(57)【要約】【課題】ストライプ形状のレーザー光を照射するレーザー照射において、最適なアライメントの方法を提供することによって、量産性に優れ、高い精度のレーザー処理を実現する。【解決手段】ストライプ状のレーザーを照射するレーザー処理方法であって、少なくとも１方向への平行移動および回転移動ができるステージ上に試料を配置し、モニターカメラで前記試料に設けられたアライメントマーカーを観測し、ステージを平行移動および回転移動させることによって、前記アライメントマーカーをモニターカメラに合わせ、前記モニターカメラとレーザー光の回転ずれを補正するだけステージを回転させることによって、前記試料のパターンと前記レーザーの照射面とを平行にし、前記試料に前記レーザー光を照射する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を移動させるためのステージと、前記ステージとは別に設けられた防振機能を有する物体上に設置されたレーザー光学装置とを有するレーザー処理装置。
【請求項２】
少なくとも１方向への平行移動および回転移動ができるステージ上に試料を配置し、少なくとも２つのモニターカメラで試料に設けられた少なくとも２つのアライメントマーカーを観測し、ステージを平行移動させ、また、回転移動させることによって、試料のアライメントマーカーをモニターカメラに合わせる工程と、前記工程後、モニターカメラとレーザー光の回転ずれを補正するだけステージを回転させる工程と、前記工程後、レーザー光を照射する工程と、を有することを特徴とするレーザ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼性および量産性に優れたレーザー処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子プロセスの低温化・大面積化に関して盛んに研究が進められている。特に、レーザースクライブ技術（高エネルギーのレーザー光を試料薄膜等に照射して、切断する技術）、レーザーアニール技術（高エネルギーのレーザー光を試料表面に照射して、表面近傍の結晶化等をおこなう技術）、レーザードーピング技術（高エネルギーのレーザー光を試料表面に照射して、不純物拡散等をおこなう技術）等のレーザー処理技術は究極の低温プロセス、大面積処理技術と注目されている。
【０００３】
しかしながら、現在のところ、実験室レベルでの研究が主体で、量産時における問題については多くは考慮されてこなかった。例えば、レーザー光照射中の試料の誤動作・微動を減らすための技術や、レーザー光を容易に目的とする箇所に照射するためのアライメント技術は開発されていなかった。
【０００４】
特に大面積処理には、試料を１軸方向に移動させて、ストライプ状のレーザー光を照射する方法が効率的である。これは、スポット状のレーザー光を走査させる場合に比べて、運動方向が１方向であるため、試料の移動が容易かつ簡便であることによる。しかし、量産性を向上させる上で、ステージの振動がレーザー装置に伝達し、レーザー出力が変動することが問題となっていたが、これといった解決方法は提示されてこなかった。また、このようなストライプ状のレーザー光を利用する場合には、試料のアライメント法に関してはこれまで大した考察がなされなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ステージの振動がレーザー装置に伝達しないようなレーザー処理装置の構造を提供し、また、最適なアライメントの方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
試料を移動するためのステージはステップモーターやサーボモーターを使用するために、その振動によって試料の位置がずれてしまうことが指摘されてきた。この点に関し、本発明では、レーザー発振装置およびレーザー光学系装置を試料が設置されるステージとは別の防振構造の装置（例えば、防振台や光学架台）上に設置し、また、ステージおよびその駆動機構は前記防振装置とは別の防振装置や床面上に設置するものである。
【０００７】
この結果、ステージの移動に伴う振動がレーザー光学系やレーザー発振装置に伝達することがなくなり、光軸のずれに伴うレーザー出力の変動がなくなる。レーザー光学系およびレーザー発振装置は、同じ防振装置上に設置されてもよいし、独立な防振装置上に設置されてもよい。
【０００８】
このようなレーザー処理装置の典型は図１に示される。図１においては、防振台１上にレーザー発振装置２、レーザー増幅装置３、レーザー光学装置４が配置され、光路にはミラー５〜８が設けられている。また、レーザー光学装置では、ガウス分布をした正方形に近い形状のレーザー光が、均一性に優れたストライプ状のレーザー光に加工されて出力される。そして、このレーザー光は長方形のミラー９によって試料に照射される。
【０００９】
このように、レーザー発振・増幅装置と光学装置が全て同じ防振台１上に設置されている。一方、試料１１はステージ（Ｘ−Ｙ−θ）１０上に設置され、これは、先の防振台とは別の台の上に設置される。なお、ステージはＸ軸およびＹ軸はＤＣサービモーターで、θ軸はステッピングモーター（パルスモーター）によって駆動される。
【００１０】
また、試料のアライメントは重要な技術であるが、特にレーザー光がストライプ状となると多くのミスアライメント要素が問題となる。特に、集積回路のように、試料のパターンとレーザー光との平行度が高度に要求される場合にはこれらを無視することはできない。
【００１１】
例えば、基板に対して、試料パターンがわずかに回転して形成されている場合がある。また、レーザー光の照射面と試料（ステージ）の移動方向がわずかに異なる場合もある。さらに、アライメント用のモニターカメラとレーザー光の照射面とが平行でない場合もある。
【００１２】
このようなミスアライメント要素において、最初のもの以外は、ずれが予めわかっているので、アライメント時に補正することが可能である。そこで、本発明では、最初に試料をモニターカメラで位置合わせし、ついで、予め分かっている補正をおこなうことによって、レーザー光線と試料との平行度を実現する。補正は試料ステージを回転させることによっておこなう。すなわち、本発明では、ステージは、試料を１方向に移動させるだけでなく、回転させる必要もある。以下に実施例を示し、より詳細に本発明を説明する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によって生産性に優れたレーザー処理が可能となった。特に本発明はストライプ状のレーザー光を試料に照射するレーザー処理装置において効果的であり、レーザースクライブ、レーザーアニール、レーザードーピングその他のレーザー処理装置において、正確な処理と高い量産性を達成することができた。このように本発明は工業上、有益なものと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図２は本実施例で使用したアライメントをおこなう装置の概略を示したものである。試料（基板）１４は、少なくとも１方向に平行移動でき、かつ、回転移動できるステージ１５上に設置された。また、試料１４乗にはアライメントマーカー１４が少なくとも２つ印刷等の手段によって形成されていた。このアライメントマーカーを少なくとも２つのモニターカメラ１３で合わせることによってアライメントをおこなった。なお、モニターカメラにはアーム１２が取り付けられており、試料のセット、リセットの際には、モニターカメラをアームに沿って移動させて、試料のセット、リセットに支障のないようにした。レーザーの照射面１７は長方形状でアライメントマーカーとほぼ平行になるように照射される。
【００１５】
図３には、本実施例では使用したレーザー処理装置の概念図を示した。レーザー発振装置１８は防振台２３、光学装置１９は光学架台２４にそれぞれ設置されている。また、ステージ２２は別な防振台２５上に設置されている。ステージはＹ軸およびθ軸の移動が可能で、Ｙ軸はＤＣサーボモーターによって、また、θ軸はパルスモーターによって駆動される。レーザー装置から発生したレーザー光２６は光学架台２４上に設けられたミラー２０やシリンドリカルレンズ２１を経由してステージ上の試料に照射された。このように、全ての装置が独立に防振装置上に設置されているため、外部の振動はもちろん、ステージの移動にともなう振動がレーザーの出力を変動させることは全くなかった。ちなみに、全ての装置を１つの防振台上に設置した場合には、ステージの移動に伴う振動がレーザー装置および光学装置に伝わり、レーザー出力の変動をもたらした。そのため、振動がおさまるまで（約２秒間）レーザー照射が不可能であり、生産性が低下した。
【００１６】
図４はアライメントの際に用いる物体を示す。試料（基板）３２上には、パターン３３が印刷されているが、このパターンは基板に対してずれて印刷されている場合がある。また、試料３２は基板ホルダー３０上に、ピン３１によって固定されるが、その位置も正確でない（平行度が正しくない）場合がある。このような理由から、パターン３３はレーザー照射面２８に対して、平行でないことがある。そこで、試料のアライメントマーカー３４をモニターカメラ２７で観察し、位置合わせをおこなうことによって、試料のパターンとレーザーの照射面を平行になるように修正する。しかし、ここで注意しなければならないことは、２つのモニターカメラを結ぶ直線もレーザーの照射面とは平行でない場合があることである。しかし、モニターカメラや基板ホルダー、ステージ２９の移動方向がレーザーの照射面となす角度は予め分かっているので、簡単に補正することができる。
【００１７】
図５にはアライメントの工程を示す。まず、図５（Ａ）に示すように、試料をステージ２９にそって移動させて、アライメントマーカーをほぼモニターカメラの直下に配置する。
【００１８】
そして、図５（Ｂ）に示すように、ステージを平行移動および回転移動させることによって、アライメントマーカーをモニターカメラのマーカーと平行になるようにする。本実施例でのステージは横方向への移動が不可能であるが、横方向への駆動が可能であれば、ステージを図の縦方向だけでなく、図の横方向に移動させてると、より位置合わせの精度を上げることができる。
【００１９】
このようにして位置合わせが終了したら、図５（Ｃ）のように、予め設定された角度だけステージを回転させる。ここで回転する角度には、モニターカメラやステージの移動方向がレーザー照射面となす角度が情報として含まれている。この回転角は予め駆動制御装置の記憶装置に記憶させておき、位置合わせ終了の指示があると同時に自動的に補正されるようにしておいてもよい。この工程によって、試料のパターンはレーザー照射面と平行となる。
【００２０】
その後は、図５（Ｄ）のように、試料を移動させて、レーザー照射の開始位置まで移動させる。このときの移動量は予め設定されたものを使用してもよいし、また、任意に設定してもよい。以上の工程を経ることによってアライメントが終了した。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のレーザー処理装置の概念図を示す。
【図２】本発明のレーザー処理装置におけるアライメント装置の概念図を示す。
【図３】実施例で用いられたレーザー処理装置の概念図を示す。
【図４】レーザー処理装置におけるアライメント工程で使用する物体の名称を示す。
【図５】実施例のアライメント工程を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１  光学架台
２  レーザー装置（発振段）
３  レーザー装置（増幅段）
４  ビーム成形光学系
５〜９  全反射ミラー
１０  試料ステージおよび駆動機構
１１  試料（基板）
【図１】
2007165919.tif 000003
【図２】
2007165919.tif 000004
【図３】
2007165919.tif 000005
【図４】
2007165919.tif 000006
【図５】
2007165919.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月17日(2007.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストライプ状のレーザーを照射するレーザー処理方法であって、
少なくとも１方向への平行移動および回転移動ができるステージ上に試料を配置し、
モニターカメラで前記試料に設けられたアライメントマーカーを観測し、ステージを平行移動および回転移動させることによって、前記アライメントマーカーをモニターカメラに合わせ、
前記モニターカメラとレーザー光の回転ずれを補正するだけステージを回転させることによって、前記試料のパターンと前記レーザーの照射面とを平行にし、
前記試料に前記レーザー光を照射することを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項２】
ストライプ状のレーザーを照射する半導体素子の作製方法であって、
少なくとも１方向への平行移動および回転移動ができるステージ上に試料を配置し、
モニターカメラで前記試料に設けられたアライメントマーカーを観測し、ステージを平行移動および回転移動させることによって、前記アライメントマーカーをモニターカメラに合わせ、
前記モニターカメラとレーザー光の回転ずれを補正するだけステージを回転させることによって、前記試料のパターンと前記レーザーの照射面とを平行にし、
前記試料に前記レーザー光を照射することを特徴とする半導体素子の作製方法。