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JP2550370B2 - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

Semiconductor manufacturing equipment

Info

Publication number
JP2550370B2
JP2550370B2 JP62305277A JP30527787A JP2550370B2 JP 2550370 B2 JP2550370 B2 JP 2550370B2 JP 62305277 A JP62305277 A JP 62305277A JP 30527787 A JP30527787 A JP 30527787A JP 2550370 B2 JP2550370 B2 JP 2550370B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser light
laser
mirror
cooling
semiconductor manufacturing
Prior art date
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Application number
JP62305277A
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Japanese (ja)
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JPH01148485A (en
Inventor
正 西村
浩洋 熊谷
詩麻夫 米山
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.)
Tokyo Electron Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP62305277A priority Critical patent/JP2550370B2/en
Publication of JPH01148485A publication Critical patent/JPH01148485A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2550370B2 publication Critical patent/JP2550370B2/en
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、レーザ光を用いた半導体製造装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus using laser light.

(従来の技術) 従来より、高密度なパワーを短時間に局所的に供給す
ることが可能なエネルギービーム照射技術が、電気炉等
を用いた半導体製造装置の代替法として研究・開発さ
れ、三次元集積回路を目指した素子の研究にまで発展し
ている。このエネルギービーム照射技術にはレーザビー
ムを用いたものや電子ビームを用いたもの等があり、特
にレーザビームは半導体ウエハへのダメージと熱歪が少
ないことにより、様々な半導体の処理に使用されてい
る。
(Conventional Technology) Conventionally, energy beam irradiation technology capable of locally supplying high-density power in a short time has been researched and developed as an alternative method for semiconductor manufacturing equipment using an electric furnace, etc. It is developing to the research of the element aiming at the original integrated circuit. This energy beam irradiation technology includes a method using a laser beam and a method using an electron beam. Especially, the laser beam is used for processing various semiconductors because it has little damage to the semiconductor wafer and thermal distortion. There is.

このレーザビームを用いた処理として、トオン注入に
よる照射損傷や注入不純物の活性化、及び、多結晶シリ
コンを再結晶化させることにより単結晶シリコンを作る
SOI(Silicon on Insnlator)技術等のアニール処理装
置があり、特公昭62−27532号等に開示される。また、
レーザビームを用いて半導体基板上に選択的成膜を行う
CVD処理装置があり、特開昭60−53017号等に開示され
る。
As processing using this laser beam, irradiation damage due to toon implantation, activation of implanted impurities, and recrystallization of polycrystalline silicon to produce single crystal silicon.
There is an annealing treatment device such as SOI (Silicon on Insnlator) technology, which is disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-27532. Also,
Selective film formation on semiconductor substrate using laser beam
There is a CVD processing device, which is disclosed in JP-A-60-53017.

(発明が解決しようとする問題点) 上記、特公昭62−27532号では、所望の場所を処理す
る為のレーザ光の点灯と消灯の切り換えを、レーザ出力
の低下あるいはレーザ光の遮蔽で行っているが、レーザ
発振器の出力を低下させると再び安定高出力状態にする
のに時間がかかる為、通常レーザアニール装置ではこの
レーザ光の遮蔽を音響光学式変調素子で行っていた。し
かしながら、音響光学式光変調素子で高出力のArレーザ
を変調させた場合、非回折光(第0次光)をアニール用
ビームとして用いると、非回折光は完全に消光できない
ために不要な所がアニールされてしまうという問題があ
り、第1次回折光をアニール用ビームとして用いると、
出力波長により回折角が変化してビームが分散するとい
う問題があった。その上、高出力レーザ用の音響光学式
光変調素子は非常に高価格であるという問題もあった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above Japanese Patent Publication No. 62-27532, switching on and off of laser light for processing a desired place is performed by lowering laser output or shielding laser light. However, when the output of the laser oscillator is reduced, it takes time to return to a stable high output state again. Therefore, in a laser annealing apparatus, the laser light is usually shielded by an acousto-optic modulator. However, when a high-power Ar laser is modulated by an acousto-optic light modulator, if non-diffracted light (0th order light) is used as an annealing beam, the non-diffracted light cannot be completely extinguished, so that it is unnecessary. However, if the first-order diffracted light is used as an annealing beam,
There is a problem that the diffraction angle changes depending on the output wavelength and the beam is dispersed. In addition, there is a problem that the acousto-optic light modulator for high-power laser is very expensive.

また、特開昭60−53017号に開示されるメカニカルシ
ャッタでは、レーザ光をシャッタで遮蔽してシャッタで
レーザ光を吸収する為、シャッタは高熱となり、シャッ
タ自身が熱により破壊されたり、周辺の光学レンズや高
精度ステージに熱影響を及ぼすという問題があった。
Further, in the mechanical shutter disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-53017, since the laser light is shielded by the shutter and the laser light is absorbed by the shutter, the heat of the shutter becomes high and the shutter itself is destroyed by the heat or the surrounding area. There is a problem that the optical lens and the high-precision stage are thermally affected.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、レーザ光を周囲へ分散させることなく確実に遮断
し、周囲への熱的影響による損傷を与える虞がなく、レ
ーザ光による被処理基板の処理を安定して行うことがで
きる半導体製造装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and reliably blocks laser light without dispersing it to the surroundings, and there is no risk of damage to the surroundings due to thermal influences. An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of stably processing a substrate.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(課題を解決するための手段) 本発明の半導体製造装置は、レーザ光を被処理基板の
被処理面に照射して処理を行う半導体製造装置におい
て、上記レーザ光の光路を鏡回転式シャッターで遮断す
る遮断部と、この遮断部により遮断されたレーザ光を直
接的に吸収して冷却する凹面状の内壁面を有すると共に
この内壁面にレーザ光が通過可能な孔を有する冷却部と
を具備したことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) A semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is a semiconductor manufacturing apparatus for performing processing by irradiating a surface to be processed of a substrate to be processed with a laser beam, wherein an optical path of the laser beam is a mirror rotation type shutter. A blocking unit for blocking the light; and a cooling unit having a concave inner wall surface for directly absorbing and cooling the laser light blocked by the blocking unit and having a hole through which the laser light can pass. It is characterized by having done.

(作用) 本発明によれば、レーザ光を被処理基板の被処理面に
照射して所定の処理を行う際に、レーザ光の光路を遮断
部の鏡回転式シャッターでレーザ光を0%から100%に
確実に切り換えることができ、鏡回転式シャッターで遮
断、反射されたレーザ光は冷却部の凹面状内壁面に直接
入射、吸収され、周囲への分散が防止され、これにより
遮断部近傍の精密な光学レンズ等へのレーザ光の熱的影
響防止することができる共に、遮断されないレーザー光
は冷却部の光を通過して被処理基板へ送光されて所定の
処理に供することができる。
(Operation) According to the present invention, when the surface to be processed of the substrate to be processed is irradiated with the laser light and a predetermined processing is performed, the laser light is cut from 0% by the mirror rotation type shutter of the optical path blocking unit. It can be reliably switched to 100%, and the laser light that is blocked and reflected by the mirror rotation shutter is directly incident on and absorbed by the concave inner wall surface of the cooling unit, preventing dispersion to the surroundings. It is possible to prevent the thermal influence of the laser light on the precise optical lens, etc., and the unshielded laser light passes through the light of the cooling part and is sent to the substrate to be processed and can be subjected to a predetermined processing. .

(実施例) 以下、本発明装置を半導体製造工程で、2本のレーザ
光を合成してアニールを行うレーザアニール装置に適用
した実施例につき図面を参照して説明する。
(Embodiment) An embodiment in which the device of the present invention is applied to a laser annealing device for synthesizing and annealing two laser beams in a semiconductor manufacturing process will be described below with reference to the drawings.

図示しない開閉機構により開閉可能な気密なAl製チャ
ンバ(1)が設けられ、このチャンバ(1)内には、被
処理基板例えば半導体ウエハ(2)の縁を押えることに
より、半導体ウエハ(2)を被処理面が下向きとなる様
に保持する設置台(3)と、半導体ウエハ(2)を約50
0℃程度に予備加熱する反射板(4)を備えた複数のIR
ランプ(infrared ray lamp)(5)が設けられてい
る。
An airtight chamber (1) made of Al that can be opened and closed by an opening / closing mechanism (not shown) is provided, and a semiconductor wafer (2) is held in the chamber (1) by pressing an edge of a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer (2). The semiconductor wafer (2) and the installation table (3) that holds the wafer so that the surface to be processed is facing down.
Multiple IRs with reflector (4) preheated to about 0 ° C
A lamp (infrared ray lamp) (5) is provided.

また、チャンバ(1)の半導体ウエハ(2)下方に
は、レーザ光を透過する材質例えば石英ガラスの窓
(6)が設けられている。
Further, below the semiconductor wafer (2) in the chamber (1), a window (6) made of a material that transmits laser light, for example, quartz glass is provided.

そして、大出力のレーザ光を出力する如く2個のレー
ザ発振器(7a,7b)例えば18WArイオンレーザが設けられ
ている。この出力されたレーザ光の各々の光路上に、鏡
でレーザ光を遮断可能な遮断部(8a,8b)例えば鏡回転
式シャッタとしてガルバノ・スキャナが設けられ、この
遮断部の鏡で反射されたレーザ光を吸収し、水冷又は強
制空冷又は自然空冷で冷却する冷却部(9a,9b)例えば
黒色アルマイト処理したAl製ヒートシンクが設けられて
いる。そして、遮断部で遮断されずに通過してきたレー
ザ光は、処理時のビーム径をアニール処理に適するビー
ム径例えば最小に絞り込むことが可能な様に、ビームエ
キスパンダ(10a,10b)で一旦ビーム径を3倍程度に拡
大する如く、ビームエキスパンダ(10a,10b)が光路上
に設置されている。
Two laser oscillators (7a, 7b), for example, 18 WAr ion lasers are provided so as to output a large output laser beam. A blocking unit (8a, 8b) capable of blocking the laser beam with a mirror, for example, a galvano scanner as a mirror rotation shutter is provided on each optical path of the output laser beam, and is reflected by the mirror of the blocking unit. A cooling unit (9a, 9b) that absorbs laser light and cools with water cooling, forced air cooling or natural air cooling, for example, a black alumite treated Al heat sink is provided. Then, the laser beam that has passed through without being blocked by the blocking unit is temporarily beamed by a beam expander (10a, 10b) so that the beam diameter during processing can be narrowed to a beam diameter suitable for annealing processing, for example, to the minimum. A beam expander (10a, 10b) is installed on the optical path so that the diameter is expanded to about 3 times.

それから、2本のレーザ光を所望の位置関係に合成す
る様に、全反射タイプの鏡(11a)と偏光プリズム(1
2)例えば材質がBK7A等のプリズムが設けられている。
Then, a total reflection mirror (11a) and a polarizing prism (1) are used to combine the two laser beams into a desired positional relationship.
2) For example, a prism whose material is BK7A is provided.

また、この合成されたレーザ光のビームプロファイル
等を調整する為に、例えば100%反射と1%反射の切換
え可能な反射式光減衰器(13a,13b)か2ヶ所設定され
ている。そして、チャンバ(1)下方までレーザ光を送
光可能な如く全反射タイプの鏡(11b〜11f)が設置され
ている。
Further, in order to adjust the beam profile and the like of the combined laser light, for example, two reflection type optical attenuators (13a, 13b) capable of switching between 100% reflection and 1% reflection are set. Further, total reflection type mirrors (11b to 11f) are installed so that laser light can be transmitted to the lower part of the chamber (1).

このチャンバ(1)下方まで送先されたレーザ光を窓
(6)を通して半導体ウエハ(2)上に走査可能な如
く、走査部(14)が設けられている。走査部(14)で
は、X方向走査機構(15)例えば鏡回動式走査機構であ
るガルバノ・スキャナが、Y方向走査機構(16)例えば
高精度で微少送り可能なボールねじを用いた1軸精密ス
テージ上に設けられている。そして、X方向走査機構
(15)で走査されたレーザ光が定速で走査される様にf
θレンズ(17)もY方向走査機構(16)上に設けられて
いる。
A scanning unit (14) is provided so that the laser beam sent to the lower portion of the chamber (1) can be scanned on the semiconductor wafer (2) through the window (6). In the scanning section (14), an X-direction scanning mechanism (15), for example, a galvano-scanner which is a mirror rotation type scanning mechanism, is used in a Y-direction scanning mechanism (16), for example, a single axis using a ball screw capable of highly precise and minute feed. It is provided on the precision stage. Then, the laser beam scanned by the X-direction scanning mechanism (15) is scanned at a constant speed f
The θ lens (17) is also provided on the Y-direction scanning mechanism (16).

そして、上記構成のレーザアニール装置は図示しない
制御部で動作制御及び設定制御される。
The operation of the laser annealing apparatus having the above configuration is controlled and set by a control unit (not shown).

次に、上述したレーザアニール装置による半導体ウエ
ハ(2)のアニール方法を説明する。
Next, a method of annealing the semiconductor wafer (2) by the above-described laser annealing device will be described.

図示しない開閉機構によりチャンバ(1)が開かれ、
図示しないハンドアームで半導体ウエハ(2)をチャン
バ(1)内に搬入する。ここで、半導体ウエハ(2)
は、例えばウエハ(2)の縁を3点以上フォトダイオー
ド等で検知し演算することにより、予め中心位置合わせ
とオリフラ合わせが行なわれている。そして、ウエハ
(2)を被処理面を下向きにしてチャンバ(1)内に搬
入し、チャンバ(1)内の設置台(3)にウエハ(2)
の縁5mm程度を挟持して、設置台(3)に下向きに保持
する。この時、半導体ウエハ(2)の予備加熱を行う
と、熱膨張によるウエハ(2)の破損等を防止できる。
それから、図示しない開閉機構によりチャンバ(1)を
閉じる。
The chamber (1) is opened by an opening / closing mechanism (not shown),
The semiconductor wafer (2) is carried into the chamber (1) by a hand arm (not shown). Here, semiconductor wafer (2)
For example, center alignment and orientation flat alignment are performed in advance by detecting the edge of the wafer (2) at three or more points with a photodiode or the like and performing calculation. Then, the wafer (2) is loaded into the chamber (1) with the surface to be processed facing downward, and the wafer (2) is placed on the installation table (3) in the chamber (1).
Hold the edge of about 5 mm and hold it downward on the installation table (3). At this time, if the semiconductor wafer (2) is preheated, damage to the wafer (2) due to thermal expansion can be prevented.
Then, the chamber (1) is closed by an opening / closing mechanism (not shown).

そして、反射板(4)とIRランプ(5)で半導体ウエ
ハ(2)が500℃程度となる様に加熱してからレーザ光
によるアニール処理を行う。このIRランプ(5)による
均一な加熱により、レーザ光の局所的な発熱で発生する
熱歪等を防止することができる。また、アニール処理時
に、チャンバ(1)内に例えばN2のガスパージを行うと
温度均一性がより向上する。
Then, the semiconductor wafer (2) is heated by the reflection plate (4) and the IR lamp (5) to about 500 ° C., and then annealed by laser light. The uniform heating by the IR lamp (5) can prevent thermal strain and the like generated by local heat generation of the laser light. In addition, when the chamber (1) is purged with N 2 gas during the annealing treatment, the temperature uniformity is further improved.

この時既に、2個のレーザ発振器(7a,7b)は高い出
力状態で安定化していて、レーザ光は第2図に示す如く
遮断部(8)の反射鏡(20)で反射され、レーザ光が通
過可能な孔(21)を有する冷却部(9)例えばヒートシ
ンクの凹面状の内壁面に吸収され、レーザ孔の熱は自然
冷却により冷却されている。そして、レーザ光のアニー
ル処理時には、反射鏡(20)がレーザ光と平行となる如
く回動し、レーザ光を孔(21)より照射する。この回動
機構は鏡回転式シャッタであるガルバノ・スキャナであ
り、約20°程度の角度を回転させるのに10msec程度とい
う高速シャッタなので、半導体ウエハ(2)上でのアニ
ール処理に悪影響を与えることはない。また、第3図に
示す如く、非常用の遮断ミラー(22)を設けて、電源が
切れた時に上昇してレーザ光を遮断する様にしておく
と、停電時でもレーザ光による事故を防止することがで
きる。そして、この遮断部(8)と冷却部(9)を設け
たことにより、レーザ発振器(7a,7b)の出力を高出力
のまま、0%と100%のレーザ出力の変換を高速で確実
に行うことができ、熱による周辺の悪影響を防止するこ
とができ、高出力レーザの点灯・消灯を安価に実現する
ことができる。
At this time, the two laser oscillators (7a, 7b) have already been stabilized in a high output state, and the laser light is reflected by the reflecting mirror (20) of the cutoff section (8) as shown in FIG. The heat is absorbed by the cooling part (9) having the hole (21) through which the heat can pass, for example, the concave inner wall surface of the heat sink, and the heat of the laser hole is cooled by natural cooling. When the laser light is annealed, the reflecting mirror (20) is rotated so as to be parallel to the laser light, and the laser light is emitted from the hole (21). This rotation mechanism is a galvano scanner which is a mirror rotation type shutter, and since it is a high speed shutter of about 10 msec for rotating an angle of about 20 °, it adversely affects the annealing process on the semiconductor wafer (2). There is no. Further, as shown in FIG. 3, if an emergency cutoff mirror (22) is provided so that the laser light is cut off when the power is cut off, the accident due to the laser light is prevented even in the case of a power failure. be able to. By providing the cutoff section (8) and the cooling section (9), the output of the laser oscillator (7a, 7b) is kept at a high output and the conversion of 0% and 100% of the laser output is ensured at high speed. It is possible to prevent the adverse effects of heat on the surroundings, and it is possible to turn on and off the high-power laser at low cost.

それから、遮断部(8a,8b)からアニール処理の為に
通過したレーザ光を、ビームエキスパンダ(10a,10b)
によりビーム径を一旦約3倍程度に拡大する。こは、半
導体ウエハ(2)上でよりビームを絞り込みアニール処
理に適当なビーム径を得る為に行なわれ、このことによ
り、ウエハ(2)をより高温例えば1000℃以上でアニー
ル処理することが可能となる。
Then, the laser light that has passed through the blocking section (8a, 8b) for annealing treatment is converted into a beam expander (10a, 10b).
The beam diameter is once expanded to about 3 times. This is performed in order to narrow down the beam on the semiconductor wafer (2) to obtain an appropriate beam diameter for the annealing process, which enables the wafer (2) to be annealed at a higher temperature, for example, 1000 ° C or higher. Becomes

次に、2本のレーザ光を鏡(11a)と偏光プリズム(1
2)で合成し、所望のビームプロファイルを作成して、
レーザ光を鏡(11b〜11f)を用いて走査部(14)に送
る。この時、このビームプロファイル等の調整を行う場
合、光減衰器(13a,13b)を用いてレーザ光出力を減衰
する。光減衰器(13a,13b)の機構は第4図に示す如
く、複数の反射率の違う鏡例えばレーザ光を100%反射
する100%反射鏡(30)と、1%反射して99%を透過し
吸収する1%反射鏡(31)を、例えばリニアガイド(3
2)とエアシリンダ(33)を用いた平行移動機構による
平行移動で切り換えることにより、レーザ出力を100%
と1%に減衰する。また、この切り換えは、回転移動を
行ってもよい。そして、本実施例では、2個の光減衰器
(13a,13b)を用いることにより、100%,1%,0.01%の
レーザ出力減衰を可能としている。このことで、各調整
に必要な所望の減衰率を実現している。また、1%反射
鏡(31)は99%のレーザ光を透過し吸収するので、冷却
用の図示しないヒートシンクを背面に備えて周辺への熱
影響を防止している。そして、この100%反射鏡(30)
と1%反射鏡(31)を用いた反射式の光減衰器(13a,13
b)を用いたことにより、透過式の光減衰機構等で生じ
るレーザ光の干渉や光路曲りやレーザ光の拡散や波面の
乱れ等が防止できる。また、本実施例の如く2段以上の
光減衰を行う場合、透過式の光減衰では精密で平行でレ
ーザ光を透過可能な平行平面板を作らねばならす、この
平行な平行平面板の製作・調整が困難であったり、例え
ば光路補正板による光路補正を必要としたが、反射式と
したことで上記問題点も解決され、高精度な光減衰機構
が容易に実現可能となった。
Next, the two laser beams are reflected by a mirror (11a) and a polarizing prism (1
Create a desired beam profile by combining in 2),
The laser light is sent to the scanning section (14) using mirrors (11b to 11f). At this time, when the beam profile or the like is adjusted, the laser light output is attenuated by using the optical attenuators (13a, 13b). The mechanism of the optical attenuator (13a, 13b) is, as shown in FIG. 4, a plurality of mirrors having different reflectances, for example, a 100% reflecting mirror (30) that reflects 100% of laser light and 99% by reflecting 1%. A 1% reflecting mirror (31) that transmits and absorbs, for example, a linear guide (3
2) and the parallel movement mechanism that uses the air cylinder (33) to change the parallel movement to achieve 100% laser output.
And decays to 1%. Further, this switching may be performed by rotational movement. In this embodiment, the laser output attenuation of 100%, 1% and 0.01% is possible by using the two optical attenuators (13a, 13b). As a result, the desired attenuation rate required for each adjustment is realized. Further, since the 1% reflecting mirror (31) transmits and absorbs 99% of the laser light, a heat sink (not shown) for cooling is provided on the back surface to prevent thermal influence on the periphery. And this 100% reflector (30)
Type optical attenuator (13a, 13
By using b), it is possible to prevent laser light interference, optical path bending, laser light diffusion, wavefront disturbance, and the like that occur in a transmission type optical attenuation mechanism or the like. Further, in the case of performing light attenuation in two or more steps as in the present embodiment, in the transmission type light attenuation, it is necessary to make a parallel plane plate which is precise and parallel and is capable of transmitting laser light. Although the adjustment is difficult or the optical path correction plate is required to correct the optical path, for example, the reflection type solves the above problems, and a highly accurate optical attenuation mechanism can be easily realized.

それから、ビームプロファイルや光軸等の調整済みレ
ーザ光を、鏡(11b〜11f)を用いて走査部(14)に送光
する。ここでレーザ光はX方向走査機構(15)例えばカ
ルバノ・スキャナとfθレンズ(17)で、所望の一定速
度となり、窓(6)を通して半導体ウエハ(2)上をX
方向に走査し、同様に、Y方向走査機構(16)例えば1
軸精密ステージにより、連続走査やスラップ走査の所望
の走査で、半導体ウエハ(2)上をY方向に走査する。
そして、fθレンズ(17)で絞り込まれたレーザ光は半
導体ウエハ(2)上で、60μm〜300μm程度のビーム
径となり、半導体ウエハ(2)の被処理面の温度は例え
ば1000℃以上になる。この熱により、ウエハ(2)のア
ニール処理が行なわれ、X方向走査機構(15)とY方向
走査機構(16)でウエハ(2)の所望の部分又は全面を
走査することにより、アニール処理が終了する。
Then, the adjusted laser light such as the beam profile and the optical axis is sent to the scanning unit (14) using the mirrors (11b to 11f). Here, the laser light has a desired constant speed by the X-direction scanning mechanism (15), for example, a carbano scanner and an fθ lens (17), and passes through the window (6) to move the X-ray on the semiconductor wafer (2).
Similarly, the Y-direction scanning mechanism (16), for example, 1
The axial precision stage scans the semiconductor wafer (2) in the Y direction by desired scanning such as continuous scanning or slap scanning.
The laser beam focused by the fθ lens (17) has a beam diameter of about 60 μm to 300 μm on the semiconductor wafer (2), and the temperature of the surface to be processed of the semiconductor wafer (2) becomes 1000 ° C. or higher, for example. This heat causes the wafer (2) to be annealed, and the X direction scanning mechanism (15) and the Y direction scanning mechanism (16) scan the desired portion or the entire surface of the wafer (2) to perform the annealing process. finish.

次に、遮断部(8a,8b)でレーザ光を遮断した後、図
示しない開閉機構によりチャンバ(1)が開かれ、図示
しないハンドアームで半導体ウエハ(2)をチャンバ
(1)外に搬出し、処理が完了する。
Next, after blocking the laser light by the blocking sections (8a, 8b), the chamber (1) is opened by an opening / closing mechanism (not shown), and the semiconductor wafer (2) is carried out of the chamber (1) by a hand arm (not shown). , Processing is completed.

上記実施例の遮断部(8a,8b)は、鏡回転式シャッタ
としてカルバノ・スキャナを用いて説明したが、光路を
鏡で遮断できればよく、ロータリーシリンダやロータリ
ーソレノイドに鏡を取付けたものでもよく、また、鏡を
高速直線運動させて光路を遮断してもよい。
The blocking unit (8a, 8b) in the above embodiment has been described by using a carbano scanner as a mirror rotary shutter, but it is sufficient if the optical path can be blocked by a mirror, and a rotary cylinder or a rotary solenoid may be equipped with a mirror. Alternatively, the mirror may be moved linearly at high speed to block the optical path.

また、上記実施例の冷却部(9a,9b)は、空冷式の黒
色アルマイト処理したAl製ヒートシンクを用いて説明し
たが、遮断部(8a,8b)より反射されたレーザ光を吸収
し冷却できれば何でもよく、冷却水を用いた水冷方式で
も、ファンを用いた強制空冷でもよく、上記実施例に限
定されるものではない。
Further, the cooling unit (9a, 9b) of the above-described embodiment is described using the air-cooling black heat-treated alumite heat sink made of Al, but if it can cool by absorbing the laser light reflected from the blocking unit (8a, 8b). Any method may be used, such as a water cooling method using cooling water or forced air cooling using a fan, and is not limited to the above embodiment.

そして、上記実施例では、ビームエキスパンダ(10a,
10b)で一旦ビーム径を拡大してfθレンズ(17)で絞
り込んだが、半導体ウエハ(2)上で所望のビーム径と
ビーム出力が得られれば良く、レーザ発振器(7a,7b)
から出たレーザ光をそのまま使用して、レンズを用いて
ウエハ(2)上に絞り込んでも良い。
In the above embodiment, the beam expander (10a,
The beam diameter was once expanded in 10b) and narrowed down with the fθ lens (17), but it is sufficient if the desired beam diameter and beam output can be obtained on the semiconductor wafer (2), and the laser oscillator (7a, 7b)
It is also possible to use the laser light emitted from the laser as it is and narrow it down onto the wafer (2) using a lens.

また、上記実施例では、100%反射と1%反射の平行
移動切換え式光減衰器(13a,13b)を2ヶ所設定して説
明したが、反射率や切換え方法や設定個数は上記実施例
に限定されるものではないことは言うまでもない。
Further, in the above-mentioned embodiment, the description has been made by setting the parallel movement switching type optical attenuators (13a, 13b) of 100% reflection and 1% reflection in two places, but the reflectance, the switching method and the set number are the same as in the above embodiment. It goes without saying that it is not limited.

それから、上記実施例の走査部(14)では、X方向走
査機構(15)とY方向走査機構(16)をガルバノ・スキ
ャナと1軸精密ステージを用いて説明したが、所望の処
理を実現できる走査方法であれば何でも良く、ラスタス
キャン方法でもベクタスキャン方法でも良く、X−Yス
テージを用いても良く、ポリゴンミラーと1軸ステージ
を組合わせて用いても良く、2個のガルバノ・スキャナ
を用いても良く、上記実施例に限定されるものではな
い。
Then, in the scanning unit (14) of the above-described embodiment, the X-direction scanning mechanism (15) and the Y-direction scanning mechanism (16) are described using the galvano scanner and the one-axis precision stage, but desired processing can be realized. Any scanning method may be used, either a raster scan method or a vector scan method, an XY stage may be used, a polygon mirror and a uniaxial stage may be used in combination, and two galvano scanners may be used. It may be used and is not limited to the above embodiment.

そして、上記実施例では2本のレーザ光を合成してア
ニール処理を行うレーザアニール装置を用いて説明した
が、レーザ光を用いて被処理基板を処理する半導体製造
装置であればよく、処理に使うレーザ光は1本でも複数
本でもよく、また、処理はCVD処理でも良く、マスクリ
ペア処理でも良く、上記実施例に限定されるものではな
いことは言うまでもない。
In the above-described embodiment, the laser annealing apparatus that combines the two laser beams and performs the annealing process has been described, but any semiconductor manufacturing apparatus that processes the substrate to be processed using the laser beam may be used. Needless to say, the laser light used may be one or a plurality of laser lights, and the treatment may be a CVD treatment or a mask repair treatment, and is not limited to the above embodiment.

以上述べたようにこの実施例によれは、半導体ウエハ
(2)を気密なチャンバ(1)内で、IRランプ(5)で
予備加熱し、窓(6)を通してレーザ光を用いてアニー
ルする。そして、レーザ光の光路上に、レーザ光を鏡で
遮断する遮断部(8a,8b)と、この遮断されたレーザ光
を冷却する冷却部(9a,9b)を設けて、レーザ光の出力
を0%から100%に瞬時に切り換え、レーザ光によるウ
エハ(2)の処理を行うことで、確実なレーザ光の遮断
ができ、遮断部付近等への熱の影響を防止することがで
き、また、レーザ光の拡散等も防止することができる。
As described above, according to this embodiment, the semiconductor wafer (2) is preheated by the IR lamp (5) in the airtight chamber (1) and annealed by using laser light through the window (6). Then, on the optical path of the laser beam, a blocking unit (8a, 8b) for blocking the laser beam with a mirror and a cooling unit (9a, 9b) for cooling the blocked laser beam are provided to output the laser beam. By instantaneously switching from 0% to 100% and processing the wafer (2) with laser light, the laser light can be reliably cut off, and the influence of heat on the vicinity of the cutoff part can be prevented. It is also possible to prevent the diffusion of laser light and the like.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、レーザ光を被処
理基板の被処理面に照射して処理を行う半導体製造装置
において、上記レーザ光の光路を鏡回転式シャッターで
遮断する遮断部と、この遮断部により遮断されたレーザ
光を直接的に吸収して冷却する凹面状の内壁面を有する
と共にこの内壁面にレーザ光が通過可能な孔を有する冷
却部とを具備したことにより、レーザ光を周囲へ分散さ
せることなく確実に遮断し、周囲への熱的影響による損
傷を与える虞がなく、レーザ光による被処理基板の処理
を安定して行うことができる半導体製造装置を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, in the semiconductor manufacturing apparatus that performs processing by irradiating the surface to be processed of the substrate to be processed with laser light, a blocking unit that blocks the optical path of the laser light with a mirror rotary shutter, By providing a cooling inner portion having a concave inner wall surface for directly absorbing and cooling the laser light blocked by the shielding portion and having a hole through which the laser light can pass, the laser light It is possible to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of reliably blocking a substrate without being dispersed to the surroundings, without damaging the surroundings due to a thermal effect, and stably performing processing of a substrate to be processed by laser light. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の半導体製造装置をアニール処理に適用
した一実施例の構成図、第2図は第1図の遮断部と冷却
部を説明する横断面図、第3図は第2図の縦断面図、第
4図は第1図の光減衰器を説明する図、第5図は第1図
のアニール処理を簡単に示すフロー図である。 図において、 1…チャンバ、2…半導体ウエハ 5…IRランプ、6…窓 8,8a,8b…遮断部、9,9a,9b…冷却部 13a,13b…光減衰器、14…走査部 17…fθレンズ、20…反射鏡 21…孔、30…100%反射鏡 31…1%反射鏡
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment in which a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is applied to an annealing treatment, FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a cutoff portion and a cooling portion of FIG. 1, and FIG. 3 is FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of FIG. 4, FIG. 4 is a view for explaining the optical attenuator of FIG. 1, and FIG. 5 is a flow chart briefly showing the annealing treatment of FIG. In the figure, 1 ... Chamber, 2 ... Semiconductor wafer 5 ... IR lamp, 6 ... Window 8, 8a, 8b ... Blocking section, 9, 9a, 9b ... Cooling section 13a, 13b ... Optical attenuator, 14 ... Scanning section 17 ... fθ lens, 20 ... Reflector 21 ... Hole, 30 ... 100% reflector 31 ... 1% reflector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米山 詩麻夫 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号 東 京エレクトロン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−17392(JP,A) 特開 昭53−14495(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shimao Yoneyama 1-26-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Tokyo Electron Limited (56) Reference JP-A-61-17392 (JP, A) JP-A-53-14495 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ光を被処理基板の被処理面に照射し
て処理を行う半導体製造装置において、上記レーザ光の
光路を鏡回転式シャッターで遮断する遮断部と、この遮
断部により遮断されたレーザ光を直接的に吸収して冷却
する凹面状の内壁面を有すると共にこの内壁面にレーザ
光が通過可能な孔を有する冷却部とを具備したことを特
徴とする半導体製造装置。
1. A semiconductor manufacturing apparatus for irradiating a surface to be processed of a substrate to be processed with a laser beam, and a blocking section for blocking an optical path of the laser beam with a mirror-rotating shutter, and a blocking section for blocking the beam path. And a cooling unit having a concave inner wall surface for directly absorbing and cooling the laser light, and a cooling unit having a hole through which the laser light can pass, on the inner wall surface.
【請求項2】上記鏡回転式シャッターは、ガルバノ・ス
キャナであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体製造装置。
2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the mirror rotary shutter is a galvano scanner.
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