JPH01246829A - ビームアニール装置 - Google Patents
ビームアニール装置Info
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- JPH01246829A JPH01246829A JP7423888A JP7423888A JPH01246829A JP H01246829 A JPH01246829 A JP H01246829A JP 7423888 A JP7423888 A JP 7423888A JP 7423888 A JP7423888 A JP 7423888A JP H01246829 A JPH01246829 A JP H01246829A
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Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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。
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]
(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。
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。
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Sol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。
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Sol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80−178221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。
、特開昭80−178221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。
また、その他特公昭62−27532号、特公昭54−
4826号、特開昭62−47114号、特開昭58−
10822号、特公昭82−32816号、特開昭58
−89837号、特開昭56−6443号、特開昭81
−245517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。
4826号、特開昭62−47114号、特開昭58−
10822号、特公昭82−32816号、特開昭58
−89837号、特開昭56−6443号、特開昭81
−245517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問題点)
一般に、ビームアニール装置では、高エネルギー線ビー
ム例えばレーザビームの出力分布がアニール処理の良否
に大きな影響を与える。
ム例えばレーザビームの出力分布がアニール処理の良否
に大きな影響を与える。
しかしながら、従来のビームアニール装置では、このよ
うな高エネルギー線ビームの出力分布についての情報を
得ることができず、このため、照射条件を設定するのに
時間を要するとともに、高エネルギー線ビームの出力変
動等によって、再現性が損われることがあるという問題
がある。特に、このような問題は、例えば複数本のレー
ザビーム等を用いてアニール処理を行う場合、これらの
レーザビームの相対的な位置によって照射面における出
力分布が大きく変化するため、大きな問題となる。
うな高エネルギー線ビームの出力分布についての情報を
得ることができず、このため、照射条件を設定するのに
時間を要するとともに、高エネルギー線ビームの出力変
動等によって、再現性が損われることがあるという問題
がある。特に、このような問題は、例えば複数本のレー
ザビーム等を用いてアニール処理を行う場合、これらの
レーザビームの相対的な位置によって照射面における出
力分布が大きく変化するため、大きな問題となる。
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
高エネルギー線ビームの出力分布についての情報を得る
ことができ、高エネルギー線ヒームの照射条件を容易に
設定することができるとともに、再現性の高い良好なア
ニール処理を行う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。
高エネルギー線ビームの出力分布についての情報を得る
ことができ、高エネルギー線ヒームの照射条件を容易に
設定することができるとともに、再現性の高い良好なア
ニール処理を行う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]
(問題点を解決するための手段)
すなわち、本発明は、被処理物表面に高エネルギー線ビ
ームを走査照射してアニール処理するビームアニール装
置において、高エネルギー線ビームの出力分布を測定す
る手段と、この手段からの1llJ定信号を処理して画
像信号を出力する手段と、この手段からの画像信号によ
り前記出力分布を表示する手段とを備えたことを特徴と
する。
ームを走査照射してアニール処理するビームアニール装
置において、高エネルギー線ビームの出力分布を測定す
る手段と、この手段からの1llJ定信号を処理して画
像信号を出力する手段と、この手段からの画像信号によ
り前記出力分布を表示する手段とを備えたことを特徴と
する。
(作 用)
本発明のビームアニール装置は、高エネルギー線ビーム
の出力分布を測定する手段と、この手段からの測定信号
を処理して画像信号を出力する手段と、この手段からの
画像信号により出力分布を表示する手段とを備えている
。
の出力分布を測定する手段と、この手段からの測定信号
を処理して画像信号を出力する手段と、この手段からの
画像信号により出力分布を表示する手段とを備えている
。
したがって、例えば複数本のレーザビーム等、高エネル
ギー線ビームの出力分布についての情報を得ることがで
き、この高エネルギー線ビームの照射条件を容易に設定
することができるとともに、再現性の高い良好なアニー
ル処理を行うことができる。
ギー線ビームの出力分布についての情報を得ることがで
き、この高エネルギー線ビームの照射条件を容易に設定
することができるとともに、再現性の高い良好なアニー
ル処理を行うことができる。
(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。
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1aq1bを有する
チャンバ1内には、例えば直径220II1m、厚さ2
0nua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。
よび下面に石英ガラス等からなる窓1aq1bを有する
チャンバ1内には、例えば直径220II1m、厚さ2
0nua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ラ
ンプ(Inf’rared Ray Rall1p )
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’Cま
で予備加熱するように構成されている。
構として例えば反射板4を備えた数キロワットのIRラ
ンプ(Inf’rared Ray Rall1p )
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’C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。
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。
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1
0.11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8
aに対する相対的な位置を調節可能とされている。
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1
0.11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8
a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措
であるガルバノミラ−15a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おり、制
御装置16によって制御される。そして1.走査機構1
5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、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。
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措
であるガルバノミラ−15a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おり、制
御装置16によって制御される。そして1.走査機構1
5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、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。
また、チャンバ1内のサセプタ2の側方には、第2図に
も示すように、直径lOミクロン程度の透孔からなるピ
ンホール18a(またはスリット)と、このピンホール
18aから照射されるレーザビームLの強度を測定する
ための受光素子18bからなる測定器18が配置されて
いる。さらに、受光素子18bは、演算装置19に接続
されており、この演算装置19は、入力装置20、表示
装置21に接続されている。なお、上記人力装置20は
、走査機構15の制御を行う制御装置16にも接続され
ている。 そして、入力装置20からレーザビームLの
出力分布を測定する旨の入力があると、制御装置16に
よって、レーザビームLがピンホール18a上を走査照
射され、受光素子18bによってその強度が測定され、
演算装置19に入力される。なお、出力分布の測定を、
主レーザビーム8aと副レーザビーム8bを同時に照射
した状態で行う場合は、まず、シャッタ5aのみを開と
し、主レーザビーム8aを走査照射した後、主レーザビ
ーム8aと副レーザビーム8bを同時に走査照射する。
も示すように、直径lOミクロン程度の透孔からなるピ
ンホール18a(またはスリット)と、このピンホール
18aから照射されるレーザビームLの強度を測定する
ための受光素子18bからなる測定器18が配置されて
いる。さらに、受光素子18bは、演算装置19に接続
されており、この演算装置19は、入力装置20、表示
装置21に接続されている。なお、上記人力装置20は
、走査機構15の制御を行う制御装置16にも接続され
ている。 そして、入力装置20からレーザビームLの
出力分布を測定する旨の入力があると、制御装置16に
よって、レーザビームLがピンホール18a上を走査照
射され、受光素子18bによってその強度が測定され、
演算装置19に入力される。なお、出力分布の測定を、
主レーザビーム8aと副レーザビーム8bを同時に照射
した状態で行う場合は、まず、シャッタ5aのみを開と
し、主レーザビーム8aを走査照射した後、主レーザビ
ーム8aと副レーザビーム8bを同時に走査照射する。
この時、演算装置19は、この測定信号を次のようにし
て処理する。
て処理する。
すなわち、第3図のフローチャートにも示すように、ま
ず、入力装置20から出力分布の測定を行う領域を指定
する入力があると(a)、測定信号を取込む間隔を設定
する(b)。
ず、入力装置20から出力分布の測定を行う領域を指定
する入力があると(a)、測定信号を取込む間隔を設定
する(b)。
そして、入力装置20からの指定が、主レーザビーム8
aと副レーザビーム8bを同時に照射した状態で行う測
定であるか否かを判断しくC)、どちらか一方のみの場
合は、例えば256X 256の信号を取込み(d)
、これらの中から最大値を抽出する(e)。
aと副レーザビーム8bを同時に照射した状態で行う測
定であるか否かを判断しくC)、どちらか一方のみの場
合は、例えば256X 256の信号を取込み(d)
、これらの中から最大値を抽出する(e)。
一方、同時に照射した状態で行う測定である場合は、前
述のように、まず主レーザビーム8aのみの走査照射が
行われるので、この主レーザビーム8aのみの走査照射
時に、例えば40ライン程度の信号を取込み(f)、こ
れらの中から最大値を抽出しくg)、この後、主レーザ
ビーム8aと副レーザビーム8bとが同時に走査照射さ
れた時に、例えば258X 256の信号を取込む(
h)。
述のように、まず主レーザビーム8aのみの走査照射が
行われるので、この主レーザビーム8aのみの走査照射
時に、例えば40ライン程度の信号を取込み(f)、こ
れらの中から最大値を抽出しくg)、この後、主レーザ
ビーム8aと副レーザビーム8bとが同時に走査照射さ
れた時に、例えば258X 256の信号を取込む(
h)。
このようにして信号を取込んだ後、最大値に対する閾値
、例えば一般にレーザビームのビーム径として定義され
る最大値の1/e2を算出し、最大値と閾値との間を幾
つかに等分、例えば5等分した値を設定する(i)。
、例えば一般にレーザビームのビーム径として定義され
る最大値の1/e2を算出し、最大値と閾値との間を幾
つかに等分、例えば5等分した値を設定する(i)。
この後、取込んだデータを例えば周辺のデータと平均化
する等してノイズを軽減するフィルタ操作を行い(j)
、前述の最大値、閾値および設定値に基づいて、出力分
布を等高線として表示するためのグラフィックデータを
作成する(k)。
する等してノイズを軽減するフィルタ操作を行い(j)
、前述の最大値、閾値および設定値に基づいて、出力分
布を等高線として表示するためのグラフィックデータを
作成する(k)。
そして、このグラフィックデータを表示装置21に出力
して例えば第4図に示すような等高線Aとして出力分布
を表示しくβ)、必要ならばプリンタ等に出力して(m
)、動作を停止する(n)。
して例えば第4図に示すような等高線Aとして出力分布
を表示しくβ)、必要ならばプリンタ等に出力して(m
)、動作を停止する(n)。
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。
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。
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。
透過して、サセプタ2を例えば500°Cまで予備加熱
する。
そしテ、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。
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。
すなわち、この実施例のレーザアニール装置では、上述
の半導体ウェハ3のアニール処理を行う場合、前述のよ
うにして予めレーザビームの出力分布についての情報を
得ることができる。
の半導体ウェハ3のアニール処理を行う場合、前述のよ
うにして予めレーザビームの出力分布についての情報を
得ることができる。
このため、例えば主レーザビーム8aと副レーザビーム
8bを同時に照射するような場合でも、出力分布の状態
から、ある程度半導体ウェハ3の温度を予測することが
できる。
8bを同時に照射するような場合でも、出力分布の状態
から、ある程度半導体ウェハ3の温度を予測することが
できる。
したがって、例えば、主レーザビーム8aと副レーザビ
ーム8bの間隔、走査速度、走査間隔等の走査照射条件
を容易に設定することができる。
ーム8bの間隔、走査速度、走査間隔等の走査照射条件
を容易に設定することができる。
また、予めレーザビームの出力分布についての情報を得
ることにより、再現性の高い良好なアニール処理を行う
ことができる。
ることにより、再現性の高い良好なアニール処理を行う
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。
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]
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、高エネルギー線ビームの出力分布についての情報を
得ることができ、高エネルギー線ビームの照射条件を容
易に設定することができるとともに、再現性の高い良好
なアニール処理を行うことができる。
ば、高エネルギー線ビームの出力分布についての情報を
得ることができ、高エネルギー線ビームの照射条件を容
易に設定することができるとともに、再現性の高い良好
なアニール処理を行うことができる。
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図の要部を示す断面
図、第3図は第1図のレーザアニール装置の演算装置の
動作を説明するためのフローチャート、第4図は第1図
のレーザアニール装置の出力分布の表示の例を説明する
ための図である。 1・・・・・・チャンバ、1a、lb・・・・・・窓、
2・・・・・・サセプタ、3・・・・・・半導体ウェハ
、4・・・・・・反射板、5・・・・・・IRランプ−
,6a、 6b、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、10 a s 11 a・・・・・・駆
動モータ、12・・・・・・偏光プリズム、15・・・
・・・走査機構、15a・・・・・・ガルバノミラ−1
15a・・・・・・−軸精密ステージ、16・・・・・
・制御装置、17・・・・・・F−θレンズ、18a−
・・・・・・ピンホール、18b・・・・・・受光素子
、18・・・・・・測定器、19・・・・・・演算装置
、20・・・・・・人力装置、21・・・・・・表示装
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 −−1;1 ・・j 第2図 第4図 町)3図
の概略構成を示す図、第2図は第1図の要部を示す断面
図、第3図は第1図のレーザアニール装置の演算装置の
動作を説明するためのフローチャート、第4図は第1図
のレーザアニール装置の出力分布の表示の例を説明する
ための図である。 1・・・・・・チャンバ、1a、lb・・・・・・窓、
2・・・・・・サセプタ、3・・・・・・半導体ウェハ
、4・・・・・・反射板、5・・・・・・IRランプ−
,6a、 6b、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、10 a s 11 a・・・・・・駆
動モータ、12・・・・・・偏光プリズム、15・・・
・・・走査機構、15a・・・・・・ガルバノミラ−1
15a・・・・・・−軸精密ステージ、16・・・・・
・制御装置、17・・・・・・F−θレンズ、18a−
・・・・・・ピンホール、18b・・・・・・受光素子
、18・・・・・・測定器、19・・・・・・演算装置
、20・・・・・・人力装置、21・・・・・・表示装
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 −−1;1 ・・j 第2図 第4図 町)3図
Claims (1)
- (1)被処理物表面に高エネルギー線ビームを走査照射
してアニール処理するビームアニール装置において、 高エネルギー線ビームの出力分布を測定する手段と、こ
の手段からの測定信号を処理して画像信号を出力する手
段と、この手段からの画像信号により前記出力分布を表
示する手段とを備えたことを特徴とするビームアニール
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7423888A JPH01246829A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ビームアニール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7423888A JPH01246829A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ビームアニール装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01246829A true JPH01246829A (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13541380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7423888A Pending JPH01246829A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ビームアニール装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01246829A (ja) |
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- 1988-03-28 JP JP7423888A patent/JPH01246829A/ja active Pending
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