JPS62216320A - レ−ザアニ−ル装置 - Google Patents

レ−ザアニ−ル装置

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JPS62216320A
JPS62216320A JP61060289A JP6028986A JPS62216320A JP S62216320 A JPS62216320 A JP S62216320A JP 61060289 A JP61060289 A JP 61060289A JP 6028986 A JP6028986 A JP 6028986A JP S62216320 A JPS62216320 A JP S62216320A
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伸夫 佐々木
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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〕 レーザ装置の架台とX、 Yステージの架台を分離し、
後者の架台をバネにより抑えて前者の架台に対して所定
範囲内で可動にし、該ステージの往復動に伴なう衝撃を
吸収するようにしたレーザアニール装置。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、レーザアニールによりウェーハ上の多結晶シ
リコンを単結晶にする装置に関する。
〔従来の技術〕
レーザ再結晶法は、S OI  (Silicon O
n In5ul−ator)構造のMOS FETを製
造するのに有力な方法である。SO■構造のM(is 
FIETを利用するとs。
l−ICや3次元ICのような高速かつ高集積度のIC
(集積回路)を作ることができるので、レーザ再結晶法
には近年多くの研究開発が進められている。
レーザ再結晶装置は概略第3図に示す構成を有する。1
0はガスレーザ装置、12,14.16はミラー、18
はフォーカシングレンズ、20はシリコンウェーハで加
熱装置(ホットチャック)22により保持される。26
はXステージ(X方向移動機構)で、この上にYステー
ジ(Y方向移動機構)24が取付けられ、加熱装置22
はYステージに乗る。
ウェーハ20は第4図(alに示すように例えば400
μmの厚さのシリコン基板St、その表面を熱酸化して
形成させた1、0μm程度の厚さの二酸化シリコンSi
O2、その上にCVD法により形成した多結晶シリコン
poli−3tからなる。レーザ装W10はアルゴンガ
スレーザで、第4図(blに示すように発振管10aと
、その両端の発振用ミラー10b、lOcを備える。
レーザ装置10より出たレーザ光30は径2鶴程度で、
ミラー12.14.16により図示の如く導かれ、レン
ズ18で径20〜100μmに絞られ、ウェーハ20に
投射される。ウェーハにレーザ光が投射されると、加熱
装置22により既に500℃程度に加熱されているウェ
ーハの最上層の多結晶シリコンは直ちに溶融し、X、Y
ステージ26.24によるX、 Y方向移動で多結晶シ
リコン層は第4図(C)に示すように全面的に溶融、凝
固が行なわれ、これにより単結晶化される。この第4図
fclで1,2.・・・・・・は1回目、2回目、・・
・・・・のX方向移動で溶融、凝固される領域を示しく
但しこれは説明上のもの)、これらはレーザ光の径には
y等しい幅を持つ細幅帯状領域である。全面塗りつぶし
的な処理であるからこれらの帯状領域は若干型ならせで
ある。矢印は移動方向を示す。
〔発明が解決しようとする問題点〕
レーザアニールでは20μmという様な細いレーザ光を
照射しく照射位置は固定)、ウェーハをX方向に移動し
、次に微小長Y方向に移動したのち同じX方向ではある
が逆方向に移動し、か\るジグザグ状移動でウェーハを
全面的に溶融、凝固して行く。上記Y方向微小長は熔融
凝固帯が重なるようにするので本例では20μm以下で
あり、これでウェーハ全面を溶融、凝固するには移動速
度を高速にしないと処理に長時間を要することになる。
そこでスループット向上のため走査速度は30Q mm
 / s程度の値が採用されており、往復運動であるの
で加速度は1〜10m/s2  になる。ところで、ウ
ェーハ自体は軽量であり、高速、高加速度に何ら支障は
ないが、加熱装置22が重量物で、高加速に難がある。
加熱装置22は第4図(d)(e)に示すようにウェー
ハを真空吸着するための吸排気機構、加熱するためのヒ
ーター、X、Yステージを加熱しないための水冷機構か
らなり、6“ φウェーハ用で18h以上になる。この
ような重量物が高速運動を行なうと、例えば加速度を5
m/s2、Yステージ重量を2.0 KgとしてXステ
ージの加速度運動中の衝撃は20Kg・5m/s2 =
100Nとなり、レーザ装置のミラーや光学系の位置ず
れを生じたり、振動を与えたりして、精密な位置決めや
、長期間の安定したレーザ照射を困難にする。
レーザ装置10は第3図(b)に示したように発振チュ
ーブの両端に発振用のミラー10b、10cが置かれ、
ミラーはバネで抑え、反対側からマイクロメータで押し
て所望位置にセットする構成になっているので、光軸方
向に可動である。そこで上記衝撃がレーザ装置の光軸方
向に加わるとミラー位置が変動し、パワー値が変る。
往復動型のレーザ走査をする限り衝撃発生は避けられな
いが、レーザ装置の出力低下などがあって均一なレーザ
アニールが出来ないのは問題である。そこで本発明はこ
の衝撃を可及的に無害化しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、レーザ装置(10)と、x、 Xステージ(
26,24)にのせられウェーハ(20)を保持、加熱
する装置(22)と、レーザ装置からのレーザ光をウェ
ーハに投射する光学系(12,14,’16.18)を
備え、レーザ光を投射しながらX、Yステージによりウ
ェーハをX方向に高速往復動、Y方向に精密移動させて
該ウェーハ表面の多結晶シリコン層を単結晶化するレー
ザアニール装置において、前記レーザ装置は固定架台(
32)に取付け、前記X、Yステージおよび加熱装置は
、バネを介して抑えられ所定範囲内でX方向に可動な架
台(28)に取付け、前記光学系のレーザ光通路にはX
方向と平行な部分を持たせて該通路のレーザ装置側光学
系は固定架台に、そして該通路のウェーハ側光学系は可
動架台に取付けてなることを特徴とするものである。
〔作用〕
レーザアニールでは、レーザビーム位置は固定とし、X
、YステージによりウェーハをX方向に高速往復動、Y
方向に微小長スキップさせ、このためX方向に強い衝撃
力が発生する。そこで第1図に示すようにレーザ装置の
架台とステージの架台を分離し、高速往復動による衝撃
がレーザ装置には加わらないようにする。
この第1図で32は固定架台で、レーザ装置10は該架
台32に固定する。架台28は可動とし、両端はバネ3
6a、36bを介して固定架台32の突出部材34a、
34bにより抑える。従って可動架台28はこれらの突
出部材間で可動である。
この可動方向はX方向に合せる。Xステージの高速往復
動で発生する衝撃はX方向であるから、該衝撃で架台2
8は移動し、一方のバネを圧縮、他方のバネを伸長し、
衝撃解除で該バネの力により復帰し、こうして衝撃は吸
収される。振動性にならないように、架台28に適当な
走行抵抗を与えておくとよい。
レーザ装置10からのレーザ光は、図示のようにミラー
12.14.16によるコ字状光路を通るが、その水平
部つまりミラー14.16間をX方向に選んでおき、そ
の水平部のレーザ装置側光学系12.14は固定架台3
2より支持し、ステージ側光学系16.18は可動架台
28より支持するようにすると、前記衝撃で可動架台2
8がX方向に移動しても、上記水平部の長さが変るだけ
で、ウェーハ20へのレーザ光投射に何ら影響がない。
光学系は全て固定架台32に支持させることも考えられ
るが、この場合はレーザ光の投射位置は変らないのであ
るから、可動架台28の移動だけ投射位置がずれてしま
い、ウェーハ上のX方同走査始、終端がバラバラになる
。この点用1図の支持方法によれば、ミラー16及びレ
ンズ18は可動架台28と共に移動するので、ウェーハ
上のレーザ光投射位置は変らず、X方向走査始、終端が
ギザギザになるようなことはない。なお第4図fQlに
示したようにウェーハ20を全面的にX、Y方向走査し
てレーザアニールする場合は、Y方向は高精度でなけれ
ばならない(低精度では重なり代が負になる、即ち開い
て未処理部分が発生する恐れがある)が、X方向はそれ
埋置精度であることを要しない(少し多口に走査幅をと
っておけばよい)。しかしウェーハ内での局部的な処理
の場合は、X方向でも大きな過不足があるのは好ましく
ない。
〔実施例〕
可動架台28はX方向には可動であるが、Y方向には固
定であるのがよい。第2図はこのようにした実施例を示
し、固定架台32に取付けたローラ38 a、  38
 b、・・・・・・により可動架台28の側面を抑えて
、該架台28のY方向の移動を抑止する。
可動架台28と固定架台32との間にはローラ、車輪、
又は摺動軸受を設けておく。前述のように加熱装置22
は例えば18Kgもあり、Yステージ24は2Kg、X
ステージ26は4Kgであり、これに可動架台28の重
量を加えると全体では相当な重量になるので、単なる接
触、摺動ではなく、上記のようにしておくのがよい。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、ステージの高速往
復動により発生する衝撃によるレーザ装置の光軸のずれ
、出力低下などを防止し、レーザアニール装置の寿命の
向上、特性の安定化などを図ることができ、有効である
。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の説明図、 第2図は実施例を示す概略斜視図、 第3図は従来装置の説明図、 第4図は第3図の各部の説明図である。 第1図で10はレーザ装置、24はYステージ、26は
Xステージ、20はウェーハ、22は加熱装置、12,
14,16.18は光学系、32は固定架台、28は可
動架台、36a、36bはバネ、14〜16はX方向に
平行な部分である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 レーザ装置(10)と、X、Yステージ(26、24)
    にのせられウェーハ(20)を保持、加熱する装置(2
    2)と、レーザ装置からのレーザ光をウェーハに投射す
    る光学系(12、14、16、18)を備え、レーザ光
    を投射しながらX、YステージによりウェーハをX方向
    に高速往復動、Y方向に精密移動させて該ウェーハ表面
    の多結晶シリコン層を単結晶化するレーザアニール装置
    において、 前記レーザ装置は固定架台(32)に取付け、前記X、
    Yステージおよび加熱装置は、バネを介して抑えられ所
    定範囲内でX方向に可動な架台(28)に取付け、 前記光学系のレーザ光通路にはX方向と平行な部分を持
    たせて該通路のレーザ装置側光学系は固定架台に、そし
    て該通路のウェーハ側光学系は可動架台に取付けてなる
    ことを特徴とするレーザアニール装置。
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