JPH079882B2 - 光学窓の姿勢制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はチャンバ等に取り付けた光学窓を常時一定の姿
勢で保持する光学窓の姿勢制御方法に関する。

（従来の技術） シリコンウエハの加工処理や液晶ディスプレイでのTFT
（Thin Film Transistor）製造などではレーザアニール
しながら膜形成することによって成膜を行うことが従来
なされている。

成膜は基板等をチャンバ内にセットしてガスCVD法等を
用いてなされるが、レーザアニールを併用する場合はチ
ャンバに設けた光学窓を介してチャンバ内の被加工体に
レーザ光を照射して行う。

従来のレーザアニールを用いた成膜プロセスではシリコ
ンウエハ等の被加工体にレーザ光を照射する場合はスポ
ットビーム状のレーザ光を振ることによって被加工体上
でレーザ光を走査して全体にわたってアニール処理を施
している。

最近の半導体デバイスあるいは液晶ディスプレイは高集
積化が進んでいるから、成膜時におけるレーザ光の照射
位置精度にもきわめて高度の位置精度が要求される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、従来のレーザアニール装置のように光学窓に
対してレーザ光を振るようにする場合は光学窓に入射し
たレーザ光が光学窓を透過する際に屈折をおこすため、
所定方向に入射させても被加工体の正規の位置に集光で
きなくなる。この結果、被加工体の加工精度に誤差が生
じるという問題点がある。

レーザアニールを併用して成膜する場合は、かなりの高
真空に維持するチャンバを用いて行うから光学窓もかな
り肉厚に形成された耐圧性のあるものが用いられる。し
たがって、レーザ光が光学窓に斜入射した場合の屈折に
よる誤差は半導体デバイス等の製造上無視し得なくな
る。

また、これらの真空装置ではロータリポンプその他の振
動発生源があるから、きわめて高精度の加工を可能にす
るためにはこれらの振動を補償して常に確実なレーザ光
照射がなされるようにする必要がある。

そこで、本発明は上記問題点を解消すべくなされたもの
であり、その目的とするところは、レーザアニール装置
等のように、光を入射させて使用する光学窓を有する装
置において、光学窓に対して常に一定の入射角で光が入
射させることができる光学窓の姿勢制御方法を提供しよ
うとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため次の構成をそなえる。

すなわち、レーザ光等の光を入射させる光学窓を、入射
光が一定の入射角で入射するように一定の姿勢で保持す
る光学窓の姿勢制御方法において、前記光学窓をベロー
ズ等の可動支持体に支持するとともに光学窓の外周側に
姿勢制御用コイルおよび該姿勢制御用コイルに対面させ
てマグネットを設置し、前記光学窓に参照光としてレー
ザ光を投射するとともに、該光学窓によるレーザ光の反
射位置を受光位置検出器によって常時検知し、該受光位
置検出器による検知結果にもとづいて光学窓の正規位置
からの姿勢のずれを検知し、該検知結果にもとづいて前
記姿勢制御用コイルに対する通電を制御して光学窓を正
規の位置に復帰させ常時光学窓を姿勢制御することを特
徴とする。

（実施例） 以下本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は、本発明に係る光学窓の姿勢制御方法を示す説
明図である。

この実施例では光学窓10に対して垂直方向から被加工体
をアニール処理するためのレーザ光Ａを入射させ、この
レーザ光Ａが常に光学窓10に対して垂直に入射するよう
に光学窓10の姿勢を制御している。

レーザ光Ａを光学窓10に入射させる光学系は、光学窓10
が正規の位置にある状態で正確にレーザ光Ａが垂直入射
するように定置する。たとえば、被加工体位置にレーザ
スポットを照射し、スポット位置を較正することによっ
て正規位置を決める。

レーザ光Ａに対し、光学窓10の姿勢のずれを監視するた
めのレーザ光Ｂをレーザ光Ａとは異なる光路で光学窓10
に照射する。

12は前記レーザ光Ａの光路の側方に設けたハーフミラー
プリズムで、14は光学窓10の上方位置でレーザ光Ａを遮
らない位置に設置したミラー、16はハーフミラープリズ
ム12の後方に設けた受光位置検出器である。

前記ハーフミラープリズム12にはレーザ光Ａとは異なる
レーザ光、たとえばレーザ光ＡとしてArレーザを用いた
場合はHe−Neレーザを入射させ、ハーフミラープリズム
12で反射させた後、ミラー14で反射させて光学窓10の中
央付近に投射させる。

光学窓10表面で反射された光はミラー14で反射され、ハ
ーフミラー12を透過して受光位置検出器16で受光され
る。受光位置検出器16は複数個の受光素子からなるもの
で反射ビームの入射位置を検知する。

前記光学窓10は被加工体を収容するチャンバに固定した
溶接ベローズ等の可動支持体20によって支持する。光学
窓10の外周部を保持するフランジ21にはフランジ21を周
方向に等分した位置に姿勢制御用コイル22を固定する。
各姿勢制御用コイル22に面する外側にはマグネット24を
機枠に固定して配置する。前記フランジ21は金属線を用
いて機枠に吊持し、可動支持体20のふらつきを防止して
いる。

26は光学窓10の姿勢を制御するコントロール部で、前記
受光位置検出器16による受光信号を解析するとともに、
この解析結果に基づいて姿勢制御用コイル22への通電を
コントロールして光学窓10の姿勢制御を行う。

すなわち、はじめにレーザ光Ｂを光学窓10に投射する上
記ミラー14等の光学系を、レーザ光Ａの位置合わせと同
時にあるいは光学部10が正規位置にある状態で受光位置
検出器16の中心にレーザスポットが反射して戻るように
セッティングする。

レーザアニール等の加工処理工程では、なんらかの外部
振動が生じるから、これによって光学窓10がわずかなが
らも正規位置から傾くことになる。すると、光学窓10に
たいするレーザ光Ｂの入射角度が変化するから、レーザ
光Ｂの戻り光路が正規の光路とずれ、図のように受光位
置検出器16の受光面でスポット位置が中心からずれるこ
とになる。受光位置検出器16でのずれはそのずれ方向に
よって光学窓10がどの方向に傾いたかがわかるから、そ
のずれをもとに戻す方向に光学窓10を戻してやればよ
い。すなわち、受光位置検出器16の受光信号にもとづい
て光学窓10の位置ずれの解析を行い、この結果にしたが
って光学窓10の外周側に設けた複数個の姿勢制御用コイ
ル22に適宜通電を行い、レーザ光Ｂの反射光が受光位置
検出器16の正規位置に一致させるようにする。可動支持
体22はどの方向にも可動であるから姿勢制御用コイル22
に通電することにより可動支持体22がそれに対応して動
き、光学窓10を正規位置に戻す。

この方法による場合は、ボイスコイルと同様に受光位置
検出器16の検出信号にもとづいて瞬時に光学窓10を正規
位置に回復させることができ、追随性がよいという特徴
があり、外部振動等の影響があった場合でも受光位置検
出器16で常に受光位置を監視していることによって光学
窓10の姿勢を常に一定に保持することができる。

以上のようにして光学窓10を一定の向きに保持すること
により、レーザ光Ａは常に光学窓10に対して垂直に入射
し、被加工体に対する加工処理の際に光学窓10にレーザ
光Ａが斜入射することによる誤差を解消することがで
き、より高精度の加工を施すことができる。

第２図は上記光学窓の姿勢制御方法を適用したレーザア
ニール装置の実施例を示すブロック図である。同図で30
は被加工体を収容するチャンバで、チャンバ10上部開口
部に前記光学窓10の可動支持体20として溶接ベローズが
取り付けられている。姿勢制御用コイル22等の配置は上
記説明と同様である。

チャンバ30内には被加工体32を支持するためのＸ−Ｙス
テージ34を設置する。36はＸ−Ｙステージ34を駆動する
ための駆動部、38は駆動部36を制御するコントローラで
ある。Ｘ−Ｙステージ34は磁気浮上方式によって支持さ
れており、コントローラ38によってパルス制御される。

チャンバ30の排気系はロータリポンプ40、ターボ分子ポ
ンプ42によってなされる。44はコンダクタンスバルブ、
46は開閉バルブ、48はリークバルブ30である。

50は被加工体32を収容して真空にひくことによって被加
工体32の表面を清浄化するための予備真空槽、52は被加
工体を搬送する搬送ユニットである。

54はチャンバ30に成膜用のガスを供給するガスラインで
ある。56はガスのフローメータ、58はガス流量を調節す
るためのマスフローコントローラである。

なお、実施例ではチャンバ30を機枠から浮かして支持す
るとともに、制震機構を設けてロータリポンプ40および
ターボ分子ポンプ42等による振動の影響がチャンバ30に
できるだけ及ばないようにしている。

被加工体32を加工処理するためのレーザ光は前記光学窓
10からチャンバ30内に入射される。60はアニール処理で
用いる連続発振のArレーザ、62はArレーザ60へのパワー
供給部、64はレーザ光を光学窓10に垂直に入射させて被
加工体32に集光させるための光学系、66はレーザ光強度
をモニターするパワーメータ、68は信号の処理系であ
る。70はレーザ光強度をモニターするためにレーザ光の
光路内においたハーフミラーである。

80は光学窓10の姿勢制御用に用いるHe−Neレーザであ
る。He−Neレーザ80から放射されたレーザ光はハーフミ
ラープリズム12およびミラー14で反射されて光学窓10に
投射される。

このレーザアニール装置でレーザアニールを行う場合
は、Arレーザ60からのレーザ光を光学窓10をとおして被
加工体32に照射するとともに、Ｘ−Ｙステージ34を駆動
して被加工体32上でレーザ光を走査させて行う。膜形成
と同時にレーザアニール処理を施す場合は、ガスライン
54から成膜用のガスをチャンバ30内に導入して、CVD法
等の適宜方法で膜形成するとともにレーザ光を照射して
成膜する。

光学窓10の姿勢制御は前述した方法にしたがってHe−Ne
レーザ光をモニターして行う。光学窓10を姿勢を正確に
制御することによって、きわめて高精度の加工処理を施
すことが可能となり、被加工体として大面積のものを対
象とするような場合でも精細な加工が可能となる。とく
に、本実施例の場合は上記のように被加工体32をＸ−Ｙ
ステージ34上に載置して被加工体32を移動させ、レーザ
光は光学窓10にたいして垂直に一定位置から入射させる
から、レーザ光が光学窓で屈折する影響を解消すること
ができてさらに好適である。なお、光学窓10を一定に姿
勢制御することにより、きわめて大形の被加工体にたい
してレーザ光をライン状に照射してレーザアニールする
場合にも被加工体の全体にわたって一定の照射制度が得
られ高精度の加工処理が可能になるという特徴がある。

また、本実施例では被加工体32に付与するレーザ光の熱
エネルギーを一定にするためレーザ光強度をパワーメー
タ66で常時監視し、レーザ光強度が低下した場合にはＸ
−Ｙステージ34の移動速度を遅くし、レーザ光強度が高
くなった場合にはＸ−Ｙステージ34の移動速度を速くし
てレーザ光強度の変動を補償して一定のレーザアニール
ができるようにしている。

なお、前述した光学窓の姿勢制御方法はレーザアニール
装置に限らず光学窓を有する各種の一般装置に適用でき
るものであって、光学窓に対する外部振動等による振動
の影響を排除する必要がある場合には、同様な方法によ
って光学窓の姿勢を制御することができる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて種々説明し
たが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る
のはもちろんのことである。

（発明の効果） 本発明に係る光学窓の姿勢制御方法によれば、外部振動
等の影響によって光学窓が正規の位置からずれた際、光
学窓を正規の位置に戻すように補償機能が作用して、常
に光学窓が一定位置に保持できる。これによって、被加
工体にたいする光照射が正確になされ、より高精度の加
工処理等と行うことができる等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学窓の姿勢制御方法を説明する
説明図、第２図はこの方法を適用した装置例を示すブロ
ック図である。 10……光学窓、12……ハーフミラープリズム、14……ミ
ラー、16……受光位置検出器、20……可動支持体、22…
…姿勢制御用コイル、24……マグネット、30……チャン
バ、32……被加工体、34……Ｘ−Ｙステージ、40……ロ
ータリポンプ、42……ターボ分子ポンプ、50……予備真
空槽、52……搬送ユニット、54……ガスライン、60……
Arレーザ、62……パワー供給部、64……光学系、66……
パワーメータ、80……He−Neレーザ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光等の光を入射させる光学窓を、入
   射光が一定の入射角で入射するように一定の姿勢で保持
   する光学窓の姿勢制御方法において、 前記光学窓をベローズ等の可動支持体に支持するととも
   に光学窓の外周側に姿勢制御用コイルおよび該姿勢制御
   用コイルに対面させてマグネットを設置し、 前記光学窓に参照光としてレーザ光を投射するととも
   に、該光学窓によるレーザ光の反射位置を受光位置検出
   器によって常時検知し、 該受光位置検出器による検知結果にもとづいて光学窓の
   正規位置からの姿勢のずれを検知し、 該検知結果にもとづいて前記姿勢制御用コイルに対する
   通電を制御して光学窓を正規の位置に復帰させ常時光学
   窓を姿勢制御することを特徴とする光学窓の姿勢制御方
   法。