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JPH079891B2 - Laser annealing device - Google Patents

Laser annealing device

Info

Publication number
JPH079891B2
JPH079891B2 JP16190686A JP16190686A JPH079891B2 JP H079891 B2 JPH079891 B2 JP H079891B2 JP 16190686 A JP16190686 A JP 16190686A JP 16190686 A JP16190686 A JP 16190686A JP H079891 B2 JPH079891 B2 JP H079891B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
mirror
laser beam
mount
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP16190686A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6318621A (en
Inventor
伸夫 佐々木
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
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP16190686A priority Critical patent/JPH079891B2/en
Publication of JPS6318621A publication Critical patent/JPS6318621A/en
Publication of JPH079891B2 publication Critical patent/JPH079891B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 XYステージをのせた架台とレーザー発振器をのせた架台
とを、低速走査方向には相対位置は変らないが、高速走
査方向には動きうるように構成したレーザーアニール装
置である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] A gantry on which an XY stage is mounted and a gantry on which a laser oscillator is mounted are configured so that their relative positions do not change in the low speed scanning direction but can move in the high speed scanning direction. It is an annealing device.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はレーザーアニール装置に関するもので、さらに
詳しく言えば、レーザーアニールにおいてレーザービー
ムを高速走査方向に走査する際における振動を吸収する
手段を設けたレーザーアニール装置に関するものであ
る。
The present invention relates to a laser annealing apparatus, and more particularly to a laser annealing apparatus provided with a means for absorbing vibration when a laser beam is scanned in a high speed scanning direction in laser annealing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

シリコンウエハ(以下単にウエハという)表面に酸化膜
(SiO2膜)を形成し、その上にポリシリコンを堆積し、
このポリシリコンをレーザービームで照射して溶融し冷
却させて単結晶シリコンをSiO2膜上に形成するシリコン
・オン・インシュレータ(silicon on insulator,SOI)
技術は知られている。
An oxide film (SiO 2 film) is formed on the surface of a silicon wafer (hereinafter simply referred to as a wafer), and polysilicon is deposited on it.
A silicon on insulator (SOI) that forms a single crystal silicon on a SiO 2 film by irradiating this polysilicon with a laser beam to melt and cool it.
The technology is known.

前記したレーザービームによるアニール(レーザーアニ
ール)のための装置は第5図に断面図で示され、同図に
おいて、31は架台で、架台31上にXYステージ32が配置さ
れ、その上にホットチャック33が置かれ、レーザーアニ
ールされるべきウエハ34はホットチャック上に載置され
た状態で示される。例えばレーザーパワー12Wのアルゴ
ン(Ar)レーザーを発振する発振器35も架台31上に固定
され、発振器35から照射されるレーザービーム36はミラ
ー37および焦点距離(f)70mmのレンズ38によって集束
され、径40〜150μmのスポットとなってウエハ34上に
照射され、レーザーアニールが行われる。
The apparatus for laser beam annealing (laser annealing) described above is shown in a sectional view in FIG. 5, in which 31 is a pedestal, on which XY stage 32 is arranged, and a hot chuck is placed thereon. The wafer 34 to be placed and laser annealed 33 is shown mounted on a hot chuck. For example, an oscillator 35 that oscillates an Argon (Ar) laser with a laser power of 12 W is also fixed on the pedestal 31, and a laser beam 36 emitted from the oscillator 35 is focused by a mirror 37 and a lens 38 having a focal length (f) of 70 mm and a diameter of A spot of 40 to 150 μm is irradiated onto the wafer 34, and laser annealing is performed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

前記したレーザービームによるウエハのアニールは、第
4図を参照すると、XYステージ32をXY方向に動かし、レ
ーザービームに対してウエハ34を移動させ、ウエハ上で
レーザービーム・スポットを同図に矢印で示す如くに走
査する。
Referring to FIG. 4, the annealing of the wafer by the laser beam is performed by moving the XY stage 32 in the XY direction to move the wafer 34 with respect to the laser beam, and the laser beam spot on the wafer is indicated by an arrow in the figure. Scan as shown.

かかるレーザービームの走査において、レーザービーム
・スポット(以下スポットという)の寸法は直径30μm
程度の大きさであり、スポットを5μm程度重なり合せ
(オーバラップ)ながらY方向に高速走査を行い、次い
で減速し、停止し、X方向に動いた後に反対方向に高速
走査をなす。X方向の位置ぎめ精度は前記したオーバラ
ップを確実に実現するため±1μmを必要とする一方
で、Y方向の走査はレーザーアニールのスループットを
上げるために400mm/sec程度の高速走査とする。減速に
おける加速度は10m/sec2程度であるが、レーザーアニー
ルのスループット向上のためにはこの減速運動を短かく
する必要がある。
In such a laser beam scanning, the laser beam spot (hereinafter referred to as spot) has a diameter of 30 μm.
The spot size is about 5 μm, and high-speed scanning is performed in the Y direction while overlapping (overlapping) the spots by about 5 μm, followed by deceleration, stop, and movement in the X direction, followed by high-speed scanning in the opposite direction. The positioning accuracy in the X direction requires ± 1 μm to surely realize the above-mentioned overlap, while the scanning in the Y direction is performed at a high speed of about 400 mm / sec in order to increase the throughput of laser annealing. The acceleration during deceleration is about 10 m / sec 2 , but this deceleration motion needs to be shortened to improve the throughput of laser annealing.

レーザーアニール発振器35とXYステージ32は従来例では
同一の架台31に固定されている。しかし、上記した高速
走査による振動がレーザー発振器35に伝わるために、レ
ーザーアニールの安定性が損なわれる問題がある。XYス
テージは一般に10kg程度の重量のもので、それの高速運
動による振動はかなりの程度のもので、レーザービーム
を導入する光学径が振動し、スポットがウエハに相対的
にゆれるのである。かかる問題を解決するについてレー
ザビーム発振器とXYステージを強固に固定することが提
案されたが、その場合レーザー発振器内の発振用ミラー
をも固定する必要があるが、そうなると、レーザー発振
のためのミラーの微調整ができなくなるので、その方法
では問題の解決にならないことが判明した。
The laser annealing oscillator 35 and the XY stage 32 are fixed to the same pedestal 31 in the conventional example. However, since the vibration due to the high-speed scanning described above is transmitted to the laser oscillator 35, there is a problem that the stability of laser annealing is impaired. The XY stage generally weighs about 10 kg, and the vibration due to its high-speed motion is considerable, and the optical diameter for introducing the laser beam vibrates, causing the spot to swing relative to the wafer. In order to solve such a problem, it was proposed to firmly fix the laser beam oscillator and the XY stage. In that case, it is necessary to fix the oscillation mirror in the laser oscillator. In that case, a mirror for laser oscillation is required. It was found that that method would not solve the problem as it would not be possible to fine-tune.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、レー
ザーアニール装置におけるXYステージの高速運動による
振動がレーザービームの光学系に影響を与えることのな
い構造を提供することを目的とする。
The present invention was created in view of the above points, and an object thereof is to provide a structure in which the vibration of the XY stage in the laser annealing apparatus due to the high-speed movement does not affect the optical system of the laser beam.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図と第2図は本発明実施例を示す図で、図中11は第
1架台、12は第2架台、13はばね、14はXYステージ、15
はホットチャック、16はウエハ、17はレンズ、18はレー
ザー発振器、19,20,21は第1,第2,第3のミラーである。
1 and 2 are views showing an embodiment of the present invention, in which 11 is a first mount, 12 is a second mount, 13 is a spring, 14 is an XY stage, and 15
Is a hot chuck, 16 is a wafer, 17 is a lens, 18 is a laser oscillator, and 19, 20 and 21 are first, second and third mirrors.

本発明においては、従来一つだけ設けられた架台に代え
て第1の架台11と第2の架台12とを設け、第2の架台12
は高速走査の向きであるY方向に可動な如くに構成し、
第1のミラー19と第2のミラー20とは第1の架台11に固
定し、第3のミラー21とレンズ17は第2の架台12に固定
する。第2架台はさらに、第1架台11に設けたガイドを
またがる形でX方向の動きをなし、その際に第2架台12
の左右方向と上下方向の振動はころ26と25によって抑制
される。
In the present invention, the first pedestal 11 and the second pedestal 12 are provided in place of the pedestal that is conventionally provided, and the second pedestal 12 is provided.
Is configured to be movable in the Y direction, which is the direction of high-speed scanning,
The first mirror 19 and the second mirror 20 are fixed to the first mount 11, and the third mirror 21 and the lens 17 are fixed to the second mount 12. The second mount 12 further moves in the X direction while straddling the guides provided on the first mount 11, and at that time, the second mount 12
The horizontal and vertical vibrations of the are suppressed by the rollers 26 and 25.

〔作用〕[Action]

上記の構造は、精密な位置ぎめ精度を必要とする軸(X
軸)と高速走査を行う軸(Y軸)が異なることに着目し
て考案されたもので、高速走査によるY方向の振動がレ
ーザー発振器18に伝わらないようにしたものである。
The above-mentioned structure requires the axis (X
It was devised by paying attention to the difference between the axis) and the axis for performing high-speed scanning (Y-axis) so that vibration in the Y direction due to high-speed scanning is not transmitted to the laser oscillator 18.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

再び第1図を参照すると、本発明においては、高速走査
の方向(Y軸)と、精密な位置ぎめ精度を必要とするが
短い距離だけ動けばよい方向(X軸)とが異なることに
着目して、XYステージをのせる架台すなわち第2の架台
は、レーザー発振器をのせる架台(第1の架台11)と2
つの架台を設けた。
Referring again to FIG. 1, in the present invention, it is noted that the direction of high speed scanning (Y axis) is different from the direction (X axis) which requires precise positioning accuracy but can be moved by a short distance. Then, the mount on which the XY stage is mounted, that is, the second mount, is the same as the mount on which the laser oscillator is mounted (the first mount 11) and the second mount.
I installed two mounts.

そして、第2架台12は第1架台11上に配置するだけでな
く、XYステージ14のY方向高速運動が減速し停止するま
での加速度による振動を吸収するために、Y方向に延在
する振動吸収部材例えばばね13を介して第2の架台に固
定される。
The second mount 12 is arranged not only on the first mount 11, but also in order to absorb the vibration due to the acceleration until the Y-direction high-speed motion of the XY stage 14 slows down and stops, so that the vibration extending in the Y-direction is absorbed. It is fixed to the second mount via an absorbing member such as a spring 13.

他方、ウエハに向けられるレーザービームを集束するレ
ンズ17と、レンズ17の直前のミラーすなわち第3のミラ
ー21は第2架台12に固定し、またレーザー発振器18と、
それから出されるレーザービームをミラー21に向けるた
めの第1のミラー19と第2のミラー20とは第1の架台に
固定する。レーザー発振器18は脚27によって第1架台11
に固定され、第1図において3つのミラーの固定手段は
図示されないが、いずれも通常の技術で第1と第2の架
台に固定する。
On the other hand, the lens 17 for focusing the laser beam directed to the wafer and the mirror immediately before the lens 17, that is, the third mirror 21, are fixed to the second mount 12, and the laser oscillator 18 is also provided.
The first mirror 19 and the second mirror 20 for directing the laser beam emitted therefrom to the mirror 21 are fixed to the first mount. The laser oscillator 18 is mounted on the first mount 11 by the legs 27.
The fixing means for the three mirrors is not shown in FIG. 1, but they are fixed to the first and second mounts by a normal technique.

第2のミラー20と第3のミラー21とは、第2のミラー20
から反射されるレーザービームがXYステージ14のY方向
運動方向に平行になるよう配置する。
The second mirror 20 and the third mirror 21 are the second mirror 20
The laser beam reflected from is arranged so as to be parallel to the Y-direction movement direction of the XY stage 14.

操作において、レーザー発振器18をオンにしてレーザー
ビームを照射すると共にXYステージの運転を開始する。
XYステージ14がY方向高速運動をなし、次いで減速し、
停止してY方向に振動しそれに応じて第2の架台12がY
方向に振動したとしても、Y方向に平行に進行するレー
ザービーム22を反射する第3のミラー21とそれから反射
されるレーザービームを集束するレンズ17とは第2架台
12に固定されているので、第2架台12の上に配置された
ウエハ16に対しては、レーザービームの振動はゼロにな
り、ウエハに相対的なスポットのゆれは発生しない。
In operation, the laser oscillator 18 is turned on to irradiate the laser beam and start operation of the XY stage.
The XY stage 14 makes a high-speed movement in the Y direction, and then decelerates.
It stops and vibrates in the Y direction, and the second gantry 12 responds to the Y
The third mirror 21 for reflecting the laser beam 22 traveling in parallel to the Y direction and the lens 17 for focusing the laser beam reflected from the second mirror 21 are the second mount
Since it is fixed to 12, the vibration of the laser beam becomes zero for the wafer 16 placed on the second pedestal 12, so that the spot fluctuation relative to the wafer does not occur.

XYステージ14のX方向の動きの精度を高めるためには第
2図に示される手段を用いるもので、同図においてY方
向は図の左右方向、X方向は紙面に垂直な方向である。
In order to improve the accuracy of the movement of the XY stage 14 in the X direction, the means shown in FIG. 2 is used, in which the Y direction is the left-right direction of the figure and the X direction is the direction perpendicular to the paper surface.

第2架台12は、第1架台に固定されたガイド23をまたが
る形状で配置され、第2架台にはそれが第1架台11上を
Y方向に動きうるための一対のころ24(ころ24は第1図
にも示される)、第2架台のY方向動きにおいて上下方
向振動を抑制する上部ころ25およびX方向の振動を抑え
つつ第2架台12のY方向振動を抑制する1対側部ころ26
とが設けられている。
The second pedestal 12 is arranged so as to straddle the guide 23 fixed to the first pedestal, and the second pedestal 12 has a pair of rollers 24 (rollers 24 are (Also shown in FIG. 1), an upper roller 25 that suppresses vertical vibrations in the Y-direction movement of the second mount and a pair of side rollers that suppresses Y-direction vibrations of the second mount 12 while suppressing X-direction vibrations. 26
And are provided.

このころ25と側部ころ26によって、第2架台12はX方向
の動きにおいて上下、左右の振動なく高精度で動くこと
ができる。
The rollers 25 and the side rollers 26 enable the second pedestal 12 to move with high accuracy in the X-direction without vertical or horizontal vibration.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べてきたように本発明によれば、高速走査で高精
度のレーザーアニールが可能になり、信頼性を高めてス
ループットを向上させうる効果がある。
As described above, according to the present invention, high-precision laser annealing can be performed by high-speed scanning, and there is an effect that reliability can be improved and throughput can be improved.

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

第1図と第2図は本発明実施例断面図、 第3図は従来例断面図、 第4図はレーザービームの走査を示す平面図である。 第1図と第2図において、 11は第1の架台、 12は第2の架台、 13はばね、 14はXYステージ、 15はホットチャック、 16はウエハ、 17はレンズ、 18はレーザー発振器、 19は第1のミラー、 20は第2のミラー、 21は第3のミラー、 22はレーザービーム、 23はガイド、 24,25,26はころ、 27は脚である。 1 and 2 are sectional views of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a sectional view of a conventional example, and FIG. 4 is a plan view showing scanning with a laser beam. In FIGS. 1 and 2, 11 is a first mount, 12 is a second mount, 13 is a spring, 14 is an XY stage, 15 is a hot chuck, 16 is a wafer, 17 is a lens, 18 is a laser oscillator, 19 is a first mirror, 20 is a second mirror, 21 is a third mirror, 22 is a laser beam, 23 is a guide, 24, 25 and 26 are rollers, and 27 is a leg.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ウエハ(16)がのせられるホットチャック
(15)が固定されたXYステージ(14)、レーザービーム
(22)をウエハに向けて反射するミラー(21)、ミラー
(21)からのレーザービームを集束するレンズ(17)は
第2の架台(12)に固定し、 第2の架台(12)はころ(25,26)により上下方向とX
方向振動を抑制し、かつ、Y方向振動を制御可能な振動
吸収部材(13)を介して第1の架台(11)に固定され、 レーザー発振器(18)、レーザービームをミラー(21)
に照射するミラー(19,20)は第1架台(11)に固定さ
れ、 ミラー(20)からミラー(21)へ向かうレーザービーム
(22)はY方向にある如く配置されてなることを特徴と
するレーザーアニール装置。
1. An XY stage (14) having a fixed hot chuck (15) on which a wafer (16) is placed, a mirror (21) for reflecting a laser beam (22) toward the wafer, and a mirror (21) The lens (17) for focusing the laser beam is fixed to the second pedestal (12), and the second pedestal (12) is moved in the vertical direction and X by the rollers (25, 26).
The laser oscillator (18) and the laser beam are mirrored (21) fixed to the first frame (11) through a vibration absorbing member (13) capable of suppressing directional vibration and controlling Y-direction vibration.
The mirrors (19, 20) for irradiating the laser are fixed to the first frame (11), and the laser beam (22) traveling from the mirror (20) to the mirror (21) is arranged in the Y direction. Laser annealing equipment.
JP16190686A 1986-07-11 1986-07-11 Laser annealing device Expired - Lifetime JPH079891B2 (en)

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