(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザパルスを出射する第１のレーザ光源と、
第２のレーザパルスを出射する第２のレーザ光源と、
前記第１のレーザパルスと前記第２のレーザパルスとを同一光軸上に重畳する合成光学系と、
加工対象物を保持する加工ステージと、
前記合成光学系で同一光軸上に重畳された前記第１及び第２のレーザパルスを、前記加工ステージに伝搬する導波光学系と、
前記第１のレーザ光源による前記第１のレーザパルスの出射、及び、前記第２のレーザ光源による前記第２のレーザパルスの出射を制御する制御装置と、
２つのレーザパルスがディレイ時間を隔ててシリコンに入射したときに、シリコンが溶融する溶融深さと該ディレイ時間との関係を含むデータを記憶する記憶装置と
を有し、
前記制御装置は、前記記憶装置に記憶されたデータに基づき、溶融深さの目標値に応じて前記ディレイ時間を決定する半導体アニール装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１のレーザパルスの出射から、前記溶融深さの目標値に応じて決定されたディレイ時間が経過した時点で、前記第２のレーザパルスが出射されるように、前記第１及び第２のレーザパルスの出射を制御する請求項１に記載の半導体アニール装置。
【請求項３】
前記記憶装置に記憶されるデータが、前記溶融深さを前記ディレイ時間のみで表したデータである請求項１または２に記載の半導体アニール装置。
【請求項４】
更に、
前記第１のレーザ光源と前記合成光学系との間の、前記第１のレーザパルスの光路上に配置され、前記第１のレーザパルスの強度を変化させる第１のバリアブルアッテネータと、
前記第２のレーザ光源と前記合成光学系との間の、前記第２のレーザパルスの光路上に
配置され、前記第２のレーザパルスの強度を変化させる第２のバリアブルアッテネータとを備え、
前記記憶装置に記憶されたデータは、前記溶融深さを、前記ディレイ時間と、前記加工ステージに保持された加工対象物表面における前記第１及び第２のレーザパルスのパルスエネルギ密度とを含む複数のパラメータを用いて表したデータであり、
前記制御装置は、前記記憶装置に記憶されたデータに基づき、前記溶融深さの目標値に応じて、前記加工ステージに保持された加工対象物表面における前記第１及び第２のレーザパルスのパルスエネルギ密度を決定し、該決定されたパルスエネルギ密度となるように、前記第１及び第２のバリアブルアッテネータを制御して、前記第１及び第２のレーザパルスの強度を変化させる請求項２に記載の半導体アニール装置。
【請求項５】
前記記憶装置に記憶されたデータは、前記溶融深さを、前記ディレイ時間と、前記加工ステージに保持された加工対象物表面における前記第１及び第２のレーザパルスのパルスエネルギ密度と、前記第１及び第２のレーザパルスのパルス幅とを含む複数のパラメータを用いて表したデータであり、
前記制御装置は、前記記憶装置に記憶されたデータに基づき、前記溶融深さの目標値に応じて、前記第１及び第２のレーザパルスのパルス幅を決定し、該決定されたパルス幅となるように、前記第１及び第２のレーザ光源を制御する請求項４に記載の半導体アニール装置。
【請求項６】
（ａ）２つのレーザパルスがディレイ時間を隔ててシリコンに入射したときに、シリコンが溶融する溶融深さと該ディレイ時間との関係を含むデータを準備する工程と、
（ｂ）前記データを参照して半導体アニールを行う工程と
を有し、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）前記データを参照し、溶融深さの目標値に応じて前記ディレイ時間を決定する工程と、
（ｂ２）表面がシリコンで形成されている加工対象物の表面に、前記工程（ｂ１）で決定されたディレイ時間を隔てて、２つのレーザパルスを入射させる工程と
を含む半導体アニール方法。
【請求項７】
前記工程（ａ）で準備されるデータが、前記溶融深さを前記ディレイ時間のみで表したデータである請求項６に記載の半導体アニール方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）において、前記溶融深さを、前記ディレイ時間と、前記加工対象物表面における前記２つのレーザパルスのパルスエネルギ密度とを含む複数のパラメータを用いて表したデータを準備し、
前記工程（ｂ１）において、前記データを参照し、前記溶融深さの目標値に応じて、前記加工対象物表面における前記２つのレーザパルスのパルスエネルギ密度を決定し、
前記工程（ｂ２）において、前記工程（ｂ１）で決定されたパルスエネルギ密度で、前記２つのレーザパルスを、前記加工対象物の表面に入射させる請求項６に記載の半導体アニール方法。
【請求項９】
前記工程（ａ）において、前記溶融深さを、前記ディレイ時間と、前記加工対象物表面における前記２つのレーザパルスのパルスエネルギ密度と、前記２つのレーザパルスのパルス幅とを含む複数のパラメータを用いて表したデータを準備し、
前記工程（ｂ１）において、前記データを参照し、前記溶融深さの目標値に応じて、前記２つのレーザパルスのパルス幅を決定し、
前記工程（ｂ２）において、前記工程（ｂ１）で決定されたパルス幅を有する前記２つのレーザパルスを、前記加工対象物の表面に入射させる請求項８に記載の半導体アニール
方法。
【請求項１０】
（ａ）２つのレーザパルスがディレイ時間を隔ててシリコンに入射したときに、シリコンが溶融する溶融深さと該ディレイ時間との関係を含むデータを準備する工程と、
（ｂ）前記データを参照して半導体アニールを行う工程と
を有し、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ３）前記データを参照して決定された、第１の溶融深さを実現する第１のディレイ時間を隔てて、表面がシリコンで形成されている加工対象物の表面に、２つのレーザパルスを入射させる工程と、
（ｂ４）前記データを参照して決定された、第２の溶融深さを実現する第２のディレイ時間を隔てて、表面がシリコンで形成されている加工対象物の表面に、２つのレーザパルスを入射させる工程と
を含む半導体アニール方法。
【請求項１１】
前記工程（ａ）で準備されるデータが、前記溶融深さを前記ディレイ時間のみで表したデータである請求項１０に記載の半導体アニール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体アニール加工を行う装置、方法、及び、半導体アニールを行う際に使用可能な記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
不純物が添加されたシリコンウエハにレーザビームを照射して、不純物を活性化させる半導体アニール加工に係る種々の発明が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、不純物の導入された半導体基板に、時間差を設けて２つのレーザパルスを入射させ、不純物の活性化を行う半導体アニール方法の発明が開示されている。
【０００３】
また、シリコンウエハのエピタキシャル成長面の直下に結晶欠陥層を導入し、成長面上には結晶欠陥のないエピタキシャル層を形成するエピタキシャルシリコンウエハの製造方法の発明が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
シリコンウエハの製作過程で発生する結晶欠陥や、不純物の添加により発生する結晶欠陥を回復する技術は、品質のよいシリコンウエハを提供する上で重要である。結晶欠陥の回復は、たとえばシリコンウエハの表面から一定の深さまで行えばよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２３３００号公報
【特許文献２】特開２００１−７７１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、新規な半導体アニール装置、及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、
第１のレーザパルスを出射する第１のレーザ光源と、
第２のレーザパルスを出射する第２のレーザ光源と、
前記第１のレーザパルスと前記第２のレーザパルスとを同一光軸上に重畳する合成光学系と、
加工対象物を保持する加工ステージと、
前記合成光学系で同一光軸上に重畳された前記第１及び第２のレーザパルスを、前記加工ステージに伝搬する導波光学系と、
前記第１のレーザ光源による前記第１のレーザパルスの出射、及び、前記第２のレーザ光源による前記第２のレーザパルスの出射を制御する制御装置と、
２つのレーザパルスがディレイ時間を隔ててシリコンに入射したときに、シリコンが溶
融する溶融深さと該ディレイ時間との関係を含むデータを記憶する記憶装置と
を有し、
前記制御装置は、前記記憶装置に記憶されたデータに基づき、溶融深さの目標値に応じて前記ディレイ時間を決定する半導体アニール装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の観点によれば、
（ａ）２つのレーザパルスがディレイ時間を隔ててシリコンに入射したときに、シリコンが溶融する溶融深さと該ディレイ時間との関係を含むデータを準備する工程と、
（ｂ）前記データを参照して半導体アニールを行う工程と
を有し、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）前記データを参照し、溶融深さの目標値に応じて前記ディレイ時間を決定する工程と、
（ｂ２）表面がシリコンで形成されている加工対象物の表面に、前記工程（ｂ１）で決定されたディレイ時間を隔てて、２つのレーザパルスを入射させる工程と
を含む半導体アニール方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、新規な半導体アニール装置、及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）は、実施例による半導体アニール装置を示す概略図であり、（Ｂ）は、ワーク３０に入射する１ショット分のレーザパルス４０ａ、４０ｂの時間波形を示すグラフである。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）に、ディレイ時間と溶融深さの関係の一例を示す。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）に、記憶装置１５ａに記憶されるデータの他の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１（Ａ）は、実施例による半導体アニール装置を示す概略図である。実施例による半導体アニール装置は、レーザ光源１０ａ、１０ｂ、ミラー１１ａ〜１１ｃ、バリアブルアッテネータ１２ａ、１２ｂ、合成光学系１３、レンズ１４、制御装置１５、及び加工ステージ２０を含んで構成される。制御装置１５は、たとえばメモリである記憶装置１５ａを含み、実施例による半導体アニール装置の動作の制御を行う。
【００１３】
制御装置１５からのトリガ信号を受けて、レーザ光源１０ａ、１０ｂが、たとえばそれぞれ相互にパルス幅の等しいレーザパルス（パルスレーザビーム）４０ａ、４０ｂを出射する。レーザ光源１０ａ、１０ｂは各々、たとえばＮｄ：ＹＬＦレーザ発振器及び非線形光学結晶を含んで構成される。レーザパルス４０ａ、４０ｂは、ともにＮｄ：ＹＬＦレーザの第２高調波である。レーザパルス４０ｂは、レーザパルス４０ａからわずかな時間差（ディレイ時間）を設けて出射される。ディレイ時間は、たとえば制御装置１５からレーザ光源１０ａ、１０ｂに与えられるトリガ信号の入力タイミングによって、正確に制御可能である。また、制御装置１５は、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ発振器の励起用光源の駆動電流を大小させることで、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅を変化させることができる。なお、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅は異なっていてもよい。
【００１４】
レーザパルス４０ａ、４０ｂは、ミラー１１ａ、１１ｂで反射された後、バリアブルアッテネータ１２ａ、１２ｂに入射する。バリアブルアッテネータ１２ａ、１２ｂは、入射するレーザ光の強度を変化させて出射することができる。レーザパルス４０ａ、４０ｂの強度変化は制御装置１５により制御される。
【００１５】
バリアブルアッテネータ１２ａ、１２ｂで強度を変化されたレーザパルス４０ａ、４０ｂは、合成光学系１３に入射する。合成光学系１３はビーム重畳器、たとえば偏光ビームスプリッタを含んで構成され、レーザパルス４０ａ、４０ｂを同一光軸上に重畳する。重畳されたレーザパルス４０ａ、４０ｂは、ミラー１１ｃで反射され、レンズ１４で集光されて加工ステージ２０に保持されたワーク３０に入射し、ワーク３０の半導体アニール加工（活性化アニール）が行われる。
【００１６】
加工ステージ２０は、ステージ２０ａ、駆動系２０ｂ、及びジュールメータ２０ｃを含む。ステージ２０ａは、加工対象物を保持する保持面を備え、ワーク３０、たとえば不純物が添加されたシリコンウエハを、保持面に保持する。駆動系２０ｂは、ステージ２０ａを２次元方向に移動させることができる。駆動系２０ｂによるステージ２０ａの移動は、制御装置１５により制御される。
【００１７】
ジュールメータ２０ｃは、たとえばステージ２０ａに固定されており、駆動系２０ｂによってステージ２０ａとともに移動させることができる。駆動系２０ｂによってジュールメータ２０ｃを移動させ、レーザパルス４０ａ、４０ｂをジュールメータ２０ｃに入射させて、レーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギを計測することが可能である。エネルギの計測は、たとえば半導体アニール加工に先立って行われる。計測値は制御装置１５に伝達される。制御装置１５は、計測値に基づき、ワーク３０に入射するレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度が所定の値になるように、バリアブルアッテネータ１２ａ、１２ｂを制御する。
【００１８】
図１（Ｂ）は、ワーク３０に入射する１ショット分のレーザパルス４０ａ、４０ｂの時間波形を示すグラフである。グラフの横軸は時間を示し、縦軸はレーザパルスの強度を示す。表示の便宜上、レーザパルス４０ａの波形と、レーザパルス４０ｂの波形とを、縦軸（強度）のゼロ点を違えて示した。
【００１９】
ディレイ時間とは、たとえば制御装置１５によってレーザ光源１０ａにトリガ信号が与えられてから、レーザ光源１０ｂにトリガ信号が与えられるまでの時間である。したがって、たとえばレーザ光源１０ａがレーザパルス４０ａの出射を開始する時刻から、レーザ光源１０ｂがレーザパルス４０ｂの出射を開始する時刻までの期間である。また、ワーク３０へのレーザパルス４０ａの入射開始時刻から、レーザパルス４０ｂの入射開始時刻までの期間である。更に、たとえばレーザパルス４０ａが立ち上がり後、一定強度（図１（Ｂ）においては３０の強度）となる時刻から、レーザパルス４０ｂが立ち上がり後、当該強度となる時刻までの期間である。なお、たとえばレーザパルス４０ａの時間波形とレーザパルス４０ｂのそれとは、横軸方向にディレイ時間分平行移動したとき等しい。
【００２０】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に、ディレイ時間と溶融深さの関係の一例を示す。
【００２１】
図２（Ａ）は、ワーク（シリコンウエハ）３０表面におけるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度が各々２．２５Ｊ／ｃｍ２であるときの、ディレイ時間とシリコンの溶融深さとの関係を示すグラフである。グラフの横軸は、ディレイ時間を単位「ｎｓｅｃ」で表し、縦軸は、レーザパルス４０ａ、４０ｂがシリコン（ワーク３０）に入射したときにシリコンが溶融する深さ（溶融深さ）を単位「μｍ」で表す。曲線ａは、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅がともに１８０ｎｓｅｃのときの両者の関係を示す。曲線ｂで、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅がともに２４０ｎｓｅｃのときの両者の関係を表示する。曲線ｃは、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅がそれぞれ１３０ｎｓｅｃ、１００ｎｓｅｃのときの両者の関係を示している。このようにディレイ時間を変化させる（コントロールする）ことにより、溶融深さをコントロールできることが、本願発明者らの研究で初めて明らかになった。これらのデータは本加工前に、事前加工を行って決定する。
【００２２】
記憶装置１５ａに、２つのレーザパルスがディレイ時間を隔てて、シリコンに入射したときにシリコンが溶融する溶融深さを、ディレイ時間を含む単数または複数のパラメータを用いて表したデータを格納してもよい。この場合には、ワーク３０にレーザパルス４０ａ、４０ｂを照射して半導体アニール加工を行う際、記憶装置１５ａに格納されているデータが参照される。
【００２３】
以下、記憶装置１５ａにデータが格納されている例について説明する。
【００２４】
たとえばレーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅を１８０ｎｓｅｃとし、ワーク（シリコンウエハ）３０表面におけるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度をそれぞれ２．２５Ｊ／ｃｍ２として半導体アニール加工を行うときは、曲線ａが参照できる。曲線ａは、たとえばレーザパルス４０ａ、４０ｂのディレイ時間を０ｎｓｅｃ、１００ｎｓｅｃ、３００ｎｓｅｃ、５００ｎｓｅｃ、７００ｎｓｅｃとしたとき、それぞれ表面から０．５１μｍ、０．５３μｍ、０．４３μｍ、０．４１μｍ、０．３７μｍの深さまでワーク３０を溶融できることを示している。また、たとえばワーク３０を表面から０．４５μｍの深さまで溶融する半導体アニール加工を行うときには、ディレイ時間を２６０ｎｓｅｃ、０．５μｍの深さまで溶融する場合には、ディレイ時間を１７０ｎｓｅｃに設定すればよいことを示している。
【００２５】
制御装置１５は、記憶装置１５ａに記憶されているデータを参照し、これに基づき、所望の溶融深さが実現される半導体アニール加工が実施されるように、ディレイ時間、たとえばレーザ光源１０ａにトリガ信号を与えてから、レーザ光源１０ｂにトリガ信号を与えるまでの時間を決定する。制御装置１５は、たとえば入力部を備え、溶融深さの要求値（目標値）は、一例として半導体アニール装置の操作者が入力部から入力する。
【００２６】
また、たとえばあるワークで要求される溶融深さと、他のワークで要求されるそれとが異なる場合、ワークごとにディレイ時間を決定して変化させ、溶融深さの制御を行うことができる。
【００２７】
更に、たとえば一つのワーク３０の別異の部分で異なる溶融深さが実現されるように、ワーク３０上のレーザパルス４０ａ、４０ｂの照射位置と、溶融深さの要求値との対応を記録したテーブルを記憶装置１５ａに格納し、そのテーブル、及び、ディレイ時間とシリコンの溶融深さとの関係を示すデータの双方を参照しながら、テーブルに記録された溶融深さ（要求値）を実現するように、ワーク３０上の照射位置によって、ディレイ時間を変化させる制御を行ってもよい。
【００２８】
たとえば曲線ｃを参照して制御を行う場合、ディレイ時間を１００ｎｓｅｃ〜７００ｎｓｅｃの範囲で変化させ、０．７１μｍ〜０．４７μｍ（幅０．２４μｍ）の範囲で溶融深さを制御することができる。
【００２９】
なお、図２（Ａ）は曲線ａ〜ｃの記載があるグラフを示すが、たとえば曲線ａのみの記載があるデータを記憶装置１５ａに格納することもできる。
【００３０】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すデータを離散的に記述したデータの例である。記憶装置１５ａに記憶されるデータは、ディレイ時間とシリコンの溶融深さとの関係を連続的に示すデータ、たとえばグラフ類に限らず、図２（Ｂ）に示すような離散的なデータでもよい。本図には、１００ｎｓｅｃまたは２００ｎｓｅｃ刻みに、ディレイ時間とシリコンの溶融深さとの関係を記述したが、刻み幅は大小させることができる。また、数式で表されるデータ、たとえば図２（Ａ）の曲線ａを近似する式を記憶装置１５ａに記憶させ、要求される溶融深さを実現するディレイ時間を計算することも可能である。
【００３１】
上記内容と一部重複するが、実施例による半導体アニール装置を用いて、たとえば大略以下の半導体アニール方法が可能である。まず、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、及び、ワーク３０表面におけるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度を決定する。次に、制御装置１５が、ディレイ時間とシリコンの溶融深さとの関係を示すデータを参照し、これに基づいて、所望のシリコン溶融深さ（シリコン溶融深さの要求値）を実現するディレイ時間を決定する。制御装置１５は、レーザ光源１０ａ、１０ｂに与えるトリガ信号のタイミングの制御を通じて、決定されたディレイ時間を実現する。そして、要求されたシリコン溶融深さが達成されるように、決定されたレーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、ワーク３０表面におけるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度、及びレーザパルス４０ａ、４０ｂのディレイ時間で、半導体アニール加工を行う。
【００３２】
この場合、１つのワーク内の照射位置によって、またはあるワークと他のワークによって、望まれるシリコン溶融深さが異なるときは、データを参照し、所望のシリコン溶融深さに応じて、ディレイ時間を決定し、ディレイ時間を変化させることで溶融深さを制御することができる。
【００３３】
すなわち、たとえばデータを参照して決定された、第１の溶融深さを実現する第１のディレイ時間を隔てて、ワーク表面に２つのレーザパルスを所定ショット入射させた後、データを参照して決定された、第２の溶融深さを実現する第２のディレイ時間を隔てて、ワーク表面に２つのレーザパルスを所定ショット入射させて半導体アニール加工を行う。
【００３４】
上述の例においては、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、及び、ワーク３０表面におけるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度を所定の値に決定した後に、ディレイ時間を変化させることでワーク３０の溶融深さを制御した。半導体アニール加工において所望の溶融深さを実現するために、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、ワーク３０表面に照射されるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度、及びレーザパルス４０ａ、４０ｂのディレイ時間のすべてを一時に決定することも可能である。
【００３５】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に、記憶装置１５ａに記憶されるデータの他の例を示す。
【００３６】
図３（Ａ）は、シリコンの溶融深さを、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、ワーク３０表面におけるエネルギ密度、及びディレイ時間の３つのパラメータを用いて示した表の一例である。
【００３７】
たとえば本表には、０．６μｍの溶融深さを実現するための、パルス幅、エネルギ密度、及びディレイ時間の組み合わせが５通り記載されている。一例として、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅を２４０ｎｓｅｃ、ワーク３０表面におけるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度をそれぞれ２．９５Ｊ／ｃｍ２、ディレイ時間を５００ｎｓｅｃとすることで、０．６μｍの溶融深さの半導体アニール加工を行うことができる。本表には同様に、０．３μｍ、０．４μｍ、０．５μｍの溶融深さを実現するための、パルス幅、エネルギ密度、及びディレイ時間の組み合わせも、それぞれ５通り記載されている。たとえば、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅を１８０ｎｓｅｃ、ワーク３０表面におけるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度をそれぞれ１．８Ｊ／ｃｍ２、ディレイ時間を１００ｎｓｅｃとすることで、０．３μｍの溶融深さの半導体アニール加工を行うことが可能である。
【００３８】
制御装置１５は、本表を参照し、溶融深さの要求値を実現する半導体アニール加工の加工条件を決定する。たとえば、溶融深さの要求値が０．５μｍであるとき、それを実現する５通りの組み合わせのうちの一つを選択し、加工条件として決定する。そして制御装置１５は、その加工条件となるように、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、ディレイ時間、ワーク３０表面におけるエネルギ密度の制御を行う。
【００３９】
図３（Ｂ）は、シリコンの溶融深さと、レーザパルス４０ａ、４０ｂのワーク３０表面におけるエネルギ密度との関係を示すグラフである。グラフの横軸は、レーザパルス４０ａ、４０ｂの各パルスのエネルギ密度を単位「Ｊ／ｃｍ２」で表し、縦軸は、シリコンの溶融深さを単位「μｍ」で表す。曲線ａは、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅がともに１８０ｎｓｅｃ、ディレイ時間が５００ｎｓｅｃである場合のエネルギ密度と溶融深さとの関係を示す。曲線ｂは、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅がともに２４０ｎｓｅｃ、ディレイ時間が５００ｎｓｅｃのときの両者の関係を表示する。曲線ｃは、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅がそれぞれ１３０ｎｓｅｃ、１００ｎｓｅｃ、ディレイ時間が５００ｎｓｅｃのときの両者の関係を示している。曲線ｄ、ｅは、それぞれレーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅が１８０ｎｓｅｃ、２４０ｎｓｅｃ、ディレイ時間が１００ｎｓｅｃのときの両者の関係を示す。
【００４０】
記憶装置１５ａには、図３（Ｂ）に示すような、シリコンの溶融深さを、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、ワーク３０表面におけるエネルギ密度、及びディレイ時間の３つのパラメータを用いて示すグラフが記憶されていてもよい。
【００４１】
図２（Ａ）、（Ｂ）及び図３（Ａ）、（Ｂ）に示したデータの他にも、たとえばシリコンの溶融深さを、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、及びディレイ時間を用いて表したデータを、ワーク３０表面に照射されるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度を一定として作成し、記憶装置１５ａに格納してもよい。また、シリコンの溶融深さを、ワーク３０表面に照射されるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度、及びディレイ時間を用いて表したデータを、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅をそれぞれ一定として作成し、記憶装置１５ａに格納することもできる。記憶装置１５ａには、２つのレーザパルスがディレイ時間を隔てて、シリコンに入射したときにシリコンが溶融する溶融深さを、ディレイ時間を含む単数または複数のパラメータを用いて表したデータが記憶されていればよい。
【００４２】
以上の例においては、記憶装置１５ａに記憶された、溶融深さを、ディレイ時間を含む単数または複数のパラメータを用いて表したデータを参照して、制御装置１５が加工条件を決定した。そして、制御装置１５が、その加工条件となるように、レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、ディレイ時間、ワーク３０表面におけるエネルギ密度の制御を行った。
【００４３】
ディレイ時間は、たとえばレーザ光源１０ａ、１０ｂに与えるトリガ信号のタイミングを調整することで、制御することができる。レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅の制御は、たとえばＮｄ：ＹＬＦレーザ発振器の励起用光源の駆動電流を大小させることで可能である。ワーク３０表面に照射されるレーザパルス４０ａ、４０ｂのエネルギ密度の制御は、バリアブルアッテネータ１２ａ、１２ｂによるレーザパルス４０ａ、４０ｂの強度変化を通して行うことができる。
【００４４】
加工条件の決定や、決定された加工条件（レーザパルス４０ａ、４０ｂのパルス幅、ディレイ時間、ワーク３０表面におけるエネルギ密度）の実現は、必ずしも制御装置の機能でなくてもよい。
【００４５】
たとえば制御装置１５は、ディスプレイ等の表示機器を備え、記憶装置１５ａに記憶されたデータに基づいて、溶融深さの要求値を満足する加工条件を導出し、表示機器に表示してもよい。表示された加工条件、たとえばディレイ時間は、半導体アニール装置の操作者が実現する。表示機器としては、他に、印刷表示を行うプリンタを使用可能である。
【００４６】
また、制御装置１５は、記憶装置１５ａの記憶内容に基づき、溶融深さの要求値を満足する加工条件を導出するためのデータ、たとえば図２（Ａ）に示すグラフを、表示機器に表示してもよい。この場合、加工条件の決定及び実現は、たとえば半導体アニール装置の操作者が行う。
【００４７】
実施例による半導体アニール装置によれば、シリコンの溶融深さを、ディレイ時間を含む単数または複数のパラメータを用いて表したデータを使用して、半導体アニール加工におけるシリコンの溶融深さの制御を行うことができる。また、ディレイ時間によって、溶融深さを制御することができる。
【００４８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００４９】
たとえば、実施例においては、加工対象物としてシリコンウエハを用いたが、表面にシリコン層が形成されたガラス基板等、表面がシリコンで形成されているワークを加工対象物とすることができる。
【００５０】
また、実施例においては、シリコンの溶融深さを、ディレイ時間を含む単数または複数のパラメータを用いて表したデータを使用したが、広くシリコンの溶融深さとディレイ時間との関係を含むデータを使用することができる。
【００５１】
更に、実施例においては、シリコン溶融深さの要求値に基づいてディレイ時間等を決定したが、ディレイ時間等に基づいてシリコン溶融深さを把握することも可能である。
【００５２】
また、シリコンの溶融深さとディレイ時間との関係を含むデータ、たとえばシリコンの溶融深さを、ディレイ時間を含む単数または複数のパラメータを用いて表したデータを記録した記憶媒体、例えば図２（Ａ）〜図３（Ｂ）に示される内容の、紙やメモリ等の記載を参照しながら、記憶装置１５ａを備えない従来の半導体アニール装置を用いて半導体アニールを行うこともできる。そうすることで、所望のシリコン溶融深さに基づいてディレイ時間等を決定したり、ディレイ時間等に基づいてシリコン溶融深さを把握するレーザ加工方法の実施が可能となる。
【００５３】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
半導体アニール加工に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０ａ、１０ｂ  レーザ光源
１１ａ〜１１ｃ  ミラー
１２ａ、１２ｂ  バリアブルアッテネータ
１３  合成光学系
１４  レンズ
１５  制御装置
１５ａ  記憶装置
２０  加工ステージ
２０ａ  ステージ
２０ｂ  駆動系
２０ｃ  ジュールメータ
３０  ワーク
４０ａ、４０ｂ  レーザパルス
【図１】
0005483347.tif 000002
【図２】
0005483347.tif 000003
【図３】
0005483347.tif 000004