JPS60189216A - Laser annealing equipment - Google Patents
Laser annealing equipmentInfo
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- JPS60189216A JPS60189216A JP4293584A JP4293584A JPS60189216A JP S60189216 A JPS60189216 A JP S60189216A JP 4293584 A JP4293584 A JP 4293584A JP 4293584 A JP4293584 A JP 4293584A JP S60189216 A JPS60189216 A JP S60189216A
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- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H01L21/02691—Scanning of a beam
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は半導体薄膜等の製造に用いられるレーザアニ
ーリング装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a laser annealing apparatus used for manufacturing semiconductor thin films and the like.
（従来技術とその問題点）
近年、半導体集積回路の高密度化が進むに伴い、半導体
集積回路の各素子寸法の微細化をはかって横方向の集積
度を向上させる他に、いったん形成された素子構造の上
に絶縁膜を全面にわたって形成し、さらに、この絶縁膜
上に半導体薄膜を設けて、この半導体薄膜を用いて素子
を形成するというようないわゆる三次元構造が盛んに研
究開発されている。とくに絶縁膜上に形成した多結晶シ
リコン膜をレーザビームによシ照射し再結晶化させる方
法が注目されている。また、半導体集積回路の高速化が
進むに伴い半導体集積回路の各素子あるいは配線部分と
基板シリコンとの間の電気容量を小さくすることが重要
な課題となっている。これまでによく用いられているｐ
ｎ接合分離と比較すると絶縁膜上に形成したシリコン膜
を用いれば寄生容量を小さくできるので、この意味でも
レーザビームによる再結晶化技術すなわちレーザアニー
リング技術が注目されている。しかし、現在の段階では
半導体集積回路を形成する目的に対して十分良好な結晶
性を得るに至っていない。(Prior art and its problems) In recent years, as the density of semiconductor integrated circuits has increased, in addition to improving the lateral integration degree by miniaturizing the dimensions of each element of semiconductor integrated circuits, A so-called three-dimensional structure is being actively researched and developed, in which an insulating film is formed over the entire surface of the device structure, a semiconductor thin film is further provided on this insulating film, and the device is formed using this semiconductor thin film. There is. In particular, a method of recrystallizing a polycrystalline silicon film formed on an insulating film by irradiating it with a laser beam is attracting attention. Further, as the speed of semiconductor integrated circuits increases, it has become an important issue to reduce the electric capacitance between each element or wiring portion of the semiconductor integrated circuit and the silicon substrate. p that has been commonly used so far
Compared to n-junction isolation, parasitic capacitance can be reduced by using a silicon film formed on an insulating film, so recrystallization technology using a laser beam, that is, laser annealing technology, is attracting attention in this sense as well. However, at the current stage, crystallinity sufficiently good for the purpose of forming semiconductor integrated circuits has not been achieved.
以上説明した絶縁膜上のシリコン膜の結晶性が十分良好
でない原因の一つは、レーザビームが試料表面で反射し
、この反射光がレーザ発振器内部へ戻ってしまうために
レーザビーム強度変動や発振波長成分比の変動を引き起
こすことにあった。One of the reasons why the crystallinity of the silicon film on the insulating film described above is not good enough is that the laser beam is reflected on the sample surface and this reflected light returns inside the laser oscillator, causing fluctuations in the laser beam intensity and oscillation. This caused fluctuations in the wavelength component ratio.
従って、レーザビームの形状を通常の丸形でな一ザビー
ムを得ることができず、再現性良く広い面積にわたシ単
結晶化をはかることができな伝と（発明の目的）
本発明の目的はレーザビームで走査する際のし〜ザ発振
器内部への戻り光を実際上無視できる程度に減らして十
分安定なレーザビームを得て、その結果再現性良く広い
面積にわたシ単結晶化をはかることができるレーザアニ
ーリング装置を提供することにある。Therefore, it is not possible to obtain a laser beam with a normal round shape, and it is not possible to achieve single crystallization over a wide area with good reproducibility. When scanning with a laser beam, the return light inside the oscillator is reduced to a practically negligible level, and a sufficiently stable laser beam is obtained, resulting in single crystallization over a wide area with good reproducibility. The object of the present invention is to provide a laser annealing device that can perform the following steps.
（発明の構成）
本発明によれば、レーザ光を発振するレーザ光源部と、
レーザビーム傾角部と、レーザビームを試料上で走査す
るレーザビーム走査部と、試料保持部とを備えたことを
特徴とするレーザアニーリング装置が得られる。(Structure of the Invention) According to the present invention, a laser light source unit that oscillates a laser beam;
A laser annealing apparatus is obtained that includes a laser beam tilting section, a laser beam scanning section that scans a laser beam on a sample, and a sample holding section.
（実施例） 次に本発明について図面を参照して説明する。(Example) Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
本発明のレーザアニーリング装置は例えば第１図ｆａ＋
あるいは（ｂｌのように構成される。第１図（ａｔに示
すようにレーザ光源部１００から出たガウス型の強度分
布を有するレーザビーム１０はレーザビーム走査部２０
０によシ任意の速度で走査され、レーザビーム成形部３
００を通過することによって多峰型の強度分布を有する
レーザビーム１１に・薫換され、次いでレーザビーム傾
角部４００を通ヤすることによって試料表面に対し、斜
め方向から入射するように一定の角度だけ傾けられ、最
後に試料保持部５００に保持された試料に照射される。For example, the laser annealing apparatus of the present invention is shown in FIG.
Alternatively, the laser beam 10 having a Gaussian intensity distribution emitted from the laser light source section 100 as shown in FIG.
0 at an arbitrary speed, and the laser beam shaping section 3
00, it is converted into a laser beam 11 having a multimodal intensity distribution, and then passes through a laser beam tilting section 400, so that it enters the sample surface at a certain angle so as to be incident from an oblique direction. Finally, the sample held in the sample holding section 500 is irradiated.
あるいは第１図（ｂｌに示すようにレーザ光源部１００
から出たガウス型の強度分布を有するレーザビーム１０
はレーザビーム傾角部２００によシ走査された後、まず
先にレーザビーム傾角部４００を通過して傾けられ、そ
の後にレーザビーム成形部３００を通過することによシ
多峰型の強度分布を有するレーザビーム１１に変換され
てもよい。Alternatively, as shown in FIG.
A laser beam 10 having a Gaussian intensity distribution emitted from
After being scanned by the laser beam tilting section 200, the laser beam first passes through the laser beam tilting section 400 and is tilted, and then passes through the laser beam shaping section 300 to form a multimodal intensity distribution. The laser beam 11 may be converted into a laser beam 11 having a
またレーザビームを走査するのでなく、試料保持部５０
０をＸ−Ｙ移動ステージ等によって駆動し、結果として
レーザビーム走査を実現してもよい。Moreover, instead of scanning the laser beam, the sample holding section 50
0 may be driven by an X-Y moving stage or the like, resulting in laser beam scanning.
なお、又、目的によっては、レーザビーム成形部３００
を備えておらず、従ってガウス型の強度分布を有するレ
ーザビーム１０のままであってもよい。Furthermore, depending on the purpose, the laser beam shaping section 300
Therefore, the laser beam 10 may remain as having a Gaussian intensity distribution.
次に本発明の要点をさらに詳しく説明するためにレーザ
ビームを成形せず単純なガウス型の強度分布を有するレ
ーザビーム１０を用いた場合につ°いて説明する。Next, in order to explain the main points of the present invention in more detail, a case will be described in which a laser beam 10 having a simple Gaussian intensity distribution is used without shaping the laser beam.
第２図（ａｔはレーザビーム傾角部の一例を説明する図
である。ガウス型の強度分布を有するレーザビーム１０
はレーザビーム集束用対物レンズ２０を通シ、次に、ウ
ェッジプリズム３０を透過する際に曲げられ試料４００
表面に斜め方向から入射する。このときのレーザビーム
の進行方向５２はウェッジプリズム３０を使用しない場
合の試料表面に垂直に入射しているレーザビーム進行方
向５１にくらべ、図中５０で示した角度だけ傾いており
、従って試料表面での焦点位置はウェッジプリズム３０
を使用していない場合の焦点位置４１にくらベラエツジ
プリズム３０を使用している場合の焦点位置４２はレー
ザビーム傾角５０とウェッジプリズム・試料間距離との
積だけ離れている。FIG. 2 (at is a diagram illustrating an example of a laser beam inclination part. A laser beam 10 having a Gaussian intensity distribution
passes through the laser beam focusing objective lens 20, and then is bent when passing through the wedge prism 30, resulting in a sample 400.
The light is incident on the surface from an oblique direction. The traveling direction 52 of the laser beam at this time is inclined by the angle indicated by 50 in the figure compared to the laser beam traveling direction 51 which is incident perpendicularly to the sample surface when the wedge prism 30 is not used, and therefore the sample surface The focal position is wedge prism 30
The focal position 42 when the edge prism 30 is used is separated by the product of the laser beam inclination 50 and the distance between the wedge prism and the sample.
その結果、ウェッジプリズム３０を使用していない場合
には試料表面で反射したレーザビームは入射レーザビー
ムは光路を逆にたとって戻っていくのに対し、ウェッジ
プリズム３０を使用している場合には、レーザビーム傾
角５０の２倍の角度だけ傾いた方向へ反射する。この傾
いた方向への反射光５３がもとの入射レーザビームの光
路に戻らないようにするには、レーザビーム傾角５０が
人声レーザビーム１０の半径と対物レンズ・試料間 。As a result, when the wedge prism 30 is not used, the laser beam reflected from the sample surface reverses the optical path of the incident laser beam and returns, whereas when the wedge prism 30 is used, is reflected in a direction tilted by an angle twice the laser beam tilt angle 50. In order to prevent the reflected light 53 in this tilted direction from returning to the optical path of the original incident laser beam, the laser beam tilt angle 50 must be set at a distance between the radius of the human voice laser beam 10 and the distance between the objective lens and the sample.
１１距離との比よりも大きくなるようにウェッジプリ１
ズム３０の頂角３１を決定すればよい。11 Wedge pre-1 so that the ratio is greater than the distance
What is necessary is to determine the apex angle 31 of the beam 30.
第２図ｔｂ＞はウェッジプリズム３０を対物レンズ２０
の手前に配設した場合の図である。この場合にも、第２
図（＆）の場合と同様にレーザビーム傾角５０が入射レ
ーザビーム１０の半径と対物レンズ・試料間距離との比
よシも大きくなるようにウェッジプリズム３００頂角３
１を決定すれば、反射光５３はもとの入射レーザビーム
１０の光路に戻らないことになるう
なお以上の説明では、入射レーザビームとして単純なガ
ウス型の強度分布を有するレーザビームを用いる例につ
いて主に説明したが、絶縁膜上の多結晶シリコン膜をレ
ーザアニーリングする場合、レーザビームの形状が極め
て重要であシ、例えば、レーザ光源部からみて１／４波
長板と複屈折板をこの順に組み合わせたレーザビーム成
形部により多環型レーザビームを得てこの多環型レーザ
ビームを用いる場合にもこの発明を適用することが可能
である。また１／４波長板に限らす１／２波長板でもよ
い。Figure 2 tb> shows the wedge prism 30 and the objective lens 20.
It is a figure when it is arranged in front of. In this case as well, the second
As in the case of the figure (&), the wedge prism 300 has an apex angle 3 so that the laser beam inclination angle 50 is larger than the ratio of the radius of the incident laser beam 10 and the distance between the objective lens and the sample.
1, the reflected light 53 will not return to the optical path of the original incident laser beam 10. In the above explanation, a laser beam having a simple Gaussian intensity distribution is used as an incident laser beam. However, when laser annealing a polycrystalline silicon film on an insulating film, the shape of the laser beam is extremely important. The present invention can also be applied to the case where a polycyclic laser beam is obtained by sequentially combining laser beam shaping sections and this polycyclic laser beam is used. Moreover, it may be a 1/2 wavelength plate instead of a 1/4 wavelength plate.
（発明の効果）
以上説明したように、ウェッジプリズムを用い匹ばレー
ザビーム傾角が変化し、この傾角が太き−ｔ＜なれば反
射光かもとの入射レーザビームの光路、１に戻らないよ
うになる。レーザビーム傾角を変えたときのレーザ光源
部への戻シ光量を第３図に示す。このときの入射レーザ
ビーム半径は５１１Ｍ、対物レンズの焦点距離は７０Ｗ
ＩＭであるので、両者の比に相当する角度は４．９度で
ある。第２図から分るようにレーザビーム傾角が４度よ
り大きくなるとレーザ光源部への戻シ光所は急激に減少
する。(Effect of the invention) As explained above, when the wedge prism is used, the laser beam inclination changes, and if this inclination becomes thick -t<, the optical path of the reflected light or the original incident laser beam will be prevented from returning to 1. become. FIG. 3 shows the amount of light returned to the laser light source when the laser beam inclination angle is changed. The incident laser beam radius at this time is 511M, and the focal length of the objective lens is 70W.
Since it is IM, the angle corresponding to the ratio of the two is 4.9 degrees. As can be seen from FIG. 2, when the laser beam inclination angle becomes larger than 4 degrees, the number of places where the laser beam returns to the laser light source decreases rapidly.
ニーリング装置を得ることができ、十分安定なレーザビ
ームにより再現性良く広い面積にわたシ単結晶化をはか
ることができる。A kneeling device can be obtained, and a sufficiently stable laser beam can be used to form a single crystal over a wide area with good reproducibility.
なお以上の説明では、レーザビーム傾角部がウェッジプ
リズムよシ構成されている実施例について説明したが、
これに限られる必要はなく、第４図に示すごとく第１の
傾角用ミラー６１と第２の傾角用ミラー６２の組み合わ
せによシレーザ傾角部が構成されていてもよい。Note that in the above explanation, an example in which the laser beam inclination part is configured as a wedge prism has been described.
The invention is not limited to this, and the laser tilting section may be configured by a combination of a first tilting mirror 61 and a second tilting mirror 62 as shown in FIG.
第１図ｔａ＞ 、 ｔｂ）は本発明のレーザアニーリン
グ装置の構成を示すブロック図。第２図（ａｔ 、 （
ｈｌは本発１明のレーザビーム傾角部の構成例を示す図
。第３図は、レーザ光源部への戻り光量とレーザビーム
−′−角との関係を実測した結果を示す図。第４図は１
＼体発明のレーザビーム傾角部の別の構成例を示す図。
図において、１０・・・ガウス型強度分布のレーザ、ビ
ーム、１１・・・多環型強度分布のレーザビーム、２０
・・・レーザビーム集束用対物レンズ、３０・・・ウェ
ッジプリズム、３１・・・ウェッジプリズムの頂角、４
０・・・Ｋ料、４１・−・ウェッジプリズムを使用しな
い場合の焦点位置、４２・・・ウェッジプリズムを使用
している場合の焦点位置、５０・・・レーザビーム傾角
、５１・・・ウェッジプリズムを使用しない場合のレー
ザビーム進行方向、５２・・・ウェッジプリズム又は傾
角用ミラーを使用している場合のレーザビーム進行方向
、５３・・・ウェッジプリズム又は傾角用ミラーを使用
している場合のレーザビーム反射方向、６１．６２・・
傾角用ミラー、１００・・・レーザ光源部、２００・・
・レーザビーム走査部、３００・・・レーザビーム成形
部、４００・・・レーザビーム傾角部、５００・・・試
料保持部。
番 １ 目
亭 ２ 間
（ａ） （ｂ）
し−ザビーム甫内（・欄）
２FIGS. 1(a) and 1(b) are block diagrams showing the configuration of the laser annealing apparatus of the present invention. Figure 2 (at, (
hl is a diagram showing an example of the configuration of a laser beam tilting section according to the first aspect of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the results of actually measuring the relationship between the amount of light returned to the laser light source section and the -'-angle of the laser beam. Figure 4 is 1
＼A diagram showing another example of the configuration of the laser beam tilt angle section of the invention. In the figure, 10... Laser beam with Gaussian intensity distribution, 11... Laser beam with polycyclic intensity distribution, 20
...Objective lens for laser beam focusing, 30... Wedge prism, 31... Apex angle of wedge prism, 4
0... K material, 41... Focal position when wedge prism is not used, 42... Focal position when wedge prism is used, 50... Laser beam inclination, 51... Wedge Laser beam traveling direction when no prism is used, 52... Laser beam traveling direction when a wedge prism or tilting mirror is used, 53... Laser beam traveling direction when a wedge prism or tilting mirror is used. Laser beam reflection direction, 61.62...
Tilt mirror, 100... Laser light source section, 200...
- Laser beam scanning section, 300... Laser beam shaping section, 400... Laser beam tilting section, 500... Sample holding section. Number 1 Meitei 2 Between (a) (b) Shi-The Beam Houchi (・column) 2
Claims (1)
ム傾角部と、レーザビームを試料上で走査するレーザビ
ーム走査部と、試料保持部とを備えた暮１とを特徴とす
るレーザアニーリング装置。 Ｉｔｆｉ’＋ｌ レーザビーム傾角部がウェッジプリズ
ムを少榴くとも一個備えてなる特許請求の範囲第１項記
１９レーザアニーリング装置。 （３） レーザビーム傾角部がレーザビーム傾角用ミラ
ーを少なくとも一組備えてなる特許請求の範囲第１項記
載のレーザアニーリング装置。 （４） レーザビーム成形部をも備えている特許請求の
範囲第１項、第２項または第３項記載のレーザアニーリ
ング装置。 （５）レーザビーム成形部がレーザ光源部から見て１／
４波長板と複屈折板とがこの順に組み合わされたものあ
るいは的波長板と複屈折板とがこの順にくみあわされた
ものを少くとも一組備えてなる特許請求の範囲第４項記
載のレーザアニーリング装置。[Claims] (1) A housing 1 comprising a laser light source section that oscillates a laser beam, a laser beam tilt section, a laser beam scanning section that scans the laser beam on a sample, and a sample holding section. Features of laser annealing equipment. 19. A laser annealing apparatus as set forth in claim 1, wherein the laser beam inclination portion comprises at least one wedge prism. (3) The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the laser beam tilting section includes at least one set of laser beam tilting mirrors. (4) The laser annealing apparatus according to claim 1, 2, or 3, further comprising a laser beam shaping section. (5) The laser beam shaping section is 1/1/1 when viewed from the laser light source section.
Laser annealing according to claim 4, comprising at least one set of a four-wavelength plate and a birefringent plate combined in this order, or a set of a four-wavelength plate and a birefringence plate combined in this order. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4293584A JPS60189216A (en) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | Laser annealing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4293584A JPS60189216A (en) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | Laser annealing equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60189216A true JPS60189216A (en) | 1985-09-26 |
Family
ID=12649867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4293584A Pending JPS60189216A (en) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | Laser annealing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60189216A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158184A (en) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Laser optical system for laser heat treatment |
| JP2002231655A (en) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Apparatus for laser annealing |
| JP2009206521A (en) * | 2001-08-03 | 2009-09-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57128024A (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-09 | Fujitsu Ltd | Single crystallization for non-single crystalline semiconductor layer |
-
1984
- 1984-03-08 JP JP4293584A patent/JPS60189216A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57128024A (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-09 | Fujitsu Ltd | Single crystallization for non-single crystalline semiconductor layer |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158184A (en) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Laser optical system for laser heat treatment |
| JP2002231655A (en) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Apparatus for laser annealing |
| JP2009206521A (en) * | 2001-08-03 | 2009-09-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
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