TWI400747B - Laser irradiation method and device - Google Patents

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TWI400747B
TWI400747B TW096124650A TW96124650A TWI400747B TW I400747 B TWI400747 B TW I400747B TW 096124650 A TW096124650 A TW 096124650A TW 96124650 A TW96124650 A TW 96124650A TW I400747 B TWI400747 B TW I400747B
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Inami Toshio
Shida Junichi
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Description

雷射照射方法及裝置
本發明為關於雷射照射方法及裝置。詳言之，該雷射照射方法及裝置係有關於可以進行雷射照射並使得在雷射照射後之被處理基板不會出現條紋般之處理圖案。
在先前技術，習知之半導體裝置之製造方法是當將具有帶狀照射區域之光線射束照射在被處理基板時，在帶狀照射區域之短軸方向上使光線射束掃描式地移動，同時在帶狀照射區域之長軸方向上使帶狀照射區域振動(例如參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利特公平04－10216號公報
在上述之先前技術中，因為使帶狀照射區域在長軸方向上以一定頻率(例如1kHz)振動，所以在帶狀照射區域之長軸方向，就該帶狀照射區域之位置之變化而言，成為規則地變化。
但是，當帶狀照射區域之長軸方向之位置變化成為規則時，在處理後之被處理基板會出現條紋般之處理圖案，嚴重之情況下甚至會出現可以辨視程度之條紋，而成為問題點。
因此，本發明之目的是提供一種雷射照射方法及裝置，可以進行雷射照射並使得在雷射照射後之被處理基板不會出現條紋般之處理圖案。
在第1觀點，本發明提供一種雷射照射方法，其係在半導體基板(S)上形成一照射雷射光之帶狀照射區域(6)；同時一面在帶狀照射區域(6)之長軸方向上變化帶狀照射區域(6)之位置，並一面在帶狀照射區域(6)之短軸方向上使半導體基板(S)移動，如此之雷射照射方法；其特徵為：使在帶狀照射區域(6)之長軸方向的位置，和位置變化時序之至少一方成為不規則。
在上述第1觀點之雷射照射方法中，在雷射光帶狀照射區域(6)之長軸方向上，同時一面變化帶狀照射區域(6)之位置並一面進行雷射照射，使該位置不規則地變化；或者是使各位置成為數個不同地方之固定位置，但使位置之變化之時序成為不規則變化；或者是使位置之不規則變化和變化位置之時序均為不規則變化。依照此種方式，經由位置和變化位置之時序之至少一方之不規則變化，則在雷射照射後之被處理基板不會出現條紋般之處理圖案。
在第2觀點，本發明所提供之雷射照射方法，其特徵在於在上述第1觀點之雷射照射方法中，使上述之帶狀照射區域(6)之位置成為2個以上，順序地選擇該等位置之一，並使選擇時序成為隨機。
在上述第2觀點之雷射照射方法中，在雷射光之帶狀照射區域(6)之長軸方向，同時一面變化帶狀照射區域(6)之位置，並一面進行雷射照射，而位置為多個不同地方之固定位置但位置變化時序為不規則地變化。利用此種方式，則在雷射照射後之被處理基板不會出現條紋般之處理圖案。
在第3觀點，本發明所提供之雷射照射方法，其特徵在於在上述第2觀點之雷射照射方法中，上述之雷射光照射是以脈波(pulse)狀進行，以在該脈波間隔之1倍至16倍間隨機選擇之間隔，變化上述帶狀照射區域(6)之位置。
在上述第3觀點之雷射照射方法中，可以使位置變化時序實質上成為不規則。
在第4觀點，本發明所提供之雷射照射方法，其特徵在於在上述第1觀點之雷射照射方法中，使上述帶狀照射區域(6)之位置為5個位置以上，並隨機選擇該等位置之一，而選擇時序可為固定或隨機。
在上述第4觀點之雷射照射方法中，在雷射光之帶狀照射區域(6)之長軸方向上，同時一面變化帶狀照射區域(6)之位置，並一面進行雷射照射，使該位置成為5個位置以上之固定位置，而從該等之中的位置選擇是不規則地變化。依照此種方式，使該位置實質上成為不規則，則在雷射照射後之被處理基板不會出現條紋般之處理圖案。
在第5觀點，本發明所提供之雷射照射方法，其特徵在於在上述第4觀點之雷射照射方法中，上述之雷射光照射是以脈波狀進行，在每一個脈波變化上述帶狀照射區域(6)之位置。
在上述第5觀點之雷射照射方法中，因為使位置變化之時序成為固定，所以控制變為容易。
在第6觀點，本發明所提供之雷射照射方法，其特徵在於在上述第4觀點之雷射照射方法中，上述之雷射光照射是以脈波狀進行，以在該脈波間隔之1倍至16倍間隨機選擇之間隔，變化上述帶狀照射區域(6)之位置。
在上述第6觀點之雷射照射方法中，可以使位置變化時序實質上成為不規則。
在第7觀點，本發明提供一種雷射照射裝置(100)，其特徵在於具備有：雷射振盪器(1)，用來輸出雷射光(A)；光學元件(2)，用來輸入上述雷射光(A)，並使所輸出之雷射光(B1、B2)之位置可於2個位置以上變化；光學系統(3、4)，使上述雷射光(B1、B2)之位置之變化方向成為帶狀照射區域(6)之長軸方向，在該帶狀照射區域整形上述雷射光(B1、B2)，使其照射在半導體基板(S)；移動台(5)，用來保持上述半導體基板(S)，並能在上述帶狀照射區域(6)之短軸方向移動；切換手段(10)，用以順序選擇並切換上述雷射光(B1、B2)之一個；以及，切換時序控制手段(8)，用來使上述之切換時序成為隨機。
在上述第7觀點之雷射照射裝置(100)中，適合於用來實施上述第2觀點之雷射照射方法。
在第8觀點，本發明所提供之雷射照射裝置，其特徵在於在上述第7觀點之雷射照射裝置中，上述雷射振盪器(1)以脈波狀輸出雷射光；而上述切換時序控制手段(8)是使上述雷射光之脈波間隔之1倍至16倍間隨機選擇之間隔，成為上述切換之時序。
在上述第8觀點之雷射照射裝置(100)中，適合於用來實施上述第3觀點之雷射照射方法。
在第9觀點，本發明所提供之雷射照射裝置(200)，其特徵在於具備有：雷射振盪器(1)，用來輸出雷射光(A)；光學元件(2)，用來輸入上述雷射光(B1)，並使所輸出之雷射光(B1~B5)之位置可於5個位置以上變化；光學系統(3、4)，使上述雷射光(B1~B5)之位置的變化方向成為帶狀照射區域(6)之長軸方向，在該帶狀照射區域整形上述雷射光(B1~B5)，使其照射在半導體基板(S)；移動台(5)，用來保持上述半導體基板(S)，並能在上述帶狀照射區域(6)之短軸方向移動；切換手段(10)，用以隨機選擇並切換上述雷射光(B1~B5)之一個；以及，切換時序控制手段(8)，用來使上述之切換時序成為固定或隨機。
在上述第9觀點之雷射照射裝置(100)中，適合於用來實施上述第4觀點之雷射照射方法。
在第10觀點，本發明所提供之雷射照射裝置，其特徵在於在第7觀點之雷射照射裝置中，上述雷射振盪器(1)以脈波狀輸出雷射光，而上述切換時序控制手段(8)是使與上述雷射光之脈波間隔相同之間隔，成為上述切換之時序。
在上述第10觀點之雷射照射裝置(100)中，適合於用來實施上述第5觀點之雷射照射方法。
在第11觀點，本發明所提供之雷射照射裝置，其特徵在於在上述第7觀點之雷射照射裝置中，上述雷射振盪器(1)以脈波狀輸出雷射光，而上述切換時序控制手段(8)是使在上述雷射光之脈波間隔之1倍至16倍間隨機選擇之間隔，成為上述切換之時序。
在上述第11觀點之雷射照射裝置(100)中，適合於用來實施上述第6觀點之雷射照射方法。
在第12觀點，本發明所提供之雷射照射裝置，其特徵在於在上述第7至上述第11之任一觀點之雷射照射裝置中，上述光學元件(2)為聲光偏轉器。
在上述第12觀點之雷射照射裝置(100)中，因為使用作為光學元件(2)之聲光偏轉器，所以當與先前技術中之XY載物台相當之移動台(5)或與先前技術中之碳加熱器相當之雷射振盪器(1)或光學系統(3)進行移動之情況比較時，可以以高速進行位置控制。
依照本發明之雷射照射方法和裝置，經由使位置和變化位置之時序之至少一方成為不規則，而使雷射照射後之被處理基板不會出現條紋般之處理圖案。亦即，可以抑制由於帶狀照射區域在其長軸方向規則振動所造成之照射不均。
下面利用圖示之實施形態用來更詳細地說明本發明。另外，此處之說明並不用來限定本發明。
[實施例1]
圖1是構造說明圖，用來表示實施例1之雷射照射裝置100。
該雷射照射裝置100具備有：雷射振盪器1，對應於觸發脈波T，而脈波式地輸出雷射光；聲光偏轉器(AOD元件)2，用來變化被輸入之雷射光A的輸出方向；均化器光學系統3和p－lens 4，使從AOD元件2輸出之雷射光B1或B2之位置之變化方向成為帶狀照射區域6之長軸方向，在該帶狀照射區域6對雷射光B1或B2進行整形，並使其照射在半導體基板S；移動台5，用來保持半導體基板S並使其在帶狀照射區域6之短軸方向移動；雷射振盪觸發脈波產生器7，用來以例如250 μ s之間隔，輸出觸發脈波T；切換時序控制電路8，以在觸發脈波T之脈波間隔之1倍至16倍之間，隨機選擇之間隔，輸出切換脈波t；第1 AOD元件驅動脈波產生器91，輸出第1偏向脈波b1，用來使從AOD元件2輸出之雷射光成為雷射光B1之方向；第2 AOD元件驅動脈波產生器92，用來輸出第2偏向脈波b2，而使從AOD元件2輸出之雷射光成為雷射光B1之方向；以及，切換電路10，對應於切換脈波t使第1偏向脈波b1和第2偏向脈波b2交替地切換，將其輸入到AOD元件2。
圖2是時序圖，用來說明觸發脈波T，雷射光之輸出期間，切換脈波t，和帶狀照射區域6之位置變化。
觸發脈波T之間隔τ為例如250 μ s之固定之值。
雷射光與觸發脈波T同步，以例如脈波幅度W＝125 μ s之脈波狀輸出。
切換脈波t，與雷射光之停止同步地被輸出。切換脈波t之間隔K是隨機地選擇，例如250 μ s、500 μ s、750 μ s、...、3750 μ s、4000 μ s之任一個。
帶狀照射區域6之位置交替地成為B1或B2，但是因為切換之間隔K實質上為不規則，所以於位置B1或B2照射之時間成為不規則。
依照實施例1之雷射照射裝置100時，在帶狀照射區域6之長軸方向上，同時一面使帶狀照射區域6之位置變化，並一面進行雷射照射。帶狀照射區域6之位置固定在B1和B2之2個位置，但是亦可以使切換位置之時序成為不規則之變化。利用此種方式，在雷射照射後之被處理基板S不會出現條紋般之處理圖案。另外，因為使用AOD元件2進行位置之切換，所以可以高速地切換。
另外，在上述說明中是使該位置固定在B1和B2之2個位置，但是亦可以使該位置成為3個以上，順序地切換。
[實施例2]
圖3是構造說明圖，用來表示實施例2之雷射照射裝置200。
該雷射照射裝置200具備有：雷射振盪器1，對應於觸發脈波T，而脈波式地輸出雷射光；AOD元件(聲光偏轉器)2，用來變化被輸入之雷射光A的輸出方向；均化器光學系統3和p－lens 4，使從AOD元件2輸出之雷射光B1~B5之位置之變化方向成為帶狀照射區域6之長軸方向，在該帶狀照射區域6對雷射光B1~B5進行整形，並使其照射在半導體基板S；移動台5，用來保持半導體基板S並使其在帶狀照射區域6之短軸方向移動；雷射振盪觸發脈波產生器7，用來以例如250 μ s之間隔，輸出觸發脈波T；切換時序控制電路8，以與觸發脈波T之脈波間隔相同之間隔K，輸出切換脈波t；第1~第5 AOD元件驅動脈波產生器91~95，用來輸出第1~第5偏向脈波b1~b5，而使從AOD元件2輸出之雷射光成為雷射光B1~B5之方向；以及，切換電路10，對應於切換脈波t隨機選擇第1~第5偏向脈波b1~b5之任一個，將其輸入到AOD元件2。
圖4是時序圖，用來說明觸發脈波T，雷射光之輸出期間，切換脈波t，和帶狀照射區域6之位置變化。
觸發脈波T之間隔τ為例如250 μ s之固定之值。
雷射光與觸發脈波T同步，以例如脈波幅度W＝125 μ s之脈波狀輸出。
切換脈波t，與雷射光之停止同步地被輸出。切換脈波t之間隔K例如為250 μ s。
帶狀照射區域6之位置是不規則地選擇B1~B5之任一個。因此，在各個照射位置B1~B5照射之時間成為固定，但是要在哪一位置照射則成為不規則。
依照實施例2之雷射照射裝置200時，在帶狀照射區域6之長軸方向上，同時一面使帶狀照射區域6之位置變化，並一面進行雷射照射。帶狀照射區域6之位置成為B1~B5之任一個，各個位置之照射時間為固定。但是，成為哪一個位置變成不規則，所以在雷射照射後之被處理基板S不會出現條紋般之處理圖案。另外，因為使用AOD元件2進行位置之切換，所以可以高速地切換。
[實施例3]
在實施例2之雷射照射裝置200中，亦可以使用實施例1之切換時序控制電路8。
依照實施例3之雷射照射裝置時，在帶狀照射區域6之長軸方向上，同時一面使帶狀照射區域6之位置變化並一面進行雷射照射。帶狀照射區域6之位置成為B1~B5之任一個，但是成為哪一個位置變成不規則。另外，各個位置之照射時間亦成為不規則。因此，在雷射照射後之被處理基板S不會出現條紋般之處理圖案。另外，因為使用AOD元件2進行位置之切換，所以可以高速地切換。
(產業上之可利用性)
本發明之雷射照射方法及裝置可以利用在例如半導體層之製作或活性化處理。
1．．．雷射振盪器
2．．．AOD元件
3．．．均化器光學系統
4．．．p－lens
5．．．移動台
6．．．帶狀照射區域
7．．．雷射振盪觸發脈波產生器
8．．．切換時序控制電路
10．．．切換電路
91~95．．．AOD元件驅動脈波產生器
100、200．．．雷射照射裝置
A、B1~B5．．．雷射光(位置)
b1．．．第1偏向脈波
b2．．．第2偏向脈波
b3~b5．．．偏向脈波
S．．．被處理基板(半導體基板)
T．．．觸發脈波
t．．．切換脈波
圖1是實施例1之雷射照射裝置之構造說明圖。
圖2是用來表示實施例1之雷射照射裝置動作之時序圖。
圖3是實施例2之雷射照射裝置之構造說明圖。
圖4是用來表示實施例2之雷射照射裝置動作之時序圖。
1．．．雷射振盪器
2．．．AOD元件
3．．．均化器光學系統
4．．．p－lens
5．．．移動台
6．．．帶狀照射區域
7．．．雷射振盪觸發脈波產生器
8．．．切換時序控制電路
91、92．．．AOD元件驅動脈波產生器
100．．．雷射照射裝置
A、B1、B2．．．雷射光(位置)
b1．．．第1偏向脈波
b2．．．第2偏向脈波
S．．．被處理基板

Claims (12)

  1. 一種雷射照射方法，其係在半導體基板(S)上形成照射雷射光之帶狀照射區域(6)；同時一面在帶狀照射區域(6)之長軸方向上變化帶狀照射區域(6)之位置，並一面在帶狀照射區域(6)之短軸方向上使半導體基板(S)移動，如此之雷射照射方法；其特徵為：實施使帶狀照射區域(6)之長軸方向的位置成為不規則、或使變化位置之間隔成為不規則之至少一方。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷射照射方法，其中，使上述帶狀照射區域(6)之位置成為2個以上，順序地選擇該等位置之一，並使選擇時序成為隨機。
  3. 如申請專利範圍第2項之雷射照射方法，其中，上述之雷射光照射是以脈波(pulse)狀進行，以在該脈波間隔之1倍至16倍間隨機選擇之間隔，變化上述帶狀照射區域(6)之位置。
  4. 如申請專利範圍第1項之雷射照射方法，其中，上述之帶狀照射區域(6)之位置為5個位置以上，並隨機選擇該等位置之一，而選擇時序可為固定或隨機。
  5. 如申請專利範圍第4項之雷射照射方法，其中，上述之雷射光照射是以脈波狀進行，在每一個脈波變化上述帶狀照射區域(6)之位置。
  6. 如申請專利範圍第4項之雷射照射方法，其中，上述之雷射光之照射是以脈波狀進行，以在該脈波間隔之1倍至16倍間隨機選擇之間隔，變化上述帶狀照射區域(6) 之位置。
  7. 一種雷射照射裝置(100)，其特徵在於具備有：雷射振盪器(1)，用來輸出雷射光(A)；光學元件(2)，用來輸入上述雷射光(A)，並使所輸出之雷射光(B1、B2)之位置可於2個位置以上變化；光學系統(3、4)，使上述雷射光(B1、B2)之位置之變化方向成為帶狀照射區域(6)之長軸方向，在該帶狀照射區域整形上述雷射光(B1、B2)，使其照射在半導體基板(S)；移動台(5)，用來保持上述半導體基板(S)，並能在上述帶狀照射區域(6)之短軸方向移動；切換手段(10)，用以順序選擇並切換上述雷射光(B1、B2)之一個；以及，切換時序控制手段(8)，用來使上述之切換之時序成為隨機。
  8. 如申請專利範圍第7項之雷射照射裝置，其中，上述之雷射振盪器(1)以脈波狀輸出雷射光；而上述切換時序控制手段(8)是使上述雷射光之脈波間隔之1倍至16倍間隨機選擇之間隔，成為上述切換之時序。
  9. 一種雷射照射裝置(200)，其特徵在於具備有：雷射振盪器(1)，用來輸出雷射光(A)；光學元件(2)，用來輸入上述雷射光(B1)，並使所輸出之雷射光(B1~B5)之位置可於5個位置以上變化；光學系統(3、4)，使上述雷射光(B1~B5)之位置的變化方向成為帶狀照射區域(6)之長軸方向，在該帶狀照射區域整形上述雷射光(B1~B5)，使其照射在半導體基板(S)；移動台(5)，用來保持上述半導體基板(S)，並能在上述帶狀照射區域(6)之短軸方向移動； 切換手段(10)，用以隨機選擇並切換上述雷射光(B1~B5)之一個；以及，切換時序控制手段(8)，用來使上述之切換時序成為固定或隨機。
  10. 如申請專利範圍第7項之雷射照射裝置，其中，上述之雷射振盪器(1)以脈波狀輸出雷射光，而上述切換時序控制手段(8)是使與上述雷射光之脈波間隔相同之間隔，成為上述切換之時序。
  11. 如申請專利範圍第7項之雷射照射裝置，其中，上述雷射振盪器(1)以脈波狀輸出雷射光，而上述切換時序控制手段(8)是使在上述雷射光之脈波間隔之1倍至16倍間隨機選擇之間隔，成為上述切換之時序。
  12. 如申請專利範圍第7至11項中任一項之雷射照射裝置，其中上述光學元件(2)為聲光偏轉器。
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