JPH05183216A - レーザ光照射装置 - Google Patents
レーザ光照射装置Info
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- JPH05183216A JPH05183216A JP4000659A JP65992A JPH05183216A JP H05183216 A JPH05183216 A JP H05183216A JP 4000659 A JP4000659 A JP 4000659A JP 65992 A JP65992 A JP 65992A JP H05183216 A JPH05183216 A JP H05183216A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ光の蛇行がなく、被加工物に対するレ
ーザ出力の変動が少ないレーザ光照射装置を得る。 【構成】 チャンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気と光
学系の周囲の雰囲気とを遮断する断熱壁を設け、光学系
の周囲の雰囲気を一定流量の層流状の空気流で満たし、
また、被加工物表面へレーザ光が垂直入射しないよう
に、レーザ光を走査する光学部品の配置を調整する。
ーザ出力の変動が少ないレーザ光照射装置を得る。 【構成】 チャンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気と光
学系の周囲の雰囲気とを遮断する断熱壁を設け、光学系
の周囲の雰囲気を一定流量の層流状の空気流で満たし、
また、被加工物表面へレーザ光が垂直入射しないよう
に、レーザ光を走査する光学部品の配置を調整する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いて加工
を行うレーザ光照射装置に関し、特に半導体装置の製造
に用いられるレーザ光照射装置の改良に関するものであ
る。
を行うレーザ光照射装置に関し、特に半導体装置の製造
に用いられるレーザ光照射装置の改良に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、絶縁体上に単結晶半導体層を
形成する、いわゆるＳＯＩ（SiliconOn Insulator) 技
術が開発されている。そして、絶縁体上に堆積された多
結晶半導体層に細く絞られたレーザ光を照射し、該多結
晶半導層を単結晶化するレーザアニール技術は、処理中
の半導体基板の温度を低く保つことができるため、三次
元回路素子のＳＯＩ形成技術として利用されている。ま
た、上記レーザアニール技術は、イオン注入された不純
物の活性化やレーザ光を用いて半導体基板上に選択的に
成膜を行うレーザＣＶＤ（化学的気相成長法）技術など
にも応用されている。
形成する、いわゆるＳＯＩ（SiliconOn Insulator) 技
術が開発されている。そして、絶縁体上に堆積された多
結晶半導体層に細く絞られたレーザ光を照射し、該多結
晶半導層を単結晶化するレーザアニール技術は、処理中
の半導体基板の温度を低く保つことができるため、三次
元回路素子のＳＯＩ形成技術として利用されている。ま
た、上記レーザアニール技術は、イオン注入された不純
物の活性化やレーザ光を用いて半導体基板上に選択的に
成膜を行うレーザＣＶＤ（化学的気相成長法）技術など
にも応用されている。
【０００３】図４は、従来のレーザアニール技術を適用
したレーザアニール装置の構成図であり、図において、
１は２０Ｗ出力のアルゴンイオンレーザ発振器（以下、
単にレーザと称す）、２はレーザ光の光路上に設けら
れ、鏡回転式ガルバノスキャナ２ｂと冷却部２ａとから
なり、レーザ１から発振したレーザ光を高速にオン，オ
フする光遮断シャッタ（以下、単にシャッタと称す）、
２ｂは約２０度の角度を回転させるのに１０ｍｓｅｃの
時間を必要としない鏡回転式のガルバノスキャナ、２ａ
はガルバノスキャナ２ｂにより反射したレーザ光を吸収
して強制冷却する黒色アルマイト処理が施されたＡｌ製
ヒートシンク、３は２枚のレンズで構成され、シャッタ
２により遮断されなかったレーザ光の径を３倍程度に拡
大し、動作時のレーザ光のビーム径を絞りやすくしたビ
ームエキスパンダ、４ａ〜４ｄは固定式鏡、５ａはλ／
２板、５ｂは偏光プリズム、５はλ／２板５ａと偏光プ
リズム５ｂからなり、通過するレーザ光の出力を調節す
るビームパワーアジャスタ、６は回転ミラーからなり、
レーザ光をＸ方向に走査するガルバノスキャナ、７はレ
ーザ光を５０μｍ〜１００μｍのビーム径に絞り、かつ
Ｘ方向の走査によってそのビーム径や走査速度が変化し
ないように設計されたｆθレンズ、８はガルバノスキャ
ナ６とｆθレンズ７とが設置されＹ軸方向に移動可能な
一軸精密ステージ、９は半導体ウェハ、１０は半導体ウ
ェハ９を真空チャックによって保持する設置台、１１は
設置台１０に保持された半導体ウェハ９を４００〜５０
０℃の温度に加熱する赤外線ランプ、１２は半導体ウェ
ハ９，設置台１０，赤外線ランプ１１を囲むチャンバ、
１３は半導体ウェハ９の表面がレーザ光照射時に酸化し
ないようにチャンバ１２内をＮ2 雰囲気で満たすように
チャンバ１２内に設けられたＮ2 ガス導入管、１４は上
記１〜１３までの全ての構成要素を覆うパネルである。
したレーザアニール装置の構成図であり、図において、
１は２０Ｗ出力のアルゴンイオンレーザ発振器（以下、
単にレーザと称す）、２はレーザ光の光路上に設けら
れ、鏡回転式ガルバノスキャナ２ｂと冷却部２ａとから
なり、レーザ１から発振したレーザ光を高速にオン，オ
フする光遮断シャッタ（以下、単にシャッタと称す）、
２ｂは約２０度の角度を回転させるのに１０ｍｓｅｃの
時間を必要としない鏡回転式のガルバノスキャナ、２ａ
はガルバノスキャナ２ｂにより反射したレーザ光を吸収
して強制冷却する黒色アルマイト処理が施されたＡｌ製
ヒートシンク、３は２枚のレンズで構成され、シャッタ
２により遮断されなかったレーザ光の径を３倍程度に拡
大し、動作時のレーザ光のビーム径を絞りやすくしたビ
ームエキスパンダ、４ａ〜４ｄは固定式鏡、５ａはλ／
２板、５ｂは偏光プリズム、５はλ／２板５ａと偏光プ
リズム５ｂからなり、通過するレーザ光の出力を調節す
るビームパワーアジャスタ、６は回転ミラーからなり、
レーザ光をＸ方向に走査するガルバノスキャナ、７はレ
ーザ光を５０μｍ〜１００μｍのビーム径に絞り、かつ
Ｘ方向の走査によってそのビーム径や走査速度が変化し
ないように設計されたｆθレンズ、８はガルバノスキャ
ナ６とｆθレンズ７とが設置されＹ軸方向に移動可能な
一軸精密ステージ、９は半導体ウェハ、１０は半導体ウ
ェハ９を真空チャックによって保持する設置台、１１は
設置台１０に保持された半導体ウェハ９を４００〜５０
０℃の温度に加熱する赤外線ランプ、１２は半導体ウェ
ハ９，設置台１０，赤外線ランプ１１を囲むチャンバ、
１３は半導体ウェハ９の表面がレーザ光照射時に酸化し
ないようにチャンバ１２内をＮ2 雰囲気で満たすように
チャンバ１２内に設けられたＮ2 ガス導入管、１４は上
記１〜１３までの全ての構成要素を覆うパネルである。
【０００４】次に、動作について説明する。レーザ１か
ら発振したレーザ光は、ビームエキスパンダ３により直
径１０ｍｍ程度のビームに拡げられ、ビームパワーアジ
ャスタ５によって適当なパワーに調整された後、ガルバ
ノスキャナ６へ導かれる。そして、ガルバノスキャナ６
で反射したレーザ光はｆθレンズ７によって更に直径１
００μｍに絞られ、赤外線ランプ１１によって５００℃
に加熱された半導体ウェハ９に照射される。ここで、レ
ーザ光はガルバノスキャナ６の回転によって、半導体ウ
ェハ９の決められた領域でＸ方向に走査され、１回の走
査が終了すると、ガルバノシャッタ２ｂが回転し、レー
ザ光を冷却部２ａに当てて光路を遮断し、シャッタ２が
閉じられる。そして、このレーザ光を遮断している間
に、ガルバノスキャナ６は走査の最初の位置に戻され、
ステージ８がＹ方向に８０μｍ移動する。ステージ８が
Ｙ方向に移動し、完全に静止した後、再びシャッタ２が
開き、ガルバノスキャナ６が回転して、２回目のレーザ
光の走査が始まる。このようにして、レーザ光が走査し
ながら半導体ウェハ９の全域にレーザ光が照射されて、
処理が行われる。
ら発振したレーザ光は、ビームエキスパンダ３により直
径１０ｍｍ程度のビームに拡げられ、ビームパワーアジ
ャスタ５によって適当なパワーに調整された後、ガルバ
ノスキャナ６へ導かれる。そして、ガルバノスキャナ６
で反射したレーザ光はｆθレンズ７によって更に直径１
００μｍに絞られ、赤外線ランプ１１によって５００℃
に加熱された半導体ウェハ９に照射される。ここで、レ
ーザ光はガルバノスキャナ６の回転によって、半導体ウ
ェハ９の決められた領域でＸ方向に走査され、１回の走
査が終了すると、ガルバノシャッタ２ｂが回転し、レー
ザ光を冷却部２ａに当てて光路を遮断し、シャッタ２が
閉じられる。そして、このレーザ光を遮断している間
に、ガルバノスキャナ６は走査の最初の位置に戻され、
ステージ８がＹ方向に８０μｍ移動する。ステージ８が
Ｙ方向に移動し、完全に静止した後、再びシャッタ２が
開き、ガルバノスキャナ６が回転して、２回目のレーザ
光の走査が始まる。このようにして、レーザ光が走査し
ながら半導体ウェハ９の全域にレーザ光が照射されて、
処理が行われる。
【０００５】ここで、図５は上記ガルバノスキャナ６，
ｆθレンズ７，ステージ８，半導体ウェハ９，設置台１
０，赤外線ランプ１１，チャンバ１２，ガス導入管１３
の配置部分の側面図であり、図からわかるように、上記
レーザ光の照射時にレーザ光は半導体ウェハ９面と常に
直角で交わる状態にあり、Ｘ方向の走査によっては半導
体ウェハに対し照れ光が垂直に入射することがある。
ｆθレンズ７，ステージ８，半導体ウェハ９，設置台１
０，赤外線ランプ１１，チャンバ１２，ガス導入管１３
の配置部分の側面図であり、図からわかるように、上記
レーザ光の照射時にレーザ光は半導体ウェハ９面と常に
直角で交わる状態にあり、Ｘ方向の走査によっては半導
体ウェハに対し照れ光が垂直に入射することがある。
【０００６】また、図６は上記ビームパワーアジャスタ
５を部分的に拡大した拡大図であり、パワーアジャスタ
５によってレーザパワーを調節する機構は、偏光プリズ
ム５ｂはＹＺ方向の波面を持つ偏光に対し、その９７％
を反射し、２％を透過する。また、ＸＺ方向の波面を持
つ偏光に対し、その２％を反射し、９７％を透過する。
このＹＺ方向の波面の波面をもつ偏光とＸＺ方向の波面
をもつ偏光の割合をλ／２板５ａを回転させることによ
って変え、偏光プリズム５ｂより透過光のみが半導体ウ
ェハ９表面に至り、これによってレーザ光の半導体ウェ
ハ９上での出力が調節される。
５を部分的に拡大した拡大図であり、パワーアジャスタ
５によってレーザパワーを調節する機構は、偏光プリズ
ム５ｂはＹＺ方向の波面を持つ偏光に対し、その９７％
を反射し、２％を透過する。また、ＸＺ方向の波面を持
つ偏光に対し、その２％を反射し、９７％を透過する。
このＹＺ方向の波面の波面をもつ偏光とＸＺ方向の波面
をもつ偏光の割合をλ／２板５ａを回転させることによ
って変え、偏光プリズム５ｂより透過光のみが半導体ウ
ェハ９表面に至り、これによってレーザ光の半導体ウェ
ハ９上での出力が調節される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】さて、ＳＯＩ（三次元
回路素子）を高歩留りで製造するためには、ビーム走査
が均一であり、かつレーザパワーが処理中において安定
していることが必要である。しかしながら、従来のレー
ザ光照射装置は、赤外線ランプ１１によって半導体ウェ
ハ９，設置台１０，チャンバ１２を４００℃〜５００℃
まで加熱しており、この赤外線ランプ１１による熱がパ
ネル１４内の雰囲気に対流を生じさせ、この対流がパネ
ル１４内の雰囲気を乱していた。そして、この雰囲気の
乱れにより、半導体ウェハ９上に照射するレーザ光の光
路が曲がり、ビームの蛇行を引き起こして、結晶欠陥を
発生させ、その結果、三次元回路素子の歩留りを低下さ
せるという問題点があった。
回路素子）を高歩留りで製造するためには、ビーム走査
が均一であり、かつレーザパワーが処理中において安定
していることが必要である。しかしながら、従来のレー
ザ光照射装置は、赤外線ランプ１１によって半導体ウェ
ハ９，設置台１０，チャンバ１２を４００℃〜５００℃
まで加熱しており、この赤外線ランプ１１による熱がパ
ネル１４内の雰囲気に対流を生じさせ、この対流がパネ
ル１４内の雰囲気を乱していた。そして、この雰囲気の
乱れにより、半導体ウェハ９上に照射するレーザ光の光
路が曲がり、ビームの蛇行を引き起こして、結晶欠陥を
発生させ、その結果、三次元回路素子の歩留りを低下さ
せるという問題点があった。
【０００８】また、上記の従来の装置では、基板に対し
て１０Ｗのレーザ光が垂直に入射すると、３９％の光が
基板から反射する。そして、この反射光が直接レーザ本
体内に戻らないように、偏光プリズム５ｂによって反射
して遮るようになっているものの、この戻り光のうち、
およそ２％が透過し、レーザ本体に戻ってしまってい
た。このため、レーザ本体に戻る際に入射光の１％の
０．１Ｗ程度の出力となった戻り光が、レーザから出た
レーザ光と干渉し、基板ウェハ９上で垂直にレーザ光が
照射される位置を中心として±１ｃｍの範囲内に１％程
度の出力変動を引き起こし、その結果、再結晶の際に結
晶欠陥を発生させる原因となり、三次元回路素子の歩留
りを低下させるという問題点があった。
て１０Ｗのレーザ光が垂直に入射すると、３９％の光が
基板から反射する。そして、この反射光が直接レーザ本
体内に戻らないように、偏光プリズム５ｂによって反射
して遮るようになっているものの、この戻り光のうち、
およそ２％が透過し、レーザ本体に戻ってしまってい
た。このため、レーザ本体に戻る際に入射光の１％の
０．１Ｗ程度の出力となった戻り光が、レーザから出た
レーザ光と干渉し、基板ウェハ９上で垂直にレーザ光が
照射される位置を中心として±１ｃｍの範囲内に１％程
度の出力変動を引き起こし、その結果、再結晶の際に結
晶欠陥を発生させる原因となり、三次元回路素子の歩留
りを低下させるという問題点があった。
【０００９】尚、上記第１の問題点はチャンバ１２まわ
りの雰囲気の排気を行うことで解決するとも考えられる
が、この排気による雰囲気の流れが、逆に半導体ウェハ
９面上を流れるＮ2 ガスの雰囲気を乱し、レーザ光の蛇
行を引き起こしてしまう。本発明は上記のような問題点
を解消するためになされたもので、レーザ光の蛇行が減
少し、例えば、ＳＯＩ（三次元回路素子）の製造におい
て結晶欠陥の発生を低減することができるレーザ光照射
装置を得ることを目的とする。更に、本発明の他の目的
はレーザ光の出力変動がなく、レーザ光の出力に不均一
な部分を生ずることがないレーザ光照射装置を得ること
を目的とする。
りの雰囲気の排気を行うことで解決するとも考えられる
が、この排気による雰囲気の流れが、逆に半導体ウェハ
９面上を流れるＮ2 ガスの雰囲気を乱し、レーザ光の蛇
行を引き起こしてしまう。本発明は上記のような問題点
を解消するためになされたもので、レーザ光の蛇行が減
少し、例えば、ＳＯＩ（三次元回路素子）の製造におい
て結晶欠陥の発生を低減することができるレーザ光照射
装置を得ることを目的とする。更に、本発明の他の目的
はレーザ光の出力変動がなく、レーザ光の出力に不均一
な部分を生ずることがないレーザ光照射装置を得ること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるレーザ光
照射装置は、チャンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気と
光学系（光遮断シャッタ２，ビームエキスパンダ３，固
定式鏡４ａ〜４ｄ，ビームパワーアジャスタ５）の周囲
の雰囲気とを断熱壁によって隔離するとともに、光学系
の周囲の雰囲気を一定流量で流れる層流状の空気で満た
したものである。更に、本発明にかかるレーザ光照射装
置は、レーザ光が半導体ウェハ面に対し垂直に入射させ
ることが皆無となるように光学部品を配置したものであ
る。
照射装置は、チャンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気と
光学系（光遮断シャッタ２，ビームエキスパンダ３，固
定式鏡４ａ〜４ｄ，ビームパワーアジャスタ５）の周囲
の雰囲気とを断熱壁によって隔離するとともに、光学系
の周囲の雰囲気を一定流量で流れる層流状の空気で満た
したものである。更に、本発明にかかるレーザ光照射装
置は、レーザ光が半導体ウェハ面に対し垂直に入射させ
ることが皆無となるように光学部品を配置したものであ
る。
【００１１】
【作用】本発明にかかるレーザ光照射装置においては、
チャンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気が光学系の周囲
の雰囲気に影響を与えることがなくなり、レーザ光の蛇
行を抑制することができる。また、本発明にかかるレー
ザ光照射装置においては、レーザ光が半導体ウェハ面に
垂直に入射することがなくなるため、入射光と反射光と
の干渉がなくなり、レーザ光の出力変動をなくすことが
できる。
チャンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気が光学系の周囲
の雰囲気に影響を与えることがなくなり、レーザ光の蛇
行を抑制することができる。また、本発明にかかるレー
ザ光照射装置においては、レーザ光が半導体ウェハ面に
垂直に入射することがなくなるため、入射光と反射光と
の干渉がなくなり、レーザ光の出力変動をなくすことが
できる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１は本発明の一実施例によるレーザ光照射装置の
構成図であり、図４と同一符号は同一或いは相当する部
分を示し、１はレーザ、２はシャッタ、３はビームエキ
スパンダ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは固定式鏡、５はビ
ームパワーアジャスタ、６はガルバノスキャナ、７はｆ
θレンズ、８はステージ、９は半導体ウェハ、１０は設
置台、１１は赤外線ランプ、１２はチャンバ、１３はＮ
2 導入管、１４はパネル、１５は断熱壁、１６はエアー
導入管、１７はエアー排気管である。
る。図１は本発明の一実施例によるレーザ光照射装置の
構成図であり、図４と同一符号は同一或いは相当する部
分を示し、１はレーザ、２はシャッタ、３はビームエキ
スパンダ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは固定式鏡、５はビ
ームパワーアジャスタ、６はガルバノスキャナ、７はｆ
θレンズ、８はステージ、９は半導体ウェハ、１０は設
置台、１１は赤外線ランプ、１２はチャンバ、１３はＮ
2 導入管、１４はパネル、１５は断熱壁、１６はエアー
導入管、１７はエアー排気管である。
【００１３】以下、動作を説明する。上記のレーザ光照
射装置の基本動作は図４で示した従来のレーザ光照射装
置と同じであり、基本動作の説明は省略する。
射装置の基本動作は図４で示した従来のレーザ光照射装
置と同じであり、基本動作の説明は省略する。
【００１４】チャンバ１２内及びチャンバ１２の周囲の
雰囲気と、光遮断シャッタ２，ビームエキスパンダ３，
固定式鏡４ａ〜４ｄ，ビームパワーアジャスタ５等から
なる光学系の周囲の雰囲気とを遮断するように設けられ
た断熱壁１５によって、レーザ１から出射したレーザ光
における全レーザ光路長の８０％を占める雰囲気がチャ
ンバ１２の周囲の熱せられた雰囲気から遮断され、更
に、エアー導入管１６からエアー排気管１７に向けてエ
アーを層状に流すことから、該全レーザ光路長の８０％
を占める雰囲気が層流状の雰囲気となり、この雰囲気を
走行するレーザ光は蛇行が±４μｍ以内の蛇行の少ない
レーザ光となる。そして、この蛇行の少ないレーザ光は
断熱壁１５の一部に空けられた開口を通過して、ガルバ
ノスキャナ６，ｆθレンズ７によって半導体ウエハ９に
対して照射される。
雰囲気と、光遮断シャッタ２，ビームエキスパンダ３，
固定式鏡４ａ〜４ｄ，ビームパワーアジャスタ５等から
なる光学系の周囲の雰囲気とを遮断するように設けられ
た断熱壁１５によって、レーザ１から出射したレーザ光
における全レーザ光路長の８０％を占める雰囲気がチャ
ンバ１２の周囲の熱せられた雰囲気から遮断され、更
に、エアー導入管１６からエアー排気管１７に向けてエ
アーを層状に流すことから、該全レーザ光路長の８０％
を占める雰囲気が層流状の雰囲気となり、この雰囲気を
走行するレーザ光は蛇行が±４μｍ以内の蛇行の少ない
レーザ光となる。そして、この蛇行の少ないレーザ光は
断熱壁１５の一部に空けられた開口を通過して、ガルバ
ノスキャナ６，ｆθレンズ７によって半導体ウエハ９に
対して照射される。
【００１５】図２は上記ガルバノスキャナ６，ｆθレン
ズ７，ステージ８，半導体ウェハ９，設置台１０，赤外
線ランプ１１，チャンバ１２の配置部分の側面図であ
り、本実施例のレーザ光照射装置では、ステージを斜め
に傾けてレーザ光の半導体ウエハ９表面への垂直入射を
防止している。また、図３は半導体ウェハ９表面におけ
る入射光と反射光を拡大して示した図であり、図中１８
は入射光、１９は反射光、θ，φは角度、ｘは長さを示
している。
ズ７，ステージ８，半導体ウェハ９，設置台１０，赤外
線ランプ１１，チャンバ１２の配置部分の側面図であ
り、本実施例のレーザ光照射装置では、ステージを斜め
に傾けてレーザ光の半導体ウエハ９表面への垂直入射を
防止している。また、図３は半導体ウェハ９表面におけ
る入射光と反射光を拡大して示した図であり、図中１８
は入射光、１９は反射光、θ，φは角度、ｘは長さを示
している。
【００１６】ここで、レーザ光の干渉を防止するために
は、半導体ウェハ９からの戻り光１９がレーザ本体１に
入らないように、入射光１８と反射光１９がｆθレンズ
７よりレーザ本体側で重ならないようにする必要があ
る。このため、入射角θは以下の計算によって求められ
た範囲を満たすことが必要となる。
は、半導体ウェハ９からの戻り光１９がレーザ本体１に
入らないように、入射光１８と反射光１９がｆθレンズ
７よりレーザ本体側で重ならないようにする必要があ
る。このため、入射角θは以下の計算によって求められ
た範囲を満たすことが必要となる。
【００１７】例えば、ビーム径が直径６．０ｍｍ（＝
６．０×１０3 μｍ）のレーザ光がｆθレンズに入射
し、ｆθレンズから３０ｃｍ（＝３．０×１０5 μｍ）
離れた半導体ウェハ９表面でビーム径が直径１００μｍ
となるように集光させる場合、以下の式が成り立つ。
尚、ここで半導体ウェハ９表面でのビーム径は１００μ
ｍと他の値に比べて極端に小さく、ビームは半導体ウェ
ハ９上で一点に集光すると考えている。
６．０×１０3 μｍ）のレーザ光がｆθレンズに入射
し、ｆθレンズから３０ｃｍ（＝３．０×１０5 μｍ）
離れた半導体ウェハ９表面でビーム径が直径１００μｍ
となるように集光させる場合、以下の式が成り立つ。
尚、ここで半導体ウェハ９表面でのビーム径は１００μ
ｍと他の値に比べて極端に小さく、ビームは半導体ウェ
ハ９上で一点に集光すると考えている。
【００１８】 tan(θ＋φ) ＝６．０×１０3 ＋ｘ／３．０×１０5 ・・・・（１） tan(θ−φ) ＝ｘ／３．０×１０5 ・・・・・・・・・・・・（２）
【００１９】そして、入射光１８と反射光１９が重なら
ないためには、ｘ＞０にしなければならず、ｘ＝０のと
きθ＝φになり、θ≒１°が求まる。よって、入射角θ
が１°より大きければ、戻り光はレーザ本体中に戻らな
くなる。一方、入射角θが１４°より大きくなると、半
導体ウェハ９に対するレーザ光のパワー密度が下がり、
半導体ウェハ９内で温度分布が生じて、結晶欠陥を制御
することが困難になる。このため、入射角θは１°＜θ
＜１４°の範囲から選択するのが好ましい。
ないためには、ｘ＞０にしなければならず、ｘ＝０のと
きθ＝φになり、θ≒１°が求まる。よって、入射角θ
が１°より大きければ、戻り光はレーザ本体中に戻らな
くなる。一方、入射角θが１４°より大きくなると、半
導体ウェハ９に対するレーザ光のパワー密度が下がり、
半導体ウェハ９内で温度分布が生じて、結晶欠陥を制御
することが困難になる。このため、入射角θは１°＜θ
＜１４°の範囲から選択するのが好ましい。
【００２０】ここで、実験的に直径６ｍｍのレーザ光が
半導体ウェハ９表面で直径１００μｍに集光し、ｆθレ
ンズ７と半導体ウェハ９表面とを３００ｍｍ離し、半導
体ウェハ９表面に対して入射角度が常に５°となるよう
に、上記直径６ｍｍのレーザ光を半導体ウェハ９表面入
射して、単結晶半導体層を形成したところ、レーザ光に
よる干渉が生じず、半導体ウェハ９表面に不安定なレー
ザ光が供給されることがなくなり、結晶性の良好な単結
晶半導体層が得られた。
半導体ウェハ９表面で直径１００μｍに集光し、ｆθレ
ンズ７と半導体ウェハ９表面とを３００ｍｍ離し、半導
体ウェハ９表面に対して入射角度が常に５°となるよう
に、上記直径６ｍｍのレーザ光を半導体ウェハ９表面入
射して、単結晶半導体層を形成したところ、レーザ光に
よる干渉が生じず、半導体ウェハ９表面に不安定なレー
ザ光が供給されることがなくなり、結晶性の良好な単結
晶半導体層が得られた。
【００２１】このような本実施例のレーザ光照射装置で
は、チャンバ１２内及びチャンバ１２の周囲の雰囲気
と、光遮断シャッタ２，ビームエキスパンダ３，固定式
鏡４ａ〜４ｄ，ビームパワーアジャスタ５等からなる光
学系の周囲の雰囲気とが断熱壁１５によって遮断され、
且つ、この光学系の周囲の雰囲気は、エアー導入管１６
とエアー排気管１７とによって層流状の一定流量で流れ
る空気が満たしているため、光学系の周囲の雰囲気は熱
による乱れがなく、層流状の一定状態の雰囲気となると
ともに、チャンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気も安定
状態に保つことができ、その結果、レーザ光の走行路に
おける蛇行が抑制され、結晶欠陥等の発生を防止するこ
とかでき、製造時の歩留りを向上することができる。
は、チャンバ１２内及びチャンバ１２の周囲の雰囲気
と、光遮断シャッタ２，ビームエキスパンダ３，固定式
鏡４ａ〜４ｄ，ビームパワーアジャスタ５等からなる光
学系の周囲の雰囲気とが断熱壁１５によって遮断され、
且つ、この光学系の周囲の雰囲気は、エアー導入管１６
とエアー排気管１７とによって層流状の一定流量で流れ
る空気が満たしているため、光学系の周囲の雰囲気は熱
による乱れがなく、層流状の一定状態の雰囲気となると
ともに、チャンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気も安定
状態に保つことができ、その結果、レーザ光の走行路に
おける蛇行が抑制され、結晶欠陥等の発生を防止するこ
とかでき、製造時の歩留りを向上することができる。
【００２２】また、本実施例のレーザ光照射装置では、
レーザ光が半導体ウエハ９表面に対して垂直入射しない
ように、ガルバノスキャナ６，ｆθレンズ７，ステージ
８，半導体ウェハ９，設置台１０，赤外線ランプ１１，
チャンバ１２等の光学部品を配置しているため、半導体
ウエハ９表面へのレーザ光の入射角が１°より大きくな
り、半導体ウエハ９表面へ入射するレーザ光（入射光１
８）と半導体ウエハ９表面からの反射光１９がｆθレン
ズ７よりレーザ本体側で重なることなく、レーザ光の干
渉を防止でき、その結果、半導体ウエハ９表面での出力
変動が起きず、結晶欠陥の無い良好な結晶層を形成する
ことができ、製造時の歩留りを向上することができる。
レーザ光が半導体ウエハ９表面に対して垂直入射しない
ように、ガルバノスキャナ６，ｆθレンズ７，ステージ
８，半導体ウェハ９，設置台１０，赤外線ランプ１１，
チャンバ１２等の光学部品を配置しているため、半導体
ウエハ９表面へのレーザ光の入射角が１°より大きくな
り、半導体ウエハ９表面へ入射するレーザ光（入射光１
８）と半導体ウエハ９表面からの反射光１９がｆθレン
ズ７よりレーザ本体側で重なることなく、レーザ光の干
渉を防止でき、その結果、半導体ウエハ９表面での出力
変動が起きず、結晶欠陥の無い良好な結晶層を形成する
ことができ、製造時の歩留りを向上することができる。
【００２３】尚、上記実施例では、エアー導入管１６と
エアー排気管１７により、エアーが図中の矢印Ｚの方向
に流れるようしているが、エアーの流れは他の方向に流
してもよく、上記実施例と同様の効果を奏することがで
きる。また、上記実施例では、レーザ光の走査をガルバ
ノスキャナ６とステージ８によって走査しているが、他
の走査方法を用いてもよく、半導体ウエハへレーザ光が
垂直入射しないようにすればよい。
エアー排気管１７により、エアーが図中の矢印Ｚの方向
に流れるようしているが、エアーの流れは他の方向に流
してもよく、上記実施例と同様の効果を奏することがで
きる。また、上記実施例では、レーザ光の走査をガルバ
ノスキャナ６とステージ８によって走査しているが、他
の走査方法を用いてもよく、半導体ウエハへレーザ光が
垂直入射しないようにすればよい。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、チャ
ンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気と光学系の周囲の雰
囲気とを隔離し、光学系の周囲の雰囲気を層状にして一
定に流れるようにしたので、レーザ光の走行において蛇
行のないレーザ光照射装置を得ることができ、その結
果、このレーザ光照射装置をレーザアニール技術に適用
すると、結晶欠陥のない良好な半導体結晶を形成するこ
とができるたため、三次元回路素子等の製造時の歩留り
を向上できる効果がある。
ンバ内及びチャンバの周囲の雰囲気と光学系の周囲の雰
囲気とを隔離し、光学系の周囲の雰囲気を層状にして一
定に流れるようにしたので、レーザ光の走行において蛇
行のないレーザ光照射装置を得ることができ、その結
果、このレーザ光照射装置をレーザアニール技術に適用
すると、結晶欠陥のない良好な半導体結晶を形成するこ
とができるたため、三次元回路素子等の製造時の歩留り
を向上できる効果がある。
【００２５】また、この発明のレーザ光照射装置によれ
ば、レーザ光が半導体ウエハ表面等の被加工物表面に対
して垂直に入射することがないように光学部品を配置し
たので、レーザ光の干渉による出力変動がなくなり、レ
ーザ光の出力の均一性に優れたレーザ光照射装置を得る
ことができ、このレーザ光照射装置をレーザアニール技
術に適用すると、上記と同様に、結晶欠陥のない良好な
半導体結晶を形成することができるたため、三次元回路
素子等の製造時の歩留りを向上できる効果がある。
ば、レーザ光が半導体ウエハ表面等の被加工物表面に対
して垂直に入射することがないように光学部品を配置し
たので、レーザ光の干渉による出力変動がなくなり、レ
ーザ光の出力の均一性に優れたレーザ光照射装置を得る
ことができ、このレーザ光照射装置をレーザアニール技
術に適用すると、上記と同様に、結晶欠陥のない良好な
半導体結晶を形成することができるたため、三次元回路
素子等の製造時の歩留りを向上できる効果がある。
【図１】この発明の実施例１によるレーザ光照射装置の
構成図である。
構成図である。
【図２】この発明の実施例１によるレーザ光照射装置の
レーザ光照射部のブロック図である。
レーザ光照射部のブロック図である。
【図３】この発明の実施例１によるレーザ光照射部の図
である。
である。
【図４】従来のレーザ光照射装置のブロック図である。
【図５】従来のレーザ光照射装置におけるレーザ光照射
部のブロック図である。
部のブロック図である。
【図６】従来のレーザ光照射装置におけるビームパワー
アジャスタの詳細図である。
アジャスタの詳細図である。
１ レーザ発振器 ２ シャッタ ３ ビームエキスパンダ ４ 固定式鏡 ５ ビームパワーアジャスタ ６ ガルバノスキャナ ７ ｆθレンズ ８ ステージ ９ 半導体ウェハ １０ 設置台 １１ 赤外線ランプ １２ チャンバ １３ Ｎ2 ガス導入管 １４ パネル １５ 断熱壁 １６ エアー導入管 １７ エアー排気管 １８ 入射光 １９ 反射光
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年７月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】ここで、図５は上記ガルバノスキャナ６，
ｆθレンズ７，ステージ８，半導体ウェハ９，設置台１
０，赤外線ランプ１１，チャンバ１２，ガス導入管１３
の配置部分の側面図であり、図からわかるように、上記
レーザ光の照射時にレーザ光は半導体ウェハ９面と常に
直角で交わる状態にあり、Ｘ方向の走査によっては半導
体ウェハに対し照射光が垂直に入射することがある。
ｆθレンズ７，ステージ８，半導体ウェハ９，設置台１
０，赤外線ランプ１１，チャンバ１２，ガス導入管１３
の配置部分の側面図であり、図からわかるように、上記
レーザ光の照射時にレーザ光は半導体ウェハ９面と常に
直角で交わる状態にあり、Ｘ方向の走査によっては半導
体ウェハに対し照射光が垂直に入射することがある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】 tan(θ＋φ) ＝（６．０×１０3 ＋ｘ）／３．０×１０5 ・・・・（１） tan(θ−φ) ＝ｘ／３．０×１０5 ・・・・・・・・・・・・（２）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/134 8934−4Ｍ (72)発明者 一法師 隆志 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 須賀原 和之 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 被加工物を設置する設置台と、 該被加工物を加熱するよう該設置台の近傍に設けられた
加熱手段と、 該設置台と該加熱手段の周囲を覆うように設けられたチ
ャンバと、 該チャンバを隔てて、上記設置台及び該加熱手段と離れ
て配置されたレーザ発振器を有するレーザ光学系とを備
えたレーザ光照射装置において、 上記チャンバと上記光学系との間に断熱壁を設け、上記
光学系の周囲の雰囲気を一定流量の層流状の空気流で満
たしたことを特徴とするレーザ光照射装置。 - 【請求項２】 ステージと、該ステージ上に設けられた
光学部品と、該光学部品にレーザ光を出射するレーザ発
振器とを備え、 上記ステージと上記光学部品とを移動させることによ
り、上記レーザ発振器から上記光学部品に到達したレー
ザ光を走査して、該レーザ光を被加工物に照射するレー
ザ光照射装置において、 上記被加工物の表面に上記レーザ光が垂直入射しないよ
う、上記ステージと上記光学部品とをそれぞれ配置した
ことを特徴とするレーザ光照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4000659A JP2919145B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | レーザ光照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4000659A JP2919145B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | レーザ光照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05183216A true JPH05183216A (ja) | 1993-07-23 |
| JP2919145B2 JP2919145B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=11479855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4000659A Expired - Fee Related JP2919145B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | レーザ光照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2919145B2 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999033603A1 (fr) * | 1997-12-26 | 1999-07-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Appareil d'usinage au laser |
| JP2002231655A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | レーザアニール装置 |
| JP2002280321A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | レーザアニール装置 |
| JP2003045820A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法 |
| JP2003059859A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法 |
| JP2006253653A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Samsung Electronics Co Ltd | 平板表示装置製造システム |
| JP2007059431A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法及びレーザ加工装置 |
| JP2009164637A (ja) * | 2001-08-10 | 2009-07-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法及びレーザー照射装置 |
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| CN101977723A (zh) * | 2008-03-24 | 2011-02-16 | 丸文株式会社 | 光束加工装置、光束加工方法和经光束加工的基板 |
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| JP2013184226A (ja) * | 2013-01-23 | 2013-09-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 加工装置、加工ユニット及び加工方法 |
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| JP2017167555A (ja) * | 2017-05-15 | 2017-09-21 | ソニー株式会社 | 走査ユニット、レーザ走査型顕微鏡及び温度調節方法 |
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| JPH03291674A (ja) * | 1990-04-10 | 1991-12-20 | Asahi Optical Co Ltd | レーザ走査光学系の結露防止構造 |
-
1992
- 1992-01-07 JP JP4000659A patent/JP2919145B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2017167555A (ja) * | 2017-05-15 | 2017-09-21 | ソニー株式会社 | 走査ユニット、レーザ走査型顕微鏡及び温度調節方法 |
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| JP2919145B2 (ja) | 1999-07-12 |
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