JPH02170524A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02170524A
JPH02170524A JP32669688A JP32669688A JPH02170524A JP H02170524 A JPH02170524 A JP H02170524A JP 32669688 A JP32669688 A JP 32669688A JP 32669688 A JP32669688 A JP 32669688A JP H02170524 A JPH02170524 A JP H02170524A
Authority
JP
Japan
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wafer
stage
annealing
laser beam
heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP32669688A
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English (en)
Inventor
Masahiro Shirasaki
白崎 正弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 半導体装置の製造方法に関し、 アニールに際してステージの表面がレーザビーム等によ
り損傷して飛散物を生じても、ウェハの汚染を防止する
ことのできる半導体装置の製造方法を提供することを目
的とし、 少なくとも一次元方向以上に移動可能なステージ上に、
熱ビームに対して透過性を有し、かつ耐熱性の板部材を
介してウェハを設置し、該ウェハに対して所定の熱ビー
ムを照射してアニール処理を行うように構成する。
(産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置の製造方法に係り、詳しくはレー
ザビーム等によりウェハのアニールを行う半導体装置の
製造方法に関する。
アニールとは本来焼きなましの意味で、熱工程を行うこ
とにより、半導体中の欠陥を除去して結晶性を回復させ
ること、および格子間に存在する不純物原子を格子位置
に置換して活性化することをいう。アニールの例として
はイオン注入後に行うものの他に、蒸着、ドライエツチ
ング、電子線露光などによって生じた欠陥を除去するも
のなどがある。最近は、レーザビームをウェハに照射し
て瞬間的にアニールを行うレーザアニールが注目されて
おり、これは表面層のみを瞬時に加熱するので、不純物
の分布をほとんど変化させずに活性化できるという利点
がある。
また、表面のみを溶融することもでき、多結晶または非
晶質シリコン膜の単結晶化に有力である。
この他レーザの代わりに電子線を用いるエレクトロビー
ムアニールなどもある。特に、このようなアニール技術
はS OI  (Silicon On In5ula
tor)基板を製造する際に活用されている。
すなわち、超LSI技術によって高密度化が進むに従っ
て、特性の物性的制約や配線占有面積の急増などの問題
が生じており、この解決法として、レーザあるいは電子
ビームのアニール技術を用いたSOI技術によって多層
配線ならびに単結晶層の多層化を行って三次元デバイス
を構成しようとする開発が行われている。Sol技術は
5O3(Silicon On 5apphire)技
術と違って、絶縁物としてサファイヤのような単結晶基
板を必要としないこと、ウェハの微小領域の加熱でよい
ことなどの利点があり、三次元デバイスの重要技術とな
っている。
〔従来の技術〕 アニールによってSOI基板を製造する従来の装置では
、例えば酸化膜を形成したシリコンウェハ上に多結晶シ
リコンを堆積し、レーザビームによって多結晶シリコン
を溶融再結晶化(アニール)している。また、アニール
する際には静止したビームに対して予備加熱用のステー
ジ上に固定したウェハを往復移動させ、これによりウェ
ハ上面の所定領域にビームが照射される。この場合、ス
テージとしてはその材質が金属(ステンレス)又はセラ
ミックスが用いられ、ウェハはステージの表面に直接触
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の半導体装置の製造方法
にあっては、ステージの表面にウェハを直接設置する構
成となっていたため、レーザビームがウェハの外側に逸
脱した場合には、ステージである金属やセラミックスが
ビームによって溶融し、周囲に飛散してしまうことから
、飛散したステージの材料によってウェハが汚染されて
しまうという問題点があった。
以上はSOI基板を製造するときの不具合であるが、こ
れに限らず、ステージ上に直接ウェハを置いてレーザビ
ームあるいは電子ビームを照射する場合であれば、他の
製造プロセスでも同様の問題点がある。
そこで本発明は、アニールに際してステージの表面がレ
ーザビーム等により損傷して飛散物を生じても、ウェハ
の汚染を防止することのできる半導体製造装置を提供す
ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による半導体装置の製造方法は上記目的達成のた
め、少なくとも一次元方向以上に移動可能なステージ上
に、熱ビームに対して透過性を有し、かつ耐熱性の板部
材を介してウェハを設置し、該ウェハに対して所定の熱
ビームを照射してアニール処理を行うように構成する。
〔作用〕
本発明では、ステージとウェハの間に、熱ビームに対し
て透過性を有しかつ耐熱性の板部材が介挿され、この状
態でウェハの上方から熱ビームが照射され、ステージが
移動する。
したがって、ステージの移動に伴って熱ビームがウェハ
の端部からはみ出してステージの上部に直接入射し、損
傷して溶融物が生じた場合であっても、耐熱性の板部材
により溶融物の飛散が妨げられ、ウェハの汚染が防止さ
れる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
皿理説凱 最初に、本発明の詳細な説明する。
第1図(a)(b)は本発明の詳細な説明する図である
。同図(a)(b)において、lはレーサヒーム(熱ヒ
ームに相当)、2はシリコンウェハ(以下、単にウェハ
という)、3は加熱用のステージである。レーザビーム
1は上部からウェハ2に入射し、ウェハ2は表面に酸化
膜を形成した後に多結晶シリコンを堆積したものである
。また、ステージ3は金属あるいはセラミックを材料と
しており、ステージ3とウェハ2の間には透明な耐熱性
の板(板部材に相当)4が設置され、ステージ3の上部
を覆っている。
以上の構成において、通常の状態では第1図(a)に示
すように静止したレーザビーム1に対してステージ3が
x、x’力方向所定範囲内で移動し、ウェハ2の所定領
域がアニールされてSOI基板が形成される。
一方、第1図(b)に示すように、何らかの原因でステ
ージ3がX′方向に必要以上に移動してレーザビーム1
がウェハ2の端部からはみ出した場合には、レーザビー
ム1が板4を透過してステージ3の上部に直接的に入射
し、その部分が損傷して溶融物5が生じる。ところが、
板4によりステージ3の上部が覆われているため、従来
と異なり溶融物5の飛散を妨げるので、ウェハ2の汚染
を防止することができる。その結果、So1基板の品質
が向上する。
なお、第1図はSol基板を例として本発明の詳細な説
明したものであるが、本発明の適用はこれに限るもので
はない。例えば、イオン注入層のアニール、不純物の活
性化などへの適用でもよく、またレーザビームに限らず
電子ビームを用いる場合であってもよい。
1上皇施± 次に、第2〜4図は上記原理に基づく本発明の第1実施
例を示す図であり、本発明をSol基板を形成するプロ
セスに適用した例である。第2図はS、01基板作製の
アニール装置を示す構成図であり、この図において、1
0はArイオンのレーザビームを出力するアルゴンレー
ザ発振器である。
アルゴンレーザ10の波長は4880人あるいは514
5人であり、容量は4〜5W程度のものが使用される。
アルゴンレーザ10からのレーザビーム(熱ビームに相
当> 11は反射鏡12で反射した後、レンズ13によ
り絞られてウェハ14に照射される。ウェハ14は仮1
5を介して加熱ステージ16の上部に載置され、ゴムホ
ース17を通して真空引きされて真空チャックされてい
る。板(Fi部材に相当)15としては厚さが211の
透明な石英板が用いられ、耐熱性を有している。板15
は第3図に示すように、その周辺が下方に向けて折れ曲
がっており、加熱ステージ16の上から外れないように
なっている。これは、加熱ステージ16の高速移動から
板15が脱落するのを防ぐためである。加熱ステージ1
6としては直径20cm、厚さ40uのステンレス類の
ものが用いられ、加熱ステージ16および板15の中心
部にはアスピレータへの吸引孔18が形成されている。
吸引孔18はゴムホース17に連通しており、ウェハ1
4は吸引孔18を通じて真空チャンクにより固定される
。同時に、板15も加熱ステージ16に固定され、アニ
ール中にウェハ14の位置が外れることはない。
再び、第2図に戻り、加熱ステージ16の内部にはシー
ズヒータ(図示時)が埋設されて、予備加熱(例えば、
500℃)されるようになっており、加熱ステージ16
はX−Y可動ステージ19の上に載置、固定されている
。X−Y可動ステージ19は図中X方向は高速の往復運
動(150ts/sec )をし、Y方向は10μmピ
ンチで一定方向に進むことにより、ウェハ14の所定範
囲にレーザビーム11が照射できるようになっている。
ここで、ウェハ14の詳細な構造は第4図のように示さ
れる。第4図において、20は基板であり、シリコンを
材料としているが、石英であってもよい。21はS i
O’zからなる酸化膜で、厚さは1.0μmである。2
2はポリシリコン(多結晶シリコン)であり、厚さは5
000人である。ポリシリコン22は薄い程良(、例え
ば1000Å以下でもよい。23はSiO□からなる酸
化膜で、厚さは500人、24はSi3N4からなる窒
化膜で、厚さは1000人である。
これらの酸化膜23および窒化膜24は反射防止膜とし
て機能する。なお、反射防止膜は付いていない場合もあ
り得る。
以上の構成において、アニール工程では、まず加熱ステ
ージ16の上に仮15が重ねて置かれ、その上にウェハ
14が置かれて真空チャックして固定される0次いで、
加熱ステージ16のシーズヒータに通電されてウェハ1
4が予備加熱され、その後X−Y可動ステージ19の起
動とともにレーザビーム11がウェハ14に照射されて
、ウェハ14のポリシリコン22が順次、溶融再結晶化
されてSol基板が形成されていく。
この場合、前述の発明の詳細な説明したように、ウェハ
14をレーザアニールするときにレーザビーム11がウ
ェハ14を外れて加熱ステージ16を照射して該加熱ス
テージ16の材料が溶融するという事態が生じても、仮
15によって溶融物の飛散が妨げられ、ウェハ14の汚
染が防止される。また、透明な耐熱性の板15を用いて
いるため、レーザビーム11は板15には殆ど吸収され
ず、板15自体の表面からウェハ14を汚染する物質が
飛散することはない。
したがって、レーザ再結晶化sor基板の品質を格段と
向上させることができる。
11実皇斑 第5図は本発明の第2実施例を示す図であり、本実施例
では2重重厚の透明な石英の板(板部材に相当)31の
周辺が石英製の爪32で固定され、爪32はステンレス
製の螺子33で加熱ステージ34の側面に固定されてい
る。その他は第1実施例と同様である。
したがって、本実施例においては板31の固定方法が第
1実施例と相違するものの、板31の設置により第1実
施例と同様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕 本発明によれば、アニールに際してステージの表面が熱
ビームにより損傷して飛散物を生じても、ウェハの汚染
を防止することができ、ウェハのアニール処理における
品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、 第2〜4図は本発明に係る半導体装置の製造方法の第1
実施例を示す図であり、 第2図はそのアニール装置の構成図、 第3図はそのウェハを含む要部構成図、第4図はそのウ
ェハの構造を示す断面図、第5図は本発明に係る半導体
装置の製造方法の第2実施例のウェハを含む要部構成図
である。 23・・・・・・酸化膜、 24・・・・・・窒化膜。 1.11・・・・・・レーザビーム、 2.14・・・・・・ウェハ、 3・・・・・・ステージ、 4.15.31・・・・・−板、 5・・・・・・溶融物、 10・・・・・・アルゴンレーザ発振器、12・・・・
・・反射鏡、 13・・・・・・レンズ、 16.34・・・・・・加熱ステージ、19・・・・・
・X−Y可動ステージ、20・・・・・・基板、 21・・・・・・酸化膜、 22・・・・・・ポリシリコン、 −一一一一−X′ X O:ネi裡勿 第1実施例のウェハを含む要部構成図 第3図 第1実施例のアニール装置の構成図 第 2q 第1実施例のウェハの構造を示す断面図第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 少なくとも一次元方向以上に移動可能なステージ上に、 熱ビームに対して透過性を有し、かつ耐熱性の板部材を
    介してウェハを設置し、 該ウェハに対して所定の熱ビームを照射してアニール処
    理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP32669688A 1988-12-23 1988-12-23 半導体装置の製造方法 Pending JPH02170524A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005085817A (ja) * 2003-09-04 2005-03-31 Mitsubishi Electric Corp 薄膜半導体装置およびその製造方法
US7459354B2 (en) 2001-01-29 2008-12-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device including top gate thin film transistor and method for manufacturing an active matrix device including top gate thin film transistor
JP2011198881A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Mitsubishi Electric Corp レーザアニール装置およびレーザアニール方法

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