｂは、レ
ンズ駆動機構１６によって光軸上を移動可能とされたＦ
−θレンズ１７によって集光され、窓１ｂを介して半導
体ウェハ３に走査照射されるよう構成されている。

また、上記主レーザビーム源７　ａ　ｓ副レーザビーム
源７ｂ、駆動モータ１０８％　１１　ａ　ｓシャッタ１
３、走査機構１５、レンズ駆動機構１６等は、それぞれ
例えばマイクロコンピュータ等からなる制御装置２０に
接続されており、制御装置２０には、例えばＣＲＴデイ
スプレィおよびキーボード等からなる入出力装置２１に
接続されている。

そして、入出力装置２１から所望の処理条件、例えばビ
ーム出力、ビーム径、ビーム間隔、走査速度、走査ピッ
チ等を入力することにより、制御装置２０によって上記
各機構が制御され、所望処理条件で連続的にアニール処
理可能に構成されている。

さらに、この実施例のレーザアニール装置では、−枚の
半導体ウェハ３を、この半導体ウェハ３の部位によって
レーザビームの照射条件、例えばビーム出力、ビーム径
、ビーム間隔、走査速度、走査ピッチ等を変えて断続的
にアニール処理可能に構成されている。

すなわち、例えば第２図に示す半導体ウェハ３を処理す
る際に、走査機構１５のＸ方向の走査に伴って例えばシ
ャッタ１３を開閉させることにより、複数の長方形領域
Ａのように、半導体ウェハ３を不連続にアニール処理す
る部分アニール可能とされており、この時のレーザビー
ムの照射条件、例えばビーム出力、ビーム径、ビーム間
隔、走査速度、走査ピッチ等を、例えばＹ方向の列毎に
変更可能に構成されている。なお、レーザビームの照射
条件は、予め制御装置２０に幾つかの照射条件を設定、
記憶しておき、その中から選択するよう構成しても、各
照射条件をそれぞれ入力するよう構成してもよい。

また、このような部分アニールを行う場合、上述のよう
な長方形領域Ａの大きさ、数、間隔等は、任意に設定可
能とされている。このため、これらの設定および半導体
ウニ八３の大きさによっては、これらの長方形領域Ａを
全て半導体ウニ八３上に設定することが不可能となる場
合がある。このような場合は、第３図に示すように、入
出力装置２１のＣＲＴデイスプレィ上等に、半導体ウェ
ハ３からはみだし、レーザビームを照射不可能な長方形
領域ａを例えば点線等で表示し、他のレーザビームを照
射可能な長方形領域Ａを実線で表示する等して、これら
の長方形領域を識別可能に構成されている。したがって
、長方形領域の大きさ、数、間隔等の設定が不適切な場
合は、この表示によって検知することができ、設定を変
更することができるよう構成されている。

さらに、上記部分アニール処理において、連続モードと
個別モードを選択可能とされている。なお、この連続モ
ードは、上述のようにして設定された処理条件により一
枚の半導体ウェハ３を連続的に処理することを示し、個
別モードは、上述の長方形領域ＡのＹ方向列毎に一旦処
理を停止し、入出力装置２１から処理の続行あるいは中
断の指示の入力があるまでは、その状態で待機すること
を示している。したがって、上記個別モードを選択すれ
ば、処理の停止毎に半導体ウェハ３表面を目視すること
により、予め設定した処理条件の良否を確認することが
でき、処理の中断あるいは設定の変更等を行うことがで
きるよう構成されている。

上記構成のこの実施例のレーザアニール装置では、次の
ようにして半導体ウェハ３のアニール処理を行う。

すなわち、まずチャンバ１の図示しない開閉機構を開と
して、図示しない搬送装置により半導体ウェハ３をサセ
プタ２下面の所定位置に配置する。

この後、反射板４を備えたＩＲクランプにより窓１ａを
透過して、サセプタ２を例えば５００’Ｃまで予備加熱
する。

そして、半導体ウェハ３にレーザビームを走査照射する
とともに、図示しないガス導入口および排気口により、
半導体ウェハ３表面に沿って例えば窒素ガス、酸素ガス
等を流してアニール処理を行う。この時、予め、入出力
装置２１によって部分アニールの選択および条件の入力
を行っておけば、前述のように、半導体ウェハ３の部位
によってレーザビームの照射条件を変えて、アニール処
理を行うことができる。

したがって、−枚の半導体ウェハ３で多数種の処理条件
によるアニール処理を行うことができ、従来に較べて容
易かつ迅速に適切な照射条件を見出すことができるとと
もに、半導体ウェハ３を有効に利用することができる。

なお、上記実施例では、半導体ウェハ３等の被処理物に
２本のレーザビームを照射するレーザアニール装置につ
いて説明したが、例えば１本のレーザビームを照射する
レーザアニール装置、その他の高エネルギー線ビームを
照射するビームアニール装置に本発明を適用することが
できることは勿論、である。

［発明の効果コ以上説明したように本発明のビームアニール装置によれ
ば、容品かつ迅速に適切な高エネルギー線ビームの照射
条件を見出すことができるとともに、被処理物を有効に
利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をレーザアニール装置に適用した実施例
の概略構成を示す図、第２図は第１図のレーザアニール
装置のレーザビーム照射状態を説明するための図、第３
図は第１図の入出力装置の表示例を示すための図である
。１・・・・・・チャンバ、１ａ１１ｂ・・・・・・窓、
２・・・・・・サセプタ、３・・・・・・半導体ウェハ
、４・・・・・・反射板、５・・・・・・ＩＲランプ、
６ａ、６ｂｘ　１３・・・・・・シャッタ、７ａ・・・
・・・主レーザビーム源、７ｂ・・・・・・副レーザビ
ーム源、８ａ・・・・・・主レーザビーム、８ｂ・・・
・・・副レーザビーム、９．１０．１１．１４・・・・
・・反射鏡、１０ａ１１１ａ・・・・・・駆動モータ、
１２・・・・・・偏光プリズム、１５・・・・・・走査
機構、１５ａ・・・・・・ガルバノミラ−１１５ａ・・
・・・・−軸精密ステージ、１６・・・・・・レンズ駆
動機構、１７・・・・・・Ｆ−θレンズ、２０・・・・
・・制御装置、２１・・・・・・入出力装置。出願人　　　東京エレクトロン株式会社代理人　　　弁
理士　　須　山　佐　−第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高エネルギー線ビームを被処理物に照射してアニ
ール処理を行うビームアニール装置において、前記高エネルギー線ビームの照射条件を、前記被処理物
の部位によって変更可能に構成したことを特徴とするビ
ームアニール装置。