特許 6560198 レーザアニール装置、レーザアニール処理用連続搬送路およびレーザアニール処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6560198

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】レーザアニール装置、レーザアニール処理用連続搬送路およびレーザアニール処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/268 20060101AFI20190805BHJP

   H01L 21/20 20060101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/268 G

   H01L21/20

   H01L21/268 F

【請求項の数】14

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-519233(P2016-519233)

(86)(22)【出願日】2015年5月8日

(86)【国際出願番号】JP2015063344

(87)【国際公開番号】WO2015174347

(87)【国際公開日】20151119

【審査請求日】2017年5月12日

(31)【優先権主張番号】特願2014-99085(P2014-99085)

(32)【優先日】2014年5月12日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100091926

【弁理士】

【氏名又は名称】横井 幸喜

(72)【発明者】

【氏名】谷川 貞夫

(72)【発明者】

【氏名】澤井 美喜

【審査官】 桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１５３２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１７１９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２１７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５４６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２９５８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６３１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１９２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７９６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１０１６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２６８

Ｈ０１Ｌ ２１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理体にレーザ光を照射してアニール処理をするレーザアニール装置において、
前記被処理体を一つの所定の搬送方向に、同時期に複数個を前記搬送方向に平行に並べて連続的に搬送可能な連続搬送路と、
前記連続搬送路で搬送される前記被処理体に、照射プロセス以外でも連続して発振する前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を備え、
前記連続搬送路が、前記被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段の両側にあって前記支持手段で支持された前記被処理体をさらに支持して搬送方向に沿って移動させるとともに前記両側における支持位置の昇降調整が可能な昇降部を有する移動手段とを有し、
前記支持手段が、ガスの上方吹き出しによって前記被処理体を浮上させて支持するガス浮上手段であることを特徴とするレーザアニール装置。

【請求項2】

前記レーザ光が照射される処理室と、
前記連続搬送路の上流側に位置して前記処理室に設けられた搬入口と、
前記連続搬送路の下流側に位置して前記処理室に設けられた搬出口と、を備え、
前記搬入口から前記搬出口に亘って前記連続搬送路が位置していることを特徴とする請求項１記載のレーザアニール装置。

【請求項3】

前記連続搬送路は、前記被処理体に前記レーザ光が照射されつつ前記被処理体が搬送される照射領域搬送路と、前記照射領域搬送路の上流側および下流側に位置する搬出入搬送路とを、有し、
前記搬出入搬送路は、前記照射領域搬送路の搬送速度よりも大きい搬送速度で前記被処理体の搬送が可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザアニール装置。

【請求項4】

前記搬出入搬送路は、搬送速度が可変であることを特徴とする請求項３記載のレーザアニール装置。

【請求項5】

前記搬出入搬送路は、少なくとも、前記照射領域搬送路と同じ搬送速度と該搬送速度よりも大きい搬送速度とで搬送可能であることを特徴とする請求項４記載のレーザアニール装置。

【請求項6】

前記ガス浮上手段が、前記ガスとして不活性ガスを用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザアニール装置。

【請求項7】

前記移動手段は、前記被処理体を前記連続搬送路の下流側に搬送した後、前記連続搬送路の上流側に復帰移動が可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザアニール装置。

【請求項8】

前記連続搬送路にあって前記レーザ光が照射される前記被処理体の表面領域を少なくとも覆う局所ガスを噴射する局所ガスシール部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザアニール装置。

【請求項9】

前記局所ガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項８記載のレーザアニール装置。

【請求項10】

前記局所ガスを除く雰囲気が空気であることを特徴とする請求項８または９に記載のレーザアニール装置。

【請求項11】

被処理体を一つの所定の搬送方向に、同時期に複数個を前記搬送方向に平行に並べて連続的に搬送可能なレーザアニール処理を行う連続搬送路であって、
前記連続搬送路の一部であって連続搬送路の上流側に被処理体を搬入して搬送する搬入搬送路と、
前記連続搬送路の一部であって、前記搬入搬送路の下流側で前記搬入搬送路を経た複数個の前記被処理体を搬送しつつ前記被処理体に、照射プロセス以外でも連続して発振するレーザ光を照射してアニール処理を行う照射領域搬送路と、
前記連続搬送路の一部であって、前記照射領域搬送路の下流側で前記アニール処理を経た前記被処理体を搬送しつつ搬出する搬出搬送路と、を有し、
前記連続搬送路は、少なくとも照射領域搬送路において、支持手段によるガスの上方吹き出しによって前記被処理体を浮上させつつ前記支持手段の両側にあって前記支持手段で支持された前記被処理体をさらに支持して、前記両側における支持位置の昇降調整が可能な昇降部を有する移動手段によって搬送方向に沿って移動させることを特徴とするレーザアニール処理用連続搬送路。

【請求項12】

前記搬入搬送路および前記搬出搬送路における搬送速度を、前記アニール処理搬送路における搬送速度よりも大きくして前記被処理体を搬送可能であることを特徴とする請求項１１記載のレーザアニール処理用連続搬送路。

【請求項13】

複数個の被処理体を一つの所定の搬送方向に同時期に前記搬送方向に平行に並べて連続的に搬送する連続搬送路によって被処理体搬送しつつ前記被処理体にレーザ光を照射してアニール処理を行うレーザアニール処理方法であって、
前記連続搬送路の一部であって連続搬送路の上流側に被処理体を搬入して搬送する搬入搬送工程と、
前記連続搬送路の一部であって、前記搬入搬送工程が行われた連続搬送路の下流側で、前記被処理体を搬送しつつ、照射プロセス以外でも連続して発振する前記レーザ光を照射してアニール処理を行うアニール処理工程と、
前記連続搬送路の一部であって、前記アニール処理が行われた連続搬送路の下流側で、前記被処理体を搬送しつつ搬出する搬出搬送工程と、を有し、
前記連続搬送路は、前記各工程のうち、少なくとも前記アニール処理工程で、支持手段によるガスの上方吹き出しによって前記被処理体を浮上させつつ前記支持手段の両側にあって前記支持手段で支持された前記被処理体をさらに支持しつつ前記両側における支持位置の昇降調整が可能な昇降部を有する移動手段によって搬送方向に沿って移動させることを特徴とするレーザアニール処理方法。

【請求項14】

前記搬入搬送工程および前記搬出搬送工程における前記連続搬送路の搬送速度を、前記アニール処理工程における前記連続搬送路の搬送速度よりも大きくして搬送可能であることを特徴とする請求項１３記載のレーザアニール処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、被処理体にレーザ光を照射してアニール処理をするレーザアニール装置、レーザアニール処理用連続搬送路およびレーザアニール処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

被処理体のアニール処理においては、例えば、シリコン基板やガラス基板などに設けられたアモルファス半導体にレーザ光を照射して結晶化したり、多結晶の半導体にレーザ光を照射して単結晶化したり、半導体にレーザ光を照射して改質したり、不純物の活性化や安定化をしたりするアニール処理が行われている。
なお、アニール処理の目的は上記に限定されるものではなく、被処理体にレーザ光を照射して熱処理を行う全ての処理が含まれる。

【0003】

アニール処理を行うレーザアニール装置は、図１０に示すように、処理室３０内にステージ３１が走査方向に沿って往復移動（Ｘ軸方向）可能に配置されている。この例では、窒素ガスによる浮上移動によってステージ３１がＸ方向に移動することができる。また、処理室３０内は、プロセスに際し窒素ガス雰囲気に調整され、レーザの照射位置には、酸素濃度をさらに低めた窒素ガスを被処理体周辺に噴出してシールドするシール部３４を有している。

【0004】

アニール処理の際には、図１１のフロー図に示すように、処理室３０の近傍に、基板上に半導体膜を形成した板状の被処理体１００を準備し、処理室３０に設けたゲート３５側にステージ３１を移動させてゲート３５を通して処理室３０内に被処理体１００を搬入し、ステージ３１上に被処理体１００を載せる。この後、ゲート３５は閉じられて処理室３０内を窒素ガス雰囲気に維持する。ステージ３１の移動に伴って被処理体１００を移動させ、その被処理体１００の半導体膜にレーザ光４２を照射することで、レーザ光４２を相対的に走査しつつ被処理体１００に照射してアニール処理をする。また、ステージ３１をＸ軸と直交する方向（Ｙ軸方向）や、ステージ３１を回転（θ軸回転）させることで、被処理体１００の処理性を高めるようにしたものもある。

【0005】

当該被処理体１００の全面にアニール処理を行うと、ステージ３１を搬入位置にまで戻し、ゲート３５を明けて処理室３０内からアニール処理した被処理体１００を取り出して、所定位置にまで移動させる。次いで、処理室３０の近傍に、アニール処理がされていない新たな被処理体１００を準備し、上記と同様の処理を繰り返し行う。

【0006】

なお、上記装置では、搬入、搬出のゲートを一つ有するものについて説明したが、処理室の対向壁にそれぞれ搬入用のゲートと、搬出用のゲートとを設けた装置も知られている（例えば特許文献１参照）。この装置では、アニール処理を完了した半導体基板は、搬出用のゲートから取り出すことができる。ただし、次の被処理体を搬入する際には、ステージを搬入側に移動させ、搬入側のゲートから新たな被処理体を搬入している。
上記のように、従来のレーザアニール装置では、搬入口より１枚の被処理体を装置内に搬入し、アニール処理後、搬出口（たいていの場合、搬入口と同一）から搬出している（バッチ処理）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平０９−１３９３５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記したように、被処理体のアニール処理は、被処理体毎のバッチ処理として行われている。これは、被処理体の移動が、被処理体を保持したステージの移動とともに行なわれていることに起因しており、装置の構造により決定されている。この場合、搬入・搬出を含めた被処理体の処理を完了することが、次の被処理体の処理を開始する条件となる。したがって、搬入出にかかる時間、装置内を搬送する時間は、被処理体毎に必要となる。
搬入出時間・搬送時間は、プロセスとは無関係であり、タクトタイム向上の観点から、できるだけ削減することが求められる。この搬入出時間・搬送時間は、装置によって異なるが、数十秒以上となり、プロセス時間に対し、数分の一の時間を要し、生産効率を低下させる原因になっている。

【0009】

本願発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、プロセス処理時間以外の時間をできるだけ少なくして、生産効率を高めることができるレーザアニール装置、レーザアニール処理用連続搬送路およびレーザアニール処理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】

【0010】

本発明のレーザアニール装置のうち、第１の本発明は、被処理体にレーザ光を照射してアニール処理をするレーザアニール装置において、
前記被処理体を一つの所定の搬送方向に、同時期に複数個を前記搬送方向に平行に並べて連続的に搬送可能な連続搬送路と、
前記連続搬送路で搬送される前記被処理体に、照射プロセス以外でも連続して発振する前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を備え、
前記連続搬送路が、前記被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段の両側にあって前記支持手段で支持された前記被処理体をさらに支持して搬送方向に沿って移動させるとともに前記両側における支持位置の昇降調整が可能な昇降部を有する移動手段とを有し、
前記支持手段が、ガスの上方吹き出しによって前記被処理体を浮上させて支持するガス浮上手段であることを特徴とする。

【0011】

上記本発明によれば、連続搬送路によって搬送される被処理体に対し、レーザ光を照射してアニール処理を行うことができる。処理された被処理体は、次の被処理体の搬入作業に支障が生ずることなく搬出することができる。
また、上記本発明では、被処理体を支持する手段と被処理体を移動させる手段とを別の構成とすることで、連続搬送時の被処理体の安定支持と平坦性の確保が容易になり、レーザ光を照射した際の焦点深度が適正に維持され、良好なアニール性を確保することができる。
上記本発明によれば、ガスの上方吹き出しによって前記被処理体を浮上させて支持することにより半導体基板の姿勢制御が容易になり、半導体基板の安定保持を損なうことなく移動することができる。

【0012】

第２の本発明のレーザアニール装置は、前記第１の本発明において、前記レーザ光が照射される処理室と、前記連続搬送路の上流側に位置して前記処理室に設けられた搬入口と、前記連続搬送路の下流側に位置して前記処理室に設けられた搬出口と、を備え、前記搬入口から前記搬出口に亘って前記連続搬送路が位置していることを特徴とする。

【0013】

上記本発明では、搬入や搬出と独立した処理室内の連続搬送路によって被処理体を連続搬送することができ、被処理体の安定支持が容易になり、良好なアニール性を確保することができる。

【0014】

第３の本発明のレーザアニール装置は、前記第１または第２の本発明において、前記連続搬送路は、前記被処理体に前記レーザ光が照射されつつ前記被処理体が搬送される照射領域搬送路と、前記照射領域搬送路の上流側および下流側に位置する搬出入搬送路とを、有し、
前記搬出入搬送路は、前記照射領域搬送路の搬送速度よりも大きい搬送速度で前記被処理体の搬送が可能であることを特徴とする。

【0015】

上記本発明によれば、アニールプロセス以外の搬送をより高速で行うことで搬入、搬出作業をプロセス時の搬送速度に制限されることなく実行することができ、作業性が改善される。

【0016】

第４の本発明のレーザアニール装置は、前記第３の本発明において、前記搬出入搬送路は、搬送速度が可変であることを特徴とする

【0017】

上記本発明によれば、搬送時期によって搬送速度を変えることでより効率的な作業が可能になる。

【0018】

第５の本発明のレーザアニール装置は、前記第４の本発明において、前記搬出入搬送路は、少なくとも、前記照射領域搬送路と同じ搬送速度と該搬送速度よりも大きい搬送速度とで搬送可能であることを特徴とする

【0019】

上記本発明によれば、プロセス時の搬送速度に合わせる必要がある時期ではこの搬送速度での搬送を可能にし、その他の時期の搬送では高速の搬送をすることができる。

【0024】

第６の本発明のレーザアニール装置は、前記第１〜第５の本発明のいずれかにおいて、前記ガス浮上手段が、前記ガスとして不活性ガスを用いることを特徴とする。

【0025】

上記本発明によれば、被処理体のガス浮上とともに、吹き出された不活性ガスによって被処理体の照射領域を不活性な雰囲気に維持する効果を増長させることができる。

【0026】

第７の本発明のレーザアニール装置は、前記第１〜第６の本発明のいずれかにおいて、 前記移動手段は、前記被処理体を前記連続搬送路の下流側に搬送した後、前記連続搬送路の上流側に復帰移動が可能であることを特徴とする。

【0027】

上記本発明によれば、移動手段が復帰移動することで、被処理体の連続搬送を可能にする。この際に、移動手段の復帰移動を被処理体の搬送速度よりも大きくすることで、被処理体間の間隔を小さくして生産効率を向上させることができる。
なお、移動手段の復帰移動は、環状に移動させて復帰させるものでもよく、また、往復動によって移動させるものであってもよく、移動形態は特に限定されるものではない。

【0028】

第８の本発明のレーザアニール装置は、前記第１〜第７の本発明のいずれかにおいて、前記連続搬送路にあって前記レーザ光が照射される前記被処理体の表面領域を少なくとも覆う局所ガスを噴射する局所ガスシール部を有することを特徴とする。

【0029】

第９の本発明のレーザアニール装置は、前記第８の本発明において、前記局所ガスが不活性ガスであることを特徴とする。

【0030】

上記各本発明によれば、レーザ光が照射される領域またはその周囲を清浄な環境に置くことができ、処理室全体に対する環境制御を容易にする。

【0031】

第１０の本発明のレーザアニール装置は、前記第８または第９の本発明において、前記局所ガスを除く雰囲気が空気であることを特徴とする。

【0032】

上記本発明によれば、雰囲気を容易かつ安価に調整することができる。

【0033】

第１１の本発明のレーザアニール処理用連続搬送路は、被処理体を一つの所定の搬送方向に、同時期に複数個を前記搬送方向に平行に並べて連続的に搬送可能なレーザアニール処理を行う連続搬送路であって、
前記連続搬送路の一部であって連続搬送路の上流側に被処理体を搬入して搬送する搬入搬送路と、
前記連続搬送路の一部であって、前記搬入搬送路の下流側で前記搬入搬送路を経た複数個の前記被処理体を搬送しつつ前記被処理体に、照射プロセス以外でも連続して発振するレーザ光を照射してアニール処理を行う照射領域搬送路と、
前記連続搬送路の一部であって、前記照射領域搬送路の下流側で前記アニール処理を経た前記被処理体を搬送しつつ搬出する搬出搬送路と、を有し、
前記連続搬送路は、少なくとも照射領域搬送路において、支持手段によるガスの上方吹き出しによって前記被処理体を浮上させつつ前記支持手段の両側にあって前記支持手段で支持された前記被処理体をさらに支持して、前記両側における支持位置の昇降調整が可能な昇降部を有する移動手段によって搬送方向に沿って移動させることを特徴とする。

【0034】

第１２の本発明のレーザアニール処理用連続搬送路は、前記第１１の本発明において、前記搬入搬送路および前記搬出搬送路における搬送速度を、前記アニール処理搬送路における搬送速度よりも大きくして前記被処理体を搬送可能であることを特徴とする。

【0037】

第１３の本発明のレーザアニール処理方法は、複数個の被処理体を一つの所定の搬送方向に同時期に前記搬送方向に平行に並べて連続的に搬送する連続搬送路によって被処理体搬送しつつ前記被処理体にレーザ光を照射してアニール処理を行うレーザアニール処理方法であって、
前記連続搬送路の一部であって連続搬送路の上流側に被処理体を搬入して搬送する搬入搬送工程と、
前記連続搬送路の一部であって、前記搬入搬送工程が行われた連続搬送路の下流側で、前記被処理体を搬送しつつ、照射プロセス以外でも連続して発振する前記レーザ光を照射してアニール処理を行うアニール処理工程と、
前記連続搬送路の一部であって、前記アニール処理が行われた連続搬送路の下流側で、前記被処理体を搬送しつつ搬出する搬出搬送工程と、を有し、
前記連続搬送路は、前記各工程のうち、少なくとも前記アニール処理工程で、支持手段によるガスの上方吹き出しによって前記被処理体を浮上させつつ前記支持手段の両側にあって前記支持手段で支持された前記被処理体をさらに支持しつつ前記両側における支持位置の昇降調整が可能な昇降部を有する移動手段によって搬送方向に沿って移動させることを特徴とする。

【0038】

第１４の本発明のレーザアニール処理方法は、前記第１８の本発明において、前記搬入搬送工程および前記搬出搬送工程における前記連続搬送路の搬送速度を、前記アニール処理工程における前記連続搬送路の搬送速度よりも大きくして搬送可能であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0040】

上記本発明によれば、被処理体のアニール処理プロセス以外の時間を極力小さくして、生産性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本発明の一実施形態におけるレーザアニール装置の概略を示す正面断面図である。

【図2】同じく、処理室内の平面概略図（Ａ図）および一部を拡大した正面図（Ｂ図）である。

【図3】同じく、レーザアニール処理のフロー図である。

【図4】同じく、吸着部の動作を詳細に示したフロー図である。

【図5】同じく、プロセス時の斜視図である。

【図6】従来例における、動作時のレーザ発振と搬出入のタイムチャートを示す図である。

【図7】本発明の一実施形態における、動作時のレーザ発振と搬出入のタイムチャートを示す図である。

【図8】本発明の他の実施形態におけるプロセス時の斜視図である。

【図9】本発明のさらに他の実施形態における平面図および側面図を示す図である。

【図10】従来のレーザアニール装置の動作を説明する図である。

【図11】同じく、レーザアニール処理のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、レーザアニール装置の概略を示すものであり、（Ａ）図では、処理室を拡大して示し、（Ｂ）図では、システム全体の概略を示している。この実施形態では、被処理体１００として、ガラス基板上に半導体膜が形成されたものを処理対象とする。

【0043】

処理室１は、図１に示すように、直方体形状の壁部を有し、長尺方向の対向壁に搬入口１ａ（図示左側）と搬出口１ｂ（図示右側）とがそれぞれ設けられている。搬入口１ａ、搬出口１ｂは、開放したものでもよく、また、開閉可能な構成とすることができる。開閉可能な構成としては簡易な封止構造とすることも可能である。なお、搬入口と搬出口は、連続搬送路の一定の搬送方向に沿って有するものであればよく、設置位置が特定のものに限定されるものではない。

【0044】

処理室１内には、搬入口１ａ内側から搬出１ｂ内側にかけて連続搬送路２が設けられている。連続搬送路２にはガス浮上装置２０が配置されている。ガス浮上装置２０は、下方から上方に向けてガスを噴出し、上方の被処理体１００を浮上支持するものであり、本発明のガス浮上手段、すなわち支持手段に相当する。
なお、ガス浮上装置２０は、図示しない噴出位置を複数有することで被処理体１００の姿勢、たわみなどを調整することができる。

【0045】

また、ガス浮上装置２０の両側には、図２に示すように、長手方向に沿ってガイド２８、２９が配置されており、ガイド２８、２９には、ガイドに沿ってそれぞれ移動可能なスライド部２１、２５が設けられている。スライド部２１、２５は、その位置に応じて移動速度を変更することができる。スライド部２１、２５上には、長手方向に位置を変えて上下に位置調整が可能な複数の昇降部２２、２６が設けられている。この例では、各スライド部２１、２５にそれぞれ２つの昇降部２２、２２および昇降部２６、２６を有している。複数の昇降部２２、２２または昇降部２６、２６では、互いの上昇位置を変えて被処理体１００の支持状態を調整できるようにしてもよい。

【0046】

昇降部２２、２６上には吸着部２３、２７を有しており、ガス浮上装置２０で浮上している被処理体１００を吸着する。ガイド２８、スライド部２１、昇降部２２、吸着部２３およびガイド２９、スライド部２５、昇降部２６、吸着部２７は、これらが協働して本発明の移動手段を構成する。
上記におけるガス浮上装置２０と、ガイド２８、スライド部２１、昇降部２２、吸着部２３およびガイド２９、スライド部２５、昇降部２６、吸着部２７は、本発明の連続搬送路２を構成している。

【0047】

なお、この実施形態では、連続搬送路２が処理室１内に亘って設けられているものとして説明したが、処理室１外に連続搬送路２が伸長しているものであってもよい。また、処理室１が本発明として必須とされるものではない。

【0048】

処理室１の外部には、図１に示すように、レーザ光を出力するレーザ光源４０を有している。本発明としてはレーザ光の種別は特に限定されるものではなく、また、連続波、パルス波のいずれであってもよい。レーザ光の光路には、ミラー、レンズなどにより構成される光学系部材４１が配置されており、この例ではラインビーム形状としたレーザ光４２が処理室１内に導入されて連続搬送路２上の被処理体１００に照射される。レーザ光源４０、光学系部材４１は、本発明のレーザ光照射手段を構成する。

【0049】

なお、連続搬送路２では、搬送に際し、被処理体１００の搬送方向先端がレーザ光４２の照射位置に至る位置から、被処理体の１００の搬送方向後端がレーザ光４２の照射位置から抜ける直前の位置までが照射領域になっており、図１に示すように、この間の連続搬送路２の一部が照射領域搬送路２ｂを構成する。照射領域搬送路２ｂの上流側にある連続搬送路２の一部が搬入搬送路２ａを構成し、照射領域搬送路２ｂの下流側にある連続搬送路２の一部が搬出搬送路２ｃを構成している。なお図１では、図示左側の境界線は、被処理体１００の後端側が基準になり、図示右側の境界線は、被処理体１００の先端側が基準になる。なお、照射領域搬送路は、上記の搬送路の範囲を少なくとも含むものとし、これよりも広い搬送路の範囲を照射領域搬送路としてもよい。

【0050】

照射領域搬送路２ｂでは、プロセス処理における搬送速度で被処理体１００が移動する必要があり、前記した移動手段は、プロセス処理における走査速度に応じた搬送速度で移動する。なお、レーザ光４２の照射位置を変更できる構成の場合、移動手段による搬送速度は、レーザ光４２の照射位置を含めてレーザ光４２が相対的に走査速度で移動するように搬送速度を決定する。
搬入搬送路２ａおよび搬出搬送路２ｃでは、照射領域搬送路２ｂよりも高速に被処理体１００が移動することができ、この間で前記移動手段を相対的に高速で移動させることができる。なお、搬入搬送路２ａおよび搬出搬送路２ｃでは、照射領域搬送路２ｂに近接する範囲では、搬送間隔の調整またはレーザ光の照射に備えるなどのために、照射領域搬送路２ｂと同じ速度で被処理体１００を搬送するようにしてもよい。

【0051】

さらに、レーザアニール装置１には、図１Ｂに示すように、処理室１の搬入口１ａ側に連通するように搬入室１０が隣接されており、搬入室１０の室内は、密閉可能になっている。搬入室１０では、アニール処理前の複数の被処理体１００が収容される収容室１１と、収容室１１から取り出された被処理体１００を洗浄する洗浄部１２と、洗浄部１２で洗浄された被処理体１００を搬入口１ａを通して処理室１に所定間隔を置いて連続して搬入可能な搬入装置１３とを有している。被処理体１００を搬入する際の所定間隔は、先行する被処理体１００と重ならず、搬入に際し干渉しないものであればよく、特定の範囲に限定されるものではない。また、半導体基板同士で所定間隔を異なるものにしてもよい。
上記収容室１１の収容方法は特に限定されるものではなく、縦置き、横置き等適宜の方法で被処理体１００を収容できればよい。洗浄部は、バッチ式、枚葉式のいずれでもよく、洗浄方法はウェット洗浄、ドライ洗浄またはこれらの複合したいずれでもよい。

【0052】

さらに、処理室１の搬出口１ｂ側に搬出室１５が隣接されており、搬出室１５の室内は、搬出口１ｂに連通して密閉可能になっている。
搬出室１５内には、処理室１の連続搬送路からアニール処理済みの被処理体１００を連続して取り出す搬出装置１４が設置されている。

【0053】

また、処理室１内には、処理室１外部から空気を取り入れて処理室１内に空気を吹き出す空気送出部４、５がそれぞれ搬入口１ａ、搬出口１ｂに近接して設けられている。
さらに、レーザ光４２が照射される領域の上方には、レーザ光照射領域及びその周囲を覆う局所ガスを下方に噴射する局所ガスシール部３を有している。なお、局所ガスの噴射領域は、少なくともレーザ光が照射される領域を含むことを前提にして、適宜の範囲を定めることができる。

【0054】

なお、この例では、局所ガスとして不活性ガス、例えば窒素ガスが用いられている。また、レーザ光４２は、局所ガスシール部３内を通過して被処理体１００に照射される。
また、ガス浮上装置２０では、少なくとも局所ガスシール部３と同等の範囲では、浮上ガスとして不活性ガス、例えば窒素ガスを用いるのが望ましい。この範囲以外では、浮上ガスして安価な空気などを用いるようにしてもよい。

【0055】

次に、上記レーザアニール装置を用いたレーザアニール処理について図１〜４を参照しつつ説明する。
収容室１１内には複数の被処理体１００が収容されて供給可能になっている。なお、収容室１１には、レーザアニール処理中に新たな被処理体１００を補充できるようにしてもよい。なお、図３、４では、処理室に順次搬入される被処理体を区別するため、搬入順に被処理体１００ａ、１００ｂ、１００ｃで表示している。

【0056】

収容室１１内の被処理体１００は、洗浄部１２においてバッチ式または枚葉式によってウェットまたはドライでの洗浄が行われる。処理室１では、連続搬送路２において、ガス浮上装置２０でガス噴射またはガス噴射の準備が行われ、スライド部２１、スライド部２５の少なくとも一方をガイド２８またはガイド２９に沿って搬入口１ａ側に移動させておく。
一方、レーザ光源４０では、レーザ光を出力し、光学系部材４１によってラインビームを生成する。待機状態では、レーザ光４２は、光学系部材４１内の一部部材によって処理室１内にビームを照射しないで、処理室外の適宜箇所に退避させる。

【0057】

先ず、図３で、被処理体１００ａ、１００ｂの移動を簡略に説明する。

【0058】

搬入室１０では、洗浄部１２で洗浄された被処理体１００ａを搬入口１ａから処理室１内に搬入し、連続搬送路２の搬入搬送路２ａによって相対的に高速に搬送する。被処理体１００がレーザ光４２の照射領域に達すると、連続搬送路２の照射領域搬送路２ｂによって被処理体１００が所定の搬送速度（比較的低速）で搬送されつつ処理室１内に導入されたレーザ光４２が表面に照射される。被処理体１００ａが照射領域を通過することで、被処理体１００ａに対しレーザ光４２が相対的に走査されて、被処理体１００ａの所定の領域がアニール処理される。アニール処理された被処理体１００は、照射領域搬送路２ｂを抜けて連続搬送路２の搬出搬送路２ｃによって相対的に高速で搬出口１ｂ近傍にまで搬送され、搬出装置１４によって直ちに処理室１から搬出室１５に搬出される。

【0059】

また、上記プロセスに際し、次の被処理体１００ｂが被処理体１００ａのアニール処理中に処理室１内に搬入されて搬入搬送路２ａで高速に搬送され、被処理体１００ａと所定の間隔を有して照射領域搬送路２ｂに至る。被処理体１００ｂは、照射領域搬送路２ｂで前記と同様に所定の速度で搬送されつつアニール処理される。アニール処理が終了すると、上記と同様に、搬出搬送路２ｃを通して相対的に高速に搬送され、搬出装置１４によって処理室１から搬出室１５に搬出される。図には示していないが、以降同様にして新たな半導体基板を処理室１内に搬入して連続した処理を行うことが可能になる。

【0060】

次に、連続搬送路２における動作を図２および図４に基づいて説明する。
初期状態では、ガイド２８、２９に沿ってスライド部２１、２５は、搬入口１ａ側の初期位置に位置している。被処理体１００ａに対しては、ガイド２８側の移動手段が動作するものとして説明する。

【0061】

被処理体１００ａが処理室１に搬入されると、昇降部２２が適宜位置に上昇し、吸着部２３によって被処理体１００ａの裏面側を吸着する。スライド部２１では、吸着部２３によって被処理体１００ａの吸着がなされると、予め定めた速度で搬出口１ｂ側に移動する。これにより被処理体１００ａが連続搬送路２に沿って移動する。移動速度は、搬入搬送路２ａおよび搬出搬送路２ｃでは比較的高速に移動し、照射領域搬送路２ｂでは、プロセス時の走査速度に応じて比較的低速に移動する。

【0062】

被処理体１００ａは、照射領域搬送路２ｂでレーザ光４２が相対的に走査されつつ照射され、被処理体１００ａの必要領域がアニール処理される。アニール処理された後の被処理体１００ａは、連続搬送路２によって搬出口１ｂ近傍にまで搬送されると、吸着部２３による吸着を解除し、昇降部２２を下降させる。被処理体１００ａは、上記したように搬出装置１４によって直ちに処理室１から搬出室１５に搬出される。

【0063】

この際に、スライド部２１は、ガイド２８に沿って搬入口１ａ側の初期位置に往復動によって復帰移動し、後の半導体基板の保持に用いられる。復帰移動に際しての移動速度は、被処理体を搬送する際の速度よりも高速に移動させて次の被処理体に備える。

【0064】

なお、これら一連の動作の際に、次の被処理体１００ｂが処理室１内に搬入されると、ガス浮上装置２０で空気浮上されるとともに、スライド部２５上の昇降部２６を適宜高さに昇降させ、吸着部２７によって、被処理体１００ｂを裏面側から吸着し、片持ち状態にする。スライド部２５では、吸着部２７によって被処理体１００ｂの吸着がなされると、上記と同様に予め定めた速度で搬出口１ｂ側に移動させる。これにより被処理体１００ｂが連続搬送路２に沿って移動し、レーザ光４２によってアニール処理される。アニール処理された被処理体１００ｂは、連続搬送路２によって搬出口１ｂ近傍にまで搬送され、吸着部２７による吸着を解除し、昇降部２６を下降させてて搬出装置１４によって直ちに処理室１から搬出室１５に搬出される。
スライド部２５は、ガイド２９に沿って搬入口１ａ側の初期位置に往復動によって復帰移動し、後の被処理体の保持に用いられる。復帰移動に際しての移動速度は、被処理体を搬送する際の速度よりも高速に移動させて次の被処理体に備える。

【0065】

次の被処理体は、処理室１内に搬入された後、スライド部２１側の吸着部２３で吸着されて搬出口１ｂ側に搬送される。上記手順を繰り返すことで、図５に示すように、被処理体１００ａ、１００ｂを連続的に処理室内に搬入して、アニール処理、搬出処理を行うことができる。
上記各動作は、図示しない制御部によって制御することができ、搬入装置、搬出装置と移動手段とを同期させつつ制御部によって動作を制御することができる。制御部は、ＣＰＵとこれに所定動作を実行させるプログラム、動作パラメータを記憶した記憶部などによって構成することができる。
従来、アニール処理に対し、半導体基板の搬入、搬出に要する時間はアニール処理の時間の約１／４である。本件実施形態では、搬入、搬出に要する時間をほぼゼロにすることで生産性は約２５％向上することになる。
上記のように、移動手段を複数設け、それぞれが時期を異にして移動動作することで、複数の被処理体を待機させることなく効率的に搬送することが可能になる。

【0066】

本願発明では、上記のように効率的な処理が可能になるが、レーザ光の発振動作においても効率が向上する効果がある。
図６は、従来の装置におけるレーザ光源の発振動作を示すものである。照射プロセスの間には、処理室内への半導体基板の搬入処理および搬出処理を要している。
レーザ発振では安定的に運用するために、連続した発振状態を維持させる必要がある。したがって、搬送時間など生産に寄与しない時間にもレーザは発振しつづけなければならない。このため、レーザアニール装置では、レーザ発振を継続し、必要時に光学系部材を通してレーザ光４２を処理室１内に導入している。一方で、エキシマレーザなどに内封されたガスは、レーザの発振回数によって劣化するため、ガスは定期的に交換しなくてはならない。

【0067】

図６の従来例では、照射プロセス間に搬入、搬出の時間を要し、その間にもレーザ光源の発振が継続されるため、無駄な発振が多くなり、生産性が悪い。

【0068】

図７は、本実施形態のタイムチャートを示すものであり、３つの基板を処理する例を示しているが、半導体基板の搬出、搬入を、他の半導体基板の照射プロセス中に殆ど行うことができ、むだな発振時間を極力小さくして生産性を高めることができる。

【0069】

なお、上記各実施形態では、レーザ光の長尺幅が基板１辺長ある場合について説明した。したがって、半導体基板を一つの方向の移動させることで、レーザ光を相対的に走査してアニール処理を完了することができる。しかし、レーザ光長尺幅が基板の一辺長に達っしない場合もある。
以下では、レーザ光長尺幅が基板の１／２辺長である場合について図８に基づいて説明する。

【0070】

処理室１内では、一つの方向に半導体基板を搬送する連続搬送路２００ａと、これと反対の方向に半導体基板を搬送する連続搬送路２００ｂとが並設されている。この例では、連続搬送路２００ａの搬送方向上流側に、搬入口１ａを有している。連続搬送路２００ａの搬送方向下流側に、連続搬送路２００ｂの搬送方向上流側が位置しており、連続搬送路２００ｂの搬送方向下流側に搬出口１ｂが位置している。連続搬送路２００ａの搬送方向下流側と連続搬送路２００ｂの搬送方向上流側との間には、両搬送路を掛け渡して被処理体を搬送する連続搬送路を有している。なお、この実施形態では、処理室１に搬入される被処理体１００を区別するため、その順に被処理体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄと表示している。

【0071】

連続搬送路２００ａ上には、搬入された被処理体１００の搬送方向を基準にして左側にレーザ光４２ａが照射される。レーザ光４２ａの照射領域上方には、レーザ光４２ａの照射領域およびその周囲に窒素ガスなどを噴射してシールする局所ガスシール部３ａが設けられている。
連続搬送路２００ｂ上には、搬入された被処理体１００の搬送方向を基準にして右側にレーザ光４２ｂが照射される。レーザ光４２ｂの照射領域上方には、レーザ光４２ｂの照射領域およびその周囲に窒素ガスなどを噴射してシールする局所ガスシール部３ｂが設けられている。

【0072】

図中で、図示しない搬入装置によって搬入口１ａに最初に搬入された被処理体１００ａは、図中の被処理体１００ｄと同様に、連続搬送路２００ａで搬送され、局所ガスシール部３ａで局所ガスが噴射されてシールされつつレーザ光４２ａが照射され、搬送方向左側がアニール処理される。被処理体１００ａは、図中の被処理体１００ｃと同様に搬送路２ａの搬送方向下流端に達し、図中の被処理体１００ｂと同様に、連続搬送路２００ｂの搬送方向上流側に搬送され、連続搬送路２００ｂによって下流側に搬送される。

【0073】

連続搬送路２００ｂを搬送される被処理体１００ａは、局所ガスシール部３ｂで局所ガスが噴射されてレーザ光照射領域およびその周辺がシールされつつ被処理体１００ａにレーザ光４２ｂが照射され、搬送方向右側がアニール処理される。連続搬送路２００ａ上でのアニール処理と連続搬送路２００ｂ上でのアニール処理とによって、被処理体１００ａの必要な領域がアニール処理されたことになる。
被処理体１００ａは、図８に示すように、連続搬送路２００ｂの搬送方向下流端に達し、図示しない搬出装置で搬出口１ｂを通して処理室１外に搬出される。

【0074】

上記手順により、被処理体１００ｂ、１００ｃ、１００ｄが順次搬入、搬送されて連続してアニール処理が行われる。レーザ光長尺幅が半導体基板の一辺長に達っしない場合にも、基板の横幅全般に亘りアニール処理を行うことができる。
なお、連続搬送路が二つの搬送路で基板の一辺長を処理しきれない場合は、連続搬送路の並走数を増やして同様に対応することができる。
なお、上記実施形態では、被処理体の向きを変えることなく連続搬送路２００ａを連続搬送路２００ｂに渡すようにしたが、被処理体の向きを変えて搬送するようにしてもよい。

【0075】

上記各実施形態では、連続搬送路が全長に亘ってガス浮上装置を備えるものについて説明したが、本発明としてはガス浮上装置を備えることが必須とされるものではなく、また、連続搬送路の一部、例えば、照射領域搬送路２ｂでのみガス浮上を行うようにしてもよい。

【0076】

図９は、この実施形態の連続搬送路２ｄを示すものである。搬入搬送路２ａおよび搬出搬送路２ｃでは、例えば、搬送方向と直交する方向に回転軸を有する遊動状態の回転ローラ２０ａを搬送方向に間隔を置いて配置し、被処理体の支持を可能にする。したがって、回転ローラ２０ａは、本発明の支持手段を構成する。回転ローラ２０ａは、回転駆動されるものとすることも可能であるが、前記した移動手段を別途有するのが望ましい。
搬入搬送路２ａに搬入された被処理体は、回転ローラ２０ａで支持され、移動手段によって搬送方向に移動する。被処理体は、照射領域搬送路２ｂに至るとガス浮上装置２０によって支持され、その後、搬出搬送路２ｃに至ると、搬入搬送路２ａと同様に、回転ローラ２０ａで支持されつつ、移動手段によって搬送される。

【0077】

被処理体の支持は、照射領域搬送路２ｂ以外では、照射領域搬送路２ｂ程には安定した支持や平坦性が要求されないので、照射領域搬送路２ｂにおける被処理体の支持とは異なる構成で被処理体を支持するようにしてもよい。

【0078】

以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。

【符号の説明】

【0079】

１ 処理室
２ 連続搬送路
２ａ 搬入搬送路
２ｂ 照射領域搬送路
２ｃ 搬出搬送路
２ｄ 連続搬送路
３ 局所ガスシール部
４ 空気送出部
５ 空気送出部
１０ 搬入室
１１ 収納室
１２ 洗浄部
１３ 搬入装置
１４ 搬出装置
１５ 搬出室
２０ ガス浮上装置
２０ａ 回転ローラ
２１ スライド部
２２ 昇降部
２３ 吸着部
２５ スライド部
２６ 昇降部
２７ 吸着部
４０ レーザ光源
４１ 光学系部材
４２ レーザ光
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ 被処理体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】