JPS60257511A - 熱処理方法及びそれに用いる熱処理装置 - Google Patents

熱処理方法及びそれに用いる熱処理装置

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JPS60257511A
JPS60257511A JP59114306A JP11430684A JPS60257511A JP S60257511 A JPS60257511 A JP S60257511A JP 59114306 A JP59114306 A JP 59114306A JP 11430684 A JP11430684 A JP 11430684A JP S60257511 A JPS60257511 A JP S60257511A
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Yasuo Kano
狩野　靖夫
Setsuo Usui
碓井　節夫
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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】 産業上の利用分野 本発明は、例えば絶縁物上にシリコン結晶薄膜を形成す
る所謂Ｓｏｌ技術（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌ
ａｔａｒ）等に使用される熱処理方法及びその熱処理装
置に関する。
背景技術とその問題点 近時、半導体装置の製造に応用される半導体技術として
ＳＯＩ技術の開発が進められている。この絶縁物上の結
晶成長法として、絶縁膜（又は基板）上に多結晶シリコ
ン薄膜を形成し、これを加熱溶融して再結晶化する方法
があり、その再結晶化の際の熱処理として例えばレーザ
ビームが用いられる。
ところで、例えば島状にパターニングした多結晶シリコ
ン薄膜をＡｒレーザビームによって再結晶化する場合、
通常のガウス型エネルギー密度分布のレーザビームでも
パターン形成によっては良好な結晶（又は単結晶）が得
られるが、より広い面積で再現性よく結晶薄膜を得るに
は、島状の多結晶シリコン薄膜に照射されるレーザビー
ムとして均一エネルギー密度分布の線状レーザビームが
良いと考えられる。即ち、均一エネルギー密度分布の線
状レーザビームを用いれば、固液相界面がビーム走査方
向と垂直になってレーザビーム走査に伴って進むために
、良い再結晶膜が得られる。
線状レーザビームを得る方法としては楕円レンズを使用
する方法、半円筒レンズを２個使用する方法等があるが
、これらはレーザビームの長手方向でみたエネルギー分
布がガウス分布となっている。
又、この再結晶化に際して、双峰型エネルギー密度分布
のレーザビームを使用する場合にも結晶性の良いシリコ
ン結晶薄膜が得られる。
発明の目的 本発明は、上述の点に鑑み、簡単な光学系により均一エ
ネルギー密度分布の線状尋ネルギービーム又は双峰型エ
ネルギー密度分布のエネルギービーム等を得て被処理体
を良好に熱処理できるようにした熱処理方法及びその熱
処理装置を提供するものである。
発明の概要 本発明は、ガウス型エネルギー密度分布を有するエネル
ギービームを夫々長軸方向が互いに直交する分割半円筒
レンズと半円筒レンズによって成・ｒ　形したエネルギ
ービームを用いて被処理体を熱処理する熱処理方法であ
る。
又、本発明は、ガウス型エネルギー密度分布を有するエ
ネルギービーム発生手段と、夫々の長軸方向が互いに直
交する分割半円筒レンズ及び半円筒レンズを含む光学系
とを有し、エネルギービームをこの光学系によって成形
して被処理体に照射するようにして成る熱処理装置であ
る。
この発明では、簡単な光学系により均一エネルギー密度
分布の線状エネルギービーム又は双峰型エネルギー密度
分布のエネルギービーム等が得られ、これらのエネルギ
ービームによる良好な熱処理が可能となる。従って例え
ばＳＯＩ技術での熱処理に適用した場合、良好な結晶成
長が行える。
実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
本発明においては、第１図及び第３図に示すように、ガ
ウス型エネルギー密度分布を有するエネルギービーム例
えばＡｒレーザビームを発生させるレーザビーム発生器
（１）と、これよりのレーザビＪ−Ｂ　ｏの径を拡大す
るビームエキスパンダ（２）、レーザビームＢｏを実質
的に２分割する分割半円筒レンズ（３）及び半円筒レン
ズ（４）を有してなる光学系（５）とから成る熱処理装
置（６）を設ける。この場合、分割半円筒レンズ（３）
と半円筒レンズ（４）はレンズの焦点距離を異にし、且
つ互いに長軸方向が直交するように配置する。ここで、
分割半円筒レンズ（３）とは、第６図に示すように、同
・−の曲率半径を有する２個の半円筒レンズ（７）及び
（８）を同一平面上で重ね合わせた場合における両レン
ズの共有部分よりなる合成レンズＬを使用したものに相
当しく実線で囲まれた部分）、例えば第７図Ａに示すよ
うに、１枚の半円筒レンズの中心部を幅ｄだけ削除して
１対のレンズ片Ｌ１．Ｌ２を設け、このレンズ片Ｌ１と
Ｆ２を第７図Ｂに示すように透明接着剤等で合体するこ
とにより作ることができる。この合成レンズＬに対して
レーザビームＢｏを照射すると、レンズ片Ｌ１に入射し
た平行レーザビームＢｏはＦｌに集光し、レンズ片Ｌ２
に入射した平行レーザビームＢｏはＦ２に集光し、２本
に分割したレーザビームを作ることができる。
而して、上述の熱処理装置（６）において、第１図及び
第３図に示すようにビームエキスパンダ（２）からの平
行レーザビームＢｏが分割半円筒レンズ（３）に入射さ
れると、実線図示の如く平行レーザビームＢｏは焦点面
ｆａの２ケ所Ｆ１及びＦ２に互いに距離りだけ離れて集
光される。又、レーザビームＢｏが半円筒レンズ（４）
に入射されると点線図示の如くこのレーザビームは焦点
面ｆｂで集光されることになる。
従って、レーザビームＢｏは第１図の各位＠、　ａ　。
ｂ、ｃ、ｄ、ａ、ｆ及びｇにおいて、夫々第２図Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧにポず如きビームスポット形状
を有するレーザビームＢＱＩ、　ＢＯ２゜ＢＯ３１ＢＯ
４，Ｂｏ５＋　Ｂｏ６及びｌ３ｏｖに変化する。この結
果、焦点面ｆｂにおいてはガウス分布をもったレーザビ
ームが中央で分割され折り返しになって重なった状態と
なって、はぼ均一なエネルギー密度分布（Ｉ）（第４図
参照）を有する第２図りの線状レーザビームＢＯ４が得
られる。又、焦点面ｆａにおいてはガウス型エネルギー
密度分布（ＩＩ）（第５図参照）を有した２個の線状レ
ーザビームＢｏ６が得られる。一方、焦点面ｆａとｆｂ
Ｏ間においては楕円ビームを切断して向合わせた形のビ
ームスポット形状、即ち双峰型エネルギー密度分布をも
つレーザビームＢｏｓが得られる。なお、均一エネルギ
ー密度分布の線状レーザビームＢＯ４の長さは分割半円
筒レンズ（３）の、互いの光軸のずれ幅即ち第６図の幅
ｄと、分割半円筒レンズ（３）及び半従って、目的に応
じて位置ａ　”　ｇ間の任意の位置を選ぶことにより、
種々の成形されたレーザビームが得られる。
本例では、かかる成形されたレーザビーム例えば均一エ
ネルギー密度分布を有する線状レーザビームＢＯ４を第
８図及び第９図に示すように、例えばガラスまたはシリ
コン結晶の基板（１１）上にＳ　４０２尺（１２）を介
して被着した島状にバターニングされた多結晶シリコン
膜（１３）上に照射し、矢面１　印方向（１４）に走査
してこの多結晶シリコン膜（１３）を溶融し、単結晶化
する。
この様に均一エネルギー密度分布の線状レーザビームＢ
Ｏ４を用いるときは、広い面積の結晶化が再現性よく得
られる。
又、双峰型エネルギー密度分布のレーザビームを多結晶
シリコン膜に照射して再結晶化した場合も結晶性のよい
シリコン結晶膜が得られる。
面、上剥ではＳｏｌ技術における半導体薄膜の再結晶化
時の熱処理に適用したが、これに限らず他の熱処理にも
適用できる。
発明の効果 本発明によれば、夫々のに軸方向が互いに直交する様に
配した分割半円筒レンズ及び半円筒レンズを含む光学系
を用いてガウス型エネルギー密度分布を有するエネルギ
ービームを成形することにより、均一エネルギー密度分
布の線状エネルギービーム、双峰型エネルギー密度分布
のエネルギービーム等が簡単に得られる。そして目的に
応じてこの成形されたエネルギービームを選択して用い
被処理体を熱処理することにより良好な熱処理ができる
。
従って例えばＳＯＩ技術においてその多結晶シリコン膜
の再結晶化の際の熱処理等に適用して好適ならしめる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の熱処理装置の一例を示す構成図、第２
図は第１図の各位置に対応したビームスポット形状を示
す断面図、第３図は第１図の要部を示す路線的斜視図、
第４図及び第５図は夫々エネルギー密度の分布図、第６
図及び第７図は分割半円筒レンズの説明に供する図、第
８図及び第９図は本発明の熱処理方法をシリコンの再結
晶化に適用した場合の平面図及びその断面図である。 （１）はレーザビーム発生器、（２）はビームエキスパ
ンダ、（３）は分割半円筒レンズ、（４）は半円筒レン
ズである。 第６図 ７ 第７図 Ａ　Ｂ 第８図 ３ 第９図 ３

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ガウス型エネルギー密度分布を有するエネルギービ
    ームを夫々の長軸方向が互いに直交する分割半円筒レン
    ズと半円筒レンズによって成形したエネルギービームを
    用いて被処理体を熱処理することを特徴とする熱処理方
    法。 ２、ガウス型エネルギー密度分布を有するエネルギービ
    ームの発生手段と、夫々の長軸方向が互いに直交する分
    割半円筒レンズ及び半円筒レンズを含む光学系とを有し
    、上記エネルギービームを上記光学系によって成形して
    被処理体に照射するようにして成る熱処理装置。
JP59114306A 1984-06-04 1984-06-04 熱処理方法及びそれに用いる熱処理装置 Pending JPS60257511A (ja)

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