JPS63124407A - レ−ザ再結晶装置 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、たとえば三次元回路素子を作製する場合に
使用されるレーザ再結晶装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来、多結晶シリコン膜などの半導体膜を、レーザビー
ム照射によるレーザアニールによって溶融再結晶化をお
こない、単結晶シリコン膜を形成するためのレーザ再結
晶装置としては、第３図の示すように、半導体基板１０
が載置される石英板１１と、石英板１１が固定されるス
テンレスブロック１２と、ステンレスブロック１２内に
埋設された電気ヒータ１３とを具備している。図示しな
いが、半導体基板１０の上方の適所に、半導体基板１０
表面を溶融再結晶させるレーザビームを照射するレーザ
装置が配置される。この装置では、半導体基板ＩＯは真
空チャックに、にり石英板１１に吸若固定されている。

この状態て、電気ヒータ１３に、１；り半導体基板ＩＯ
が加熱され、レーザ装置からのレーザビーム照射によっ
て溶融再結晶化がおこなわれ、半導体基板１０の表面に
単結晶シリコン膜が形成される。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 レーザビーム照射により多結晶シリコン膜などを溶融再
結晶化させ、広い面積の単結晶シリコン膜を得るために
は、半導体基板をあらかじめ数１００℃に胃温しておく
必要がある。この時重要なことは、基板温度に分布を持
たせず、半導体基板１０全域で均一な温度を保持するこ
とであるが、上記の装置ではステンレスブロック１２の
上の石英板１１に半導体基板ｌＯを乗せ昇温するシステ
ムであった。この場合石英板１１の表面あるいは半導体
基板１０の裏面に異物による突起物が存在する時、その
部分の密着性が悪くなることにより温度分布ができてし
まう。半導体基板ｌＯに温度分布が存在すると、その境
界をレーザビームが通過する時点で再結晶化条件が異な
ることになってしまい、半導体基板１０全域で均一な再
結晶化ができなくなる場合が生じた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、多結晶
シリコン膜などの半導体膜を、レーザビーム照射による
レーザアニールによって溶融再結晶化を行い、結晶欠陥
の少ない、広い単結晶シリコン膜を形成し、この半導体
膜上に形成したデバイス特性の向上に寄与し得るレーザ
再結晶装置を提供しようとするものである。

（ニ）問題点を解決するための手段および作用この発明
の構成は、レーザビームを半導体基板上に照射し、半導
体基板表面を溶融再結晶化させ、再結晶シリコン膜を形
成するためのレーザ再結晶装置であって、半導体基板の
周縁部を挟持する挟持機構と、挟持された半導体基板の
表面にレーザビームを照射するレーザ装置と、半導体基
板を介してレーザ装置とは対向して配置されて半導体基
板の裏面より半導体基板を加熱する加熱源とを具備した
ことを特徴とするレーザ再結晶装置である。

挟持機構は、耐熱特性の良好な材料で形成されればよく
、好ましくは石英にて構成されればよい。

また、加熱源としては、複数のランプで構成するのがよ
く、特にランプとしてはハロゲンランプが好ましい。

（ホ）実施例 以下この発明の実施例を図面にて詳述するが、この発明
が以下の実施例に限定されるものではない。

第１図において、ｌは挟持機構で、半導体基板２が載置
される基台３と、基台３に載置された半導体基板２の周
縁部を上方より挟持する挟持治具４とで構成される。基
台３および挟持治具４は、それぞれ石英にて形成されて
いる。基台３は、半導体基板２の周縁部が載置される段
部３ａを有するとともに、半導体基板２の周縁部を除く
全裏面が、挟持機構ｌ下方に設けられた複数のハロゲン
ランプ５からなる加熱源６からの輻射熱を受けるように
、開口３ｂを有している。また、挟持治具４は、上下に
可動するとともに、半導体基板２に当設する面積を小さ
くするために爪部４ａを有している。加熱源６は、半導
体基板２を数１００℃まで加熱する容量であればよく、
ハロゲンランプ５の熱容量にあわせて、適切な距離をあ
けて配置されればよい。７はレーザ装置で、半導体基板
２の表面にレーザビームを照射すべく、半導体基板２載
置位置の上方の適所に設けられる。

つぎに第２図を交えてこの実施例の動作を説明する。

半導体基板２は、挟持機構ｌによって挟持されると、加
熱源６によって数１００℃まで加熱される。

この後設定温度、たとえば５００℃に達した後、その設
定温度を保持するように、加熱源６は温度制御される。

この状態で、レーザ装置７よりレーザビームが半導体基
板２の表面全体に照射されると、第２図に示す半導体基
板２の表面の多結晶シリコンｌ１ｉ２ａが溶融を開始す
る。多結晶シリコン膜２ａは、シリコン基板２ｂの表面
に形成された酸化膜２ｃの上に形成されている。溶融が
進行するのにしたがって、多結晶シリコン膜２ａは再結
晶化されて、単結晶シリコン膜となっていく。ここで、
半導体基板２ａは、加熱源６のハロゲンランプ５によっ
て均一に加熱されて設定温度に保持されているので、半
導体裁板２全体に均一な再結晶シリコンの単結晶膜を形
成することができる。

なお、上記実施例において加熱源は複数のハロゲンラン
プにて構成したが、輻射熱効率のよい発熱体であればよ
く、ハロゲンランプに限定されるものではない。

（へ）発明の効果 この発明によれば、半導体基板裏面などに存在する突起
物の影響による温度分布が半導体基板に発生しないため
に、半導体基板のほぼ全域にわたって均一な温度が得ら
れ、したがって均一な単結晶膜の形成が可能となるレー
ザ再結晶装置が得られる。　また、加熱源によって半導
体基板が設定温度に達するまでの昇温時間が数秒から数
１０秒と短いため、スルーブツトの向上がはかれるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例構成略図、第２図は実施例に
使用される半導体基板の縦断面図、第３図は従来例の構
成略図である。 １・・・挟持機構、２・・・半導体基板、６・・・加熱
源、　７・・・レーザ装置。 第１図 旦 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レーザビームを半導体基板上に照射し、半導体基板
   表面を溶融再結晶化させ、再結晶シリコン膜を形成する
   ためのレーザ再結晶装置であって、半導体基板の周縁部
   を挟持する挟持機構と、挟持された半導体基板の表面に
   レーザビームを照射するレーザ装置と、半導体基板を介
   してレーザ装置とは対向して配置されて半導体基板の裏
   面より半導体基板を加熱する加熱源とを具備したことを
   特徴とするレーザ再結晶装置。