JPS641045B2 - - Google Patents
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- JPS641045B2 JPS641045B2 JP18158880A JP18158880A JPS641045B2 JP S641045 B2 JPS641045 B2 JP S641045B2 JP 18158880 A JP18158880 A JP 18158880A JP 18158880 A JP18158880 A JP 18158880A JP S641045 B2 JPS641045 B2 JP S641045B2
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 25
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はレーザビームによつて被加熱物の表
面を熱処理する表面熱処理装置に関する。
面を熱処理する表面熱処理装置に関する。
たとえば、半導体ウエハの製造工程において
は、この半導体ウエハの表面の結晶性を高めるた
めにレーザビームを照射してアニーリングが行な
われている。このような半導体ウエハの熱処理に
おいては、半導体ウエハの表面を極めて浅く加熱
溶融することが要求される。
は、この半導体ウエハの表面の結晶性を高めるた
めにレーザビームを照射してアニーリングが行な
われている。このような半導体ウエハの熱処理に
おいては、半導体ウエハの表面を極めて浅く加熱
溶融することが要求される。
従来、半導体ウエハの表面をレーザビームによ
つてアニーリングする場合、レーザ発振器として
YAGレーザなどを用い、これから出力されるレ
ーザビームで上記半導体ウエハの表面を照射加熱
していた。しかしながら、YAGレーザから出力
される1.06μmの波長のレーザビームは、この波
長が長いためにシリコンなどからなる半導体ウエ
ハの内部深くに透過して溶融層が深くなつてしま
うので、表面を極めて浅くアニーリングしなけれ
ばならない熱処理には不適当であつた。
つてアニーリングする場合、レーザ発振器として
YAGレーザなどを用い、これから出力されるレ
ーザビームで上記半導体ウエハの表面を照射加熱
していた。しかしながら、YAGレーザから出力
される1.06μmの波長のレーザビームは、この波
長が長いためにシリコンなどからなる半導体ウエ
ハの内部深くに透過して溶融層が深くなつてしま
うので、表面を極めて浅くアニーリングしなけれ
ばならない熱処理には不適当であつた。
そこで、熱処理層を浅くするために、YAGレ
ーザから出力されるレーザビームを波長変換素子
によつて0.53μmの短波長に変換して半導体ウエ
ハを照射加熱するということが行われている。短
波長のレーザビームによれば、半導体ウエハの内
部深くに透過しずらいので、確かに表面を浅く溶
融してアニーリングすることが可能となる。しか
しながら、レーザビームを波長変換素子によつて
長波長から短波長に変換すると、この波長変換素
子でのエネルギ損失が大きいために処理能力が大
幅に低下するという問題が生じる。
ーザから出力されるレーザビームを波長変換素子
によつて0.53μmの短波長に変換して半導体ウエ
ハを照射加熱するということが行われている。短
波長のレーザビームによれば、半導体ウエハの内
部深くに透過しずらいので、確かに表面を浅く溶
融してアニーリングすることが可能となる。しか
しながら、レーザビームを波長変換素子によつて
長波長から短波長に変換すると、この波長変換素
子でのエネルギ損失が大きいために処理能力が大
幅に低下するという問題が生じる。
この発明は上記事情にもとづきなされたもの
で、その目的とするところは、被加熱物を短波長
のレーザビームで照射加熱してから長波長のレー
ザビームで照射加熱するようにして、上記被加熱
物の表面を極めて浅く、しかも能率よく熱処理す
ることができるようにした表面熱処理装置を提供
することにある。
で、その目的とするところは、被加熱物を短波長
のレーザビームで照射加熱してから長波長のレー
ザビームで照射加熱するようにして、上記被加熱
物の表面を極めて浅く、しかも能率よく熱処理す
ることができるようにした表面熱処理装置を提供
することにある。
以下、この発明の一実施例を第1図と第2図を
参照して説明する。図中1はレーザ発振器であ
る。このレーザ発振器1は、YAGレーザロツド
2の一端面に対向して反射率が90%程度の第1の
共振器用反射鏡3が配設され、他端面に対向して
反射率が100%の第2の共振器用反射鏡4が配設
されている。第1の共振器用反射鏡3とレーザロ
ツド2の一端面との間にはSHG素子などからな
る波長変換素子5が設けられ、第2の共振器用反
射鏡4とレーザロツド2の他端面との間にはQス
イツチ6が設けられている。また、レーザロツド
2と平行に対向して励起ランプ7が配設され、こ
の励起ランプ7によつてレーザロツド2が光励起
されることにより、第1の共振器用反射鏡3側か
ら第1のレーザビームL1と第2のレーザビーム
L2とが出力されるようになつている。すなわち、
レーザ発振器1からは、YAGレーザロツド2を
用いていることにより1.06μmの波長の第1のレ
ーザビームL1が発振されるのだが、この第1の
レーザビームL1が波長変換素子5を通過すると、
この波長変換素子5の変換効率に応じて第1のレ
ーザビームL1の一部がこの第1のレーザビーム
L1に比べて波長の短かい、すなわち0.53μmの波
長の第2のレーザビームL2に変換される。した
がつて、第1の共振器用反射鏡3からは第1のレ
ーザビームL1と第2のレーザビームL2とが光軸
を同一にして出力される。
参照して説明する。図中1はレーザ発振器であ
る。このレーザ発振器1は、YAGレーザロツド
2の一端面に対向して反射率が90%程度の第1の
共振器用反射鏡3が配設され、他端面に対向して
反射率が100%の第2の共振器用反射鏡4が配設
されている。第1の共振器用反射鏡3とレーザロ
ツド2の一端面との間にはSHG素子などからな
る波長変換素子5が設けられ、第2の共振器用反
射鏡4とレーザロツド2の他端面との間にはQス
イツチ6が設けられている。また、レーザロツド
2と平行に対向して励起ランプ7が配設され、こ
の励起ランプ7によつてレーザロツド2が光励起
されることにより、第1の共振器用反射鏡3側か
ら第1のレーザビームL1と第2のレーザビーム
L2とが出力されるようになつている。すなわち、
レーザ発振器1からは、YAGレーザロツド2を
用いていることにより1.06μmの波長の第1のレ
ーザビームL1が発振されるのだが、この第1の
レーザビームL1が波長変換素子5を通過すると、
この波長変換素子5の変換効率に応じて第1のレ
ーザビームL1の一部がこの第1のレーザビーム
L1に比べて波長の短かい、すなわち0.53μmの波
長の第2のレーザビームL2に変換される。した
がつて、第1の共振器用反射鏡3からは第1のレ
ーザビームL1と第2のレーザビームL2とが光軸
を同一にして出力される。
第1、第2のレーザビームL1,L2の光路には
1.06μmの波長を透過し0.53μmの波長を反射する
ダイクロイツクフイルタ7が光路に対して45度の
角度で配設されている。したがつて、第1のレー
ザビームL1は上記ダイクロイツクフイルタ7を
透過するが、第2のレーザビームL2はダイクロ
イツクフイルタ7で反射してから第1の集光レン
ズ8で集束されてXY方向に駆動されるテーブル
9に載置された被加熱物としての半導体ウエハ1
0を照射加熱する。一方、ダイクロイツクフイル
タ7を透過した第1のレーザビームL1は、第2
の集光レンズ11で集束されて遅延光路を構成す
る長尺な光フアイバ12の一端面に入射し、他端
面から出射する。光フアイバ12から出射した第
1のレーザビームL1は、ダイクロイツクフイル
タ7を介して上記第1の集光レンズ8と光軸を同
一にした第3の集光レンズ13を透過して平行光
線となつたのち、ダイクロイツクフイルタ7を通
つて上記第1の集光レンズ8で集束されて半導体
ウエハ10の第2のレーザビームL2により照射
加熱された個所をこの第2のレーザビームL2よ
りも光フアイバ12を通過した時間だけ遅れて照
射加熱する。すなわち、半導体ウエハ10は第2
図に示すように0.53μmの波長の第2のレーザビ
ームL2で照射加熱されてから、この部分を1.06μ
mの波長の第1のレーザビームL1によつて照射
加熱される。
1.06μmの波長を透過し0.53μmの波長を反射する
ダイクロイツクフイルタ7が光路に対して45度の
角度で配設されている。したがつて、第1のレー
ザビームL1は上記ダイクロイツクフイルタ7を
透過するが、第2のレーザビームL2はダイクロ
イツクフイルタ7で反射してから第1の集光レン
ズ8で集束されてXY方向に駆動されるテーブル
9に載置された被加熱物としての半導体ウエハ1
0を照射加熱する。一方、ダイクロイツクフイル
タ7を透過した第1のレーザビームL1は、第2
の集光レンズ11で集束されて遅延光路を構成す
る長尺な光フアイバ12の一端面に入射し、他端
面から出射する。光フアイバ12から出射した第
1のレーザビームL1は、ダイクロイツクフイル
タ7を介して上記第1の集光レンズ8と光軸を同
一にした第3の集光レンズ13を透過して平行光
線となつたのち、ダイクロイツクフイルタ7を通
つて上記第1の集光レンズ8で集束されて半導体
ウエハ10の第2のレーザビームL2により照射
加熱された個所をこの第2のレーザビームL2よ
りも光フアイバ12を通過した時間だけ遅れて照
射加熱する。すなわち、半導体ウエハ10は第2
図に示すように0.53μmの波長の第2のレーザビ
ームL2で照射加熱されてから、この部分を1.06μ
mの波長の第1のレーザビームL1によつて照射
加熱される。
しかして、上述したごとく半導体ウエハ10を
第2のレーザビームL2で照射したのち第1のレ
ーザビームL1で照射するようにすると、半導体
ウエハ10は、内部に透過しずらい短波長の第2
のレーザビームL2によつて表面が浅く加熱され、
この表面の状態、すなわち光吸収率が高まる。そ
して、この光吸収率が高まつた半導体ウエハ10
の表面に所定時間遅れて長波長の第1のレーザビ
ームL1が照射されるため、第1のレーザビーム
L1は光吸収率の高まつた半導体ウエハ10の表
面で吸収されてこの表面を加熱する。したがつ
て、半導体ウエハ10は、表面層を極めて浅く、
しかも第1のレーザビームL1を効率よく吸収す
ることにより能率よくアニーリングされる。
第2のレーザビームL2で照射したのち第1のレ
ーザビームL1で照射するようにすると、半導体
ウエハ10は、内部に透過しずらい短波長の第2
のレーザビームL2によつて表面が浅く加熱され、
この表面の状態、すなわち光吸収率が高まる。そ
して、この光吸収率が高まつた半導体ウエハ10
の表面に所定時間遅れて長波長の第1のレーザビ
ームL1が照射されるため、第1のレーザビーム
L1は光吸収率の高まつた半導体ウエハ10の表
面で吸収されてこの表面を加熱する。したがつ
て、半導体ウエハ10は、表面層を極めて浅く、
しかも第1のレーザビームL1を効率よく吸収す
ることにより能率よくアニーリングされる。
また、このような熱処理においては、光フアイ
バ12の長さによつて第1のレーザビームL1の
遅延時間を変えれば、熱処理深さを制御すること
ができる。すなわち、第2のレーザビームL2に
よつて加熱された半導体ウエハ10の表面の光吸
収率は、時間とともに変化するから、この光吸収
率の差異によつて第1のレーザビームL1が半導
体ウエハ10の内部に及ぼす効果が異なり、熱処
理深さを変えることができる。
バ12の長さによつて第1のレーザビームL1の
遅延時間を変えれば、熱処理深さを制御すること
ができる。すなわち、第2のレーザビームL2に
よつて加熱された半導体ウエハ10の表面の光吸
収率は、時間とともに変化するから、この光吸収
率の差異によつて第1のレーザビームL1が半導
体ウエハ10の内部に及ぼす効果が異なり、熱処
理深さを変えることができる。
なお、半導体ウエハ10に第1のレーザビーム
L1を第2のレーザビームL2よりも遅らせて照射
するには第3図に示すように行なつてもよい。す
なわち、この実施例においては、第2の共振器用
反射鏡4として反射率が第1の共振器用反射鏡3
とほぼ同じ90%程度のものを用い、また波長変換
素子5は変換効率が100%のものを用いた。そし
て、第2の共振器用反射鏡4側から第1のレーザ
ビームL1を出力し、この第1のレーザビームL1
を遅延光路を構成する第1乃至第3の反射鏡1
4,15,16によつて半導体ウエハ10に導く
ようにした。
L1を第2のレーザビームL2よりも遅らせて照射
するには第3図に示すように行なつてもよい。す
なわち、この実施例においては、第2の共振器用
反射鏡4として反射率が第1の共振器用反射鏡3
とほぼ同じ90%程度のものを用い、また波長変換
素子5は変換効率が100%のものを用いた。そし
て、第2の共振器用反射鏡4側から第1のレーザ
ビームL1を出力し、この第1のレーザビームL1
を遅延光路を構成する第1乃至第3の反射鏡1
4,15,16によつて半導体ウエハ10に導く
ようにした。
このような構成においても上記一実施例と同様
第1のレーザビームL1を第2のレーザビームL2
よりも遅らせて半導体ウエハ10に照射すること
ができる。
第1のレーザビームL1を第2のレーザビームL2
よりも遅らせて半導体ウエハ10に照射すること
ができる。
以上述べたようにこの発明は、レーザ発振器か
ら第1のレーザビームとこの第1のレーザビーム
に比べて波長の短かい第2のレーザビームを出力
させ、被加熱物を上記第2のレーザビームで照射
してから第1のレーザビームで照射するようにし
た。したがつて、被加熱物は短波長の第2のレー
ザビームによりその表面の光吸収率が高められて
から長波長の第1のレーザビームで照射されるた
め、第1のレーザビームが被加熱物の内部深くに
透過せずに表面で吸収されてこの表面を加熱す
る。したがつて、被加熱物の表面を浅く、しかも
第1のレーザビームを効率よく吸収することによ
り能率よく熱処理することができる。また、レー
ザビームの基本波を波長の異なる第1のレーザビ
ームと第2のレーザビームとに分ける波長変換素
子を共振器内に設けた。したがつて、上記基本波
の強い電場の中で波長変換が行われることになる
から、高い変換効率が得られる。また、共振器の
反射鏡の透過率を変えることで共振器内の電場の
強さを変え、それによつて基本波の変換効率を変
えて、第1のレーザビームと第2のレーザビーム
との割合を変えることもできるから、それによつ
て表面熱処理条件が最適となるように設定するこ
とが容易である。
ら第1のレーザビームとこの第1のレーザビーム
に比べて波長の短かい第2のレーザビームを出力
させ、被加熱物を上記第2のレーザビームで照射
してから第1のレーザビームで照射するようにし
た。したがつて、被加熱物は短波長の第2のレー
ザビームによりその表面の光吸収率が高められて
から長波長の第1のレーザビームで照射されるた
め、第1のレーザビームが被加熱物の内部深くに
透過せずに表面で吸収されてこの表面を加熱す
る。したがつて、被加熱物の表面を浅く、しかも
第1のレーザビームを効率よく吸収することによ
り能率よく熱処理することができる。また、レー
ザビームの基本波を波長の異なる第1のレーザビ
ームと第2のレーザビームとに分ける波長変換素
子を共振器内に設けた。したがつて、上記基本波
の強い電場の中で波長変換が行われることになる
から、高い変換効率が得られる。また、共振器の
反射鏡の透過率を変えることで共振器内の電場の
強さを変え、それによつて基本波の変換効率を変
えて、第1のレーザビームと第2のレーザビーム
との割合を変えることもできるから、それによつ
て表面熱処理条件が最適となるように設定するこ
とが容易である。
第1図はこの発明の一実施例を示すレーザ発振
器の概略的構成図、第2図は同じく第1のレーザ
ビームと第2のレーザビームとの出力状態を示す
説明図、第3図はこの発明の他の実施例を示すレ
ーザ発振器の概略的構成図である。 1……レーザ発振器、5……波長変換素子、1
0……半導体ウエハ(被加熱物)、L1……第1の
レーザビーム、L2……第2のレーザビーム。
器の概略的構成図、第2図は同じく第1のレーザ
ビームと第2のレーザビームとの出力状態を示す
説明図、第3図はこの発明の他の実施例を示すレ
ーザ発振器の概略的構成図である。 1……レーザ発振器、5……波長変換素子、1
0……半導体ウエハ(被加熱物)、L1……第1の
レーザビーム、L2……第2のレーザビーム。
Claims (1)
- 1 離間対向して配設された一対の反射鏡からな
る共振器と、この共振器内に配設されたレーザ媒
質および波長変換素子と、上記レーザ媒質を光励
起する励起手段とによつて構成されたレーザ発振
器と、このレーザ発振器から出力される波長の異
なる第1のレーザビームと第2のレーザビームの
うち、波長の長い上記第1のレーザビームを波長
の短い上記第2のレーザビームよりも遅延させて
被加工物に導く光学系とを具備したことを特徴と
する表面熱処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18158880A JPS57104217A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Surface heat treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18158880A JPS57104217A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Surface heat treatment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57104217A JPS57104217A (en) | 1982-06-29 |
JPS641045B2 true JPS641045B2 (ja) | 1989-01-10 |
Family
ID=16103428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18158880A Granted JPS57104217A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Surface heat treatment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57104217A (ja) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58201326A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ加熱方法および加熱装置 |
JPH07118443B2 (ja) * | 1984-05-18 | 1995-12-18 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製法 |
JPH07118444B2 (ja) * | 1984-12-20 | 1995-12-18 | ソニー株式会社 | 半導体薄膜の熱処理方法 |
JPH0360015A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | レーザアニール装置 |
JP2744979B2 (ja) * | 1994-06-21 | 1998-04-28 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 半導体の光照射方法 |
JPH0750257A (ja) * | 1994-07-11 | 1995-02-21 | Sony Corp | 半導体装置の製法 |
JP2531383B2 (ja) * | 1994-07-11 | 1996-09-04 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタの製法 |
JP2756530B2 (ja) * | 1996-09-26 | 1998-05-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 光照射方法 |
EP1049144A4 (en) | 1997-12-17 | 2006-12-06 | Matsushita Electronics Corp | THIN SEMICONDUCTOR LAYER, METHOD AND DEVICE THEREOF, SEMICONDUCTOR COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME |
JP2004128421A (ja) | 2002-10-07 | 2004-04-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射方法およびレーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法 |
JP4969024B2 (ja) * | 2003-01-21 | 2012-07-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP4515034B2 (ja) * | 2003-02-28 | 2010-07-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
EP1468774B1 (en) | 2003-02-28 | 2009-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device |
US7148159B2 (en) * | 2003-09-29 | 2006-12-12 | Ultratech, Inc. | Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates |
US7098155B2 (en) | 2003-09-29 | 2006-08-29 | Ultratech, Inc. | Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates |
TWI297521B (en) * | 2004-01-22 | 2008-06-01 | Ultratech Inc | Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates |
JP5678333B2 (ja) * | 2010-05-27 | 2015-03-04 | 株式会社ブイ・テクノロジー | レーザアニール方法及び装置 |
JP2013055111A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Phoeton Corp | レーザ光合成装置、レーザアニール装置およびレーザアニール方法 |
-
1980
- 1980-12-22 JP JP18158880A patent/JPS57104217A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57104217A (en) | 1982-06-29 |
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