(57)【要約】【課題】  エネルギの無駄な消費を抑制し、高効率なレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  レーザ光源が、パルス幅を規定するトリガ信号の入力により、入力されたトリガ信号で規定されたパルス幅に応じてレーザパルスを出射する。レーザ光源から出射したレーザパルスが入射する位置に処理対象物が保持されている。制御装置が、レーザ光源にトリガ信号を与える。制御装置は、トリガ信号を周期的に前記レーザ光源に与え、ある開始時刻からの経過時間が相対的に短い時のパルス幅を、経過時間が相対的に長いときのパルス幅よりも長くする。【選択図】  図５
2014193476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅を規定するトリガ信号が入力されると、入力されたトリガ信号で規定されたパルス幅に応じてレーザパルスを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザパルスが入射する位置に処理対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源に前記トリガ信号を与える制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記トリガ信号を周期的に前記レーザ光源に与え、ある開始時刻からの経過時間が相対的に短い時のパルス幅を、経過時間が相対的に長いときのパルス幅よりも長くするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記制御装置は、基準パルス幅を記憶しており、前記開始時刻からの経過時間が長くなるに従って、前記トリガ信号で規定されるパルス幅を、前記基準パルス幅よりも長いパルス幅から前記基準パルス幅に向かって漸近させる請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記開始時刻から時系列に並ぶトリガ信号に通し番号を付し、前記トリガ信号で規定されるパルス幅を、当該トリガ信号に付された通し番号に基づいて算出する請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記制御装置は、レーザパルスの出射開始時点からのショット数とパルスエネルギとの関係を規定する第１のパラメータ、パルス幅とパルスエネルギとの関係を規定する第２のパラメータ、及びパルスエネルギの目標値を記憶しており、前記トリガ信号に付された通し番号を、前記レーザパルスの出射開始時点からのショット数に当てはめて、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記パルスエネルギの目標値を用いて、当該トリガ信号で規定するパルス幅を算出する請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
処理対象物にレーザパルスを周期的に入射させると共に、前記レーザパルスの入射位置を、前記処理対象物の表面上で移動させながらレーザ加工を行う方法であって、前記レーザパルスの入射を開始した開始時刻からの経過時間が相対的に短い時のパルス幅を、経過時間が相対的に長い時のパルス幅よりも長くするレーザ加工方法。
【請求項６】
前記レーザパルスの入射を開始した開始時刻からの時間の経過とともに、前記レーザパルスのパルス幅を、基準パルス幅より長いパルス幅から、前記基準パルス幅に漸近させる請求項５に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記レーザパルスの入射を開始した開始時刻から時系列に並ぶレーザパルスに通し番号を付し、前記レーザパルスのパルス幅を、当該レーザパルスに付された通し番号に基づいて算出する請求項５または６に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
レーザパルスの出射開始時点からのショット数とパルスエネルギとの関係を規定する第１のパラメータ、パルス幅とパルスエネルギとの関係を規定する第２のパラメータ、及びパルスエネルギの目標値を用い、時系列に並ぶ前記レーザパルスに付された通し番号に基づいて、当該レーザパルスのパルス幅を算出する工程と、
算出されたパルス幅に基づいて、前記レーザパルスを前記処理対象物に入射させる工程と
を繰り返し実行する請求項７に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーザビームを処理対象物に入射してレーザ加工を行うレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス幅１μｓ〜１００μｓのパルスレーザビームを用いてアニールを行う技術が公知である（特許文献１）。この方法では、レーザ光源として半導体レーザ（レーザダイオード）が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３４２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パルスレーザを用いてレーザ加工を行う場合には、十分な加工品質を確保するために、１パルスあたりのエネルギ密度（以下、「パルスエネルギ密度」という。）を安定化させることが望まれる。
【０００５】
パルスエネルギ密度を安定化させる手段として、レーザ光源の暖機運転が考えられる。しかし、暖機運転は、レーザ光源の寿命を短くする原因になる。さらに、暖機運転中にもレーザ光源に電力を供給しなければならないため、レーザ加工に直接使用されない無駄なエネルギが消費されてしまう。エネルギ効率の観点から、なるべく暖機運転を行わないことが好ましい。
【０００６】
本発明の目的は、エネルギの無駄な消費を抑制し、高効率なレーザ加工装置を提供することである。本発明の他の目的は、エネルギの無駄な消費を抑制し、高効率なレーザ加工を行う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ると、
パルス幅を規定するトリガ信号が入力されると、入力されたトリガ信号で規定されたパルス幅に応じてレーザパルスを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザパルスが入射する位置に処理対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源に前記トリガ信号を与える制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記トリガ信号を周期的に前記レーザ光源に与え、ある開始時刻からの経過時間が相対的に短い時のパルス幅を、経過時間が相対的に長いときのパルス幅よりも長くするレーザ加工装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によると、
処理対象物にレーザパルスを周期的に入射させると共に、前記レーザパルスの入射位置を、前記処理対象物の表面上で移動させながらレーザ加工を行う方法であって、前記レーザパルスの入射を開始した開始時刻からの経過時間が相対的に短い時のパルス幅を、経過時間が相対的に長い時のパルス幅よりも長くするレーザ加工方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
ある開始時刻からの経過時間が短いときのパルス幅を相対的に長くすることにより、パルスレーザビームの出射開始時刻後の初期段階における光パワーの不足を補い、パルスエネルギを安定化させることができる。出射開始直後からパルスエネルギが安定化するため、暖機運転を省略することができる。これにより、エネルギの無駄な消費を抑制し、高効率なレーザ加工を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例による方法で製造される絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の断面図である。
【図３】図３Ａは、実施例によるレーザ加工装置で加工対象物をレーザ加工するときのタイミングチャートであり、図３Ｂは、加工対象物のレーザ照射面におけるビーム断面の平面図である。
【図４】図４は、パルスレーザビームのパルスエネルギの時間変化の測定結果を示すグラフである。
【図５】図５Ａは、パルス幅を一定した条件の下での、パルスレーザビームの出射開始時点からのレーザパルスの波形を概略的に示すグラフであり、図５Ｂは、実施例によるレーザ加工方法で用いられるパルスレーザビームのレーザパルスの波形を概略的に示すグラフである。
【図６】図６は、レーザ発振器が定常状態で動作しているときのレーザパルスのパルス幅と、レーザ発振器からの光出力との関係の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、パルス幅を補正した後の規格化パルスエネルギと、経過時間との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、加工対象である半導体ウエハの平面図である。
【図９】図９は、実施例によるレーザ加工方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に、実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。実施例によるレーザ加工装置は、例えば半導体ウエハに注入されたドーパンドの活性化アニールに用いられる。レーザ光源１０が、ドライバ１１及びレーザ発振器１２を含む。レーザ光源１０は、制御装置２５からトリガ信号が入力されると、トリガ信号で規定されるパルス幅に応じたレーザパルスを出射する。レーザ発振器１２には、例えば発振波長６９０ｎｍ〜９５０ｎｍのレーザダイオードが用いられる。本実施例においては、発振波長８００ｎｍのレーザダイオードを用いた。
【００１２】
レーザ発振器１２は、一列に配列した複数の発光点を有する。発光点の各々は、配列方向に長い形状を有し、長軸方向と短軸方向との寸法の比は、例えば１００：１である。発光点の長軸方向の寸法と、相互に隣り合う２つの発光点の間隔とは、ほぼ等しい。言い換えると、発光点と非発光領域とが、交互に等間隔で並んでいる。
【００１３】
ドライバ１１は、キャパシタ及びパルス波形整形回路を含む。パルス波形整形回路は、キャパシタからの放電電流が、例えばトップフラットのパルス電流になるように電流波形の整形を行う。トップフラットのパルス電流がレーザ発振器１２に供給される。パルス波形整形回路は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のパワー半導体素子と制御回路を用いて構成することができる。レーザ発振器１２は、ドライバ１１からパルス電流が供給されることにより、レーザ発振し、レーザパルスを出射する。
【００１４】
レーザ光源１０から出射したパルスレーザビームが、シャッタ１３、半波長板１５、ビームホモジナイザ１６、ビームスプリッタ１７、１／４波長板２０、及び集光レンズ２１
を経由して、加工対象物３０に入射する。加工対象物３０は、例えば、ドーパントが注入されたシリコンウエハであり、ステージ２２に保持されている。
【００１５】
シャッタ１３の開閉は、制御装置２５により制御される。半波長板１５は、その遅相軸の向きを変化させることにより、パルスレーザビームの偏光方向を変化させる。半波長板１５の遅相軸の向きの変化は、制御装置２５により制御される。
【００１６】
ビームスプリッタ１７は、入射したパルスレーザビームの一部の成分をビームダンパ１８に向けて反射させ、残りの成分を直進させる。ビームスプリッタ１７を直進する成分の比率は、半波長板１５の遅相軸の向きを変えて偏光方向を変化させることにより、制御することができる。このため、半波長板１５の遅相軸の向きを変化させることにより、加工対象物３０に到達するパルスレーザビームを減衰させることができる。
【００１７】
ビームスプリッタ１７を直進したパルスレーザビームが、１／４波長板２０及び集光レンズ２１を透過して、加工対象物３０に入射する。ビームホモジナイザ１６と集光レンズ２１とにより、加工対象物３０の表面におけるビーム断面が、一方向に長い長尺形状にされるとともに、長軸及びそれに直交する方向（幅方向）に関する光強度が均一化される（空間プロファイルがトップフラットにされる。）。ビームホモジナイザ１６には、例えばカレイドスコープ、光ファイバ、アレイレンズ、フライアイレンズ等を用いることができる。ステージ２２は、制御装置２５から制御されて、加工対象物３０を、パルスレーザビームの光軸に垂直な２方向、具体的にはビーム断面の長軸方向と幅方向とに移動させる。
【００１８】
加工対象物３０の表面で反射した反射光が、集光レンズ２１及び１／４波長板２０を透過して、ビームスプリッタ１７に入射する。１／４波長板２０を２回透過することにより、偏光方向が９０°変化する。このため、反射光は、ビームスプリッタ１７で反射され、ビームダンパ１９に入射する。
【００１９】
図２に、実施例による方法で製造される半導体装置の例として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の断面図を示す。ＩＧＢＴは、ｎ型のシリコン基板３１の一方の面にエミッタとゲートとを形成し、もう一方の面にコレクタを形成することで作製される。エミッタとゲートを形成する面の構造は、一般的なＭＯＳＦＥＴの作製工程と同様の工程で作製される。例えば、図２に示すように、シリコン基板３１の表面に、ｐ型のベース領域３３、ｎ型のエミッタ領域３４、ゲート電極３５、ゲート絶縁膜３６、エミッタ電極３７が配置される。ゲート−エミッタ間の電圧で、電流のオンオフ制御を行うことができる。
【００２０】
シリコン基板３１の反対側の面に、ｐ型のコレクタ層３９が形成されている。必要に応じて、コレクタ層３９とシリコン基板３１との間に、ｎ型のバッファ層３８を形成してもよい。コレクタ層３９及びバッファ層３８は、それぞれドーパントとして、例えばボロン及びリンをイオン注入により注入し、活性化アニールを行うことにより形成される。この活性化アニールに、図１に示したレーザ加工装置が適用される。コレクタ電極４０が、活性化アニールの後に、コレクタ層３９の表面に形成される。
【００２１】
図３Ａに、実施例によるレーザ加工装置で加工対象物３０をレーザ加工するときのタイミングチャートの一例を示す。図３Ａの上段は、制御装置２５からドライバ１１（図１）に入力されるトリガ信号のタイミングチャートを示し、図３Ｂの下段は、レーザ光源１０から出射されるレーザパルスの光パワー（光強度）を示す。トリガ信号の立ち上がりに同期して、レーザパルスが立ち上がり、トリガ信号の立ち下りに同期して、レーザパルスが立ち下がる。トリガ信号のパルス幅によって、レーザパルスのパルス幅が規定される。
【００２２】
図３Ｂに、加工対象物３０（図１）のレーザ照射面におけるビーム断面２３を示す。ビーム断面２３は、一方向に長い長尺形状を有する。ビームホモジナイザ１６（図１）により、長手方向及び幅方向に関して光強度分布が均一化されているため、長手方向及び幅方向に関する光強度分布は、ほぼトップフラット形状を有する。
【００２３】
長手方向の長さをＬで表し、ビーム幅をＷｔで表す。パルスレーザビームの照射は、加工対象物３０を、ビーム断面２３の幅方向に移動させながら行われる。加工対象物３０を移動させることにより、加工対象物３０の表面がパルスレーザビームによって走査される。パルスレーザビームを、ビーム幅方向に走査することにより、１つの辺の長さが、ビーム断面の長さＬと等しい長方形の領域をアニールすることができる。
【００２４】
１つのレーザパルスのビーム断面（図３Ｂにおいて実線で示されている。）と、次に入射するレーザパルスのビーム断面（図３Ｂにおいて破線で示されている。）との重複する領域の幅をＷｏとする。重複率を、Ｗｏ／Ｗｔと定義する。イオン注入されたドーパントの活性化アニールを行う場合には、例えば重複率が５０％〜９０％程度の範囲内に設定される。
【００２５】
図４に、パルスレーザビームのパルスエネルギの時間変化の測定結果を示す。横軸は、経過時間を表し、縦軸は、パルスエネルギを、定常運転されているときのパルスエネルギに対する相対値（以下、「規格化パルスエネルギ」という。）で表す。横軸に付された数値は、時系列に並ぶレーザパルスに付された通し番号を示す。パルスレーザビームのパルスの繰り返し周波数は１ｋＨｚとし、パルス幅は１μｓとした。レーザ光源１０（図１）が定常運転されている状態から、約３０秒間レーザ発振を停止させた後、最初に出射されるレーザパルスの通し番号を「１」とした。
【００２６】
パルスレーザビームの出射開始時点の規格化パルスエネルギは１よりも小さい。通し番号が増加するに従って、すなわちパルスレーザビームの出射開始時点からの時間が経過するに従って、規格化パルスエネルギが増加し、１に漸近する。図４に示した測定結果に基づくと、通し番号ｉのレーザパルスの規格化パルスエネルギＥｐ（ｉ）と、通し番号ｉとは、少なくともｉ≦５００の範囲内で、以下の式で表される一定の関係にあることが見出された。
【数１】
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【００２７】
図５Ａに、パルス幅を一定した条件の下での、パルスレーザビームの出射開始時点からのレーザパルスの波形を概略的に示す。図５Ｂに、実施例によるレーザ加工方法で用いられるパルスレーザビームのレーザパルスの波形を概略的に示す。図５Ａ及び図５Ｂの横軸は経過時間を表し、縦軸は光パワーを表す。レーザパルスの各々に、通し番号ｉが付されている。図５Ａではパルス波形を長方形で示しているが、実際には、パルスの立ち上がり及び立ち下りの部分は、傾斜している。
【００２８】
パルスレーザビームの出射開始直後においては、レーザパルスの光パワーのピーク値が、定常状態のときのレーザパルスの光パワーのピーク値Ｉｓより小さい。パルス幅は、出射開始直後と定常状態とで同一である。パルスエネルギは、パルス波形の面積に相当する。このため、パルス幅を一定にした図５Ａの波形においては、出射開始直後のパルスエネルギが、定常状態のときのパルスエネルギより小さくなる。図５Ａにおいてハッチングが付された領域は、各レーザパルスのパルスエネルギが、定常状態のパルスエネルギに対し
て不足しているエネルギに相当する。発明者が見出した式（１）で表される一定の関係によれば、図５Ａに示したレーザパルスのパルスエネルギを、通し番号ｉごとに予測することができる。すなわち、通し番号ｉ＝１のレーザパルスを出射してからの経過時間に基づいて、パルスエネルギを予測することができる。また、レーザパルスごとに、定常状態のパルスエネルギを基準としたときの不足エネルギを予測することも可能である。
【００２９】
図５Ｂに示した実施例においては、パルスレーザビームの出射を開始した時刻からの経過時間が相対的に短い時のパルス幅を、経過時間が相対的に長いときのパルス幅よりも長くしている。より具体的には、パルスレーザビームの出射開始直後のパルス幅を、定常状態のパルス幅（以下、「基準パルス幅」という。）よりも長くしている。図５Ｂにおいてハッチングが付された領域が、当該レーザパルスのパルス幅と、基準パルス幅との差に相当する。パルスエネルギが不足すると予測されるレーザパルスのパルス幅を基準パルス幅より長くすることによって、予測された不足エネルギが補われている。
【００３０】
制御装置２５（図１）は、この基準パルス幅を記憶している。制御装置２５は、パルスレーザビームの出射開始時刻からの経過時間が長くなるに従って、トリガ信号で規定されるパルス幅を、基準パルス幅よりも長いパルス幅から基準パルス幅に向かって漸近させる。このように、パルスレーザビームの出射開始直後において、パルス幅を基準パルス幅より長くすることにより、レーザパルスの光パワーのピーク強度が低いことに起因するパルスエネルギの不足を補うことができる。
【００３１】
次に、図４、図６、図７を参照して、パルス幅の決定方法の一例について説明する。予測されたパルスエネルギの不足分を補うための適正なパルス幅を決定することができれば、定常状態に至るまでの期間においても、パルスエネルギを安定化させることができる。
【００３２】
レーザダイオードで構成されたレーザ発振器１２から出射されるパルスレーザのパルス幅と、光出力とを関係を実測した。図６に、レーザ発振器１２（図１）が定常状態で動作しているときのレーザパルスのパルス幅と、レーザ発振器１２（図１）からの出力との関係の一例を示す。図６は、複数の特定のパルス幅において光出力を測定した結果をプロットしたものである。横軸はパルス幅を単位「μｓ」で表し、縦軸は光出力を単位「Ｗ」で表す。少なくともパルス幅が５μｓ〜２５μｓの範囲内で、光出力Ｐａとパルス幅Ｗｐとが線型の関係を有することが見出せる。レーザ発振器１２の出力Ｐａと、パルス幅Ｗｐとは以下の式で表される一定の関係を満たすことが見出された。
【数２】
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ここで、Ｋ２及びＣ２は、図６に示した測定結果のグラフから決まる定数である。
【００３３】
パルスの繰り返し周波数が一定の条件の下で、パルスエネルギＥｐは光出力Ｐａに比例する。このため、パルスエネルギＥｐは以下の式で表される。
【数３】
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ここで、Ｋ３、Ｃ３は、パルスの繰り返し周波数、及び式（２）の定数Ｋ２、Ｃ２から求まる定数である。パルスエネルギＥｐとパルス幅Ｗｐとは線型の関係を有する。パルスエネルギの不足分を予測しておいて、レーザパルスごとにパルス幅を調整することにより、その不足分を補えばよいと考えられる。以下に、パルスエネルギの不足分に基づいて、
パルス幅を算出する方法について説明する。
【００３４】
パルスエネルギの目標値をＥｔで表すと、目標値Ｅｔを基準としたときのパルスエネルギの不足分ΔＥｐは、以下の式で表される。
【数４】
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【００３５】
パルス幅を基準パルス幅ＷｒからＷに増加させたときに増加するパルスエネルギΔＥｐは、式（３）から、以下の式で表される。
【数５】
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【００３６】
式（４）に示したパルスエネルギの不足分ΔＥｐを、式（５）に示したパルスエネルギの増加ΔＥｐで補うために、式（４）のΔＥｐと式（５）のΔＥｐとを等しくすればよい。式（４）と式（５）とから、ΔＥｐを消去すると、通し番号ｉのレーザパルスのパルス幅Ｗ（ｉ）は、以下の式で表される。
【数６】
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【００３７】
上述の通り、パルスエネルギを安定化させるために必要なパルス幅Ｗ（ｉ）を求めることができる。必要なパルス幅Ｗ（ｉ）を算出するために必要なパラメータは、制御装置２５（図１）に記憶しておけばよい。具体的には、必要なパラメータは以下の通りである。
【００３８】
上述の式（１）は、レーザパルスの出射開始時点からのショット数とパルスエネルギとの関係を表している。式（１）の右辺のＫ１及びＣ１は、レーザパルスの出射開始時点からのショット数とパルスエネルギとの関係を規定する。上述の式（３）は、パルス幅とパルスエネルギとの関係を表している。式（３）の右辺のパラメータＫ３及びＣ３は、パルス幅とパルスエネルギとの関係を規定する。これらのパラメータは、制御装置２５（図１）に記憶されている。さらに、パルスエネルギの目標値Ｅｔ及び基準パルス幅Ｗｒも、制御装置２５に記憶されている。
【００３９】
以下、通し番号ｉのレーザパルスのパルス幅Ｗ（ｉ）を決定するための処理について説明する。パルス幅を決定すべきレーザパルスの通し番号ｉを、式（１）の出射開始時点からのショット数ｉに当てはめ、パラメータＫ１、Ｃ１を用いて規格化パルスエネルギＥｐ（ｉ）を算出する。この算出結果、式（３）のパラメータＫ３、パルスエネルギの目標値Ｅｔ、及び基準パルス幅Ｗｒを式（６）に代入することにより、パルス幅Ｗ（ｉ）を算出することができる。
【００４０】
図７に、式（６）を用いてパルス幅Ｗ（ｉ）を補正した後の規格化パルスエネルギと、
経過時間、すなわちレーザパルスの通し番号ｉとの関係を示す。パルス幅Ｗ（ｉ）を補正する前の原データとして、図４に示した規格化パルスエネルギの測定値を採用した。
【００４１】
実施例によるレーザ加工装置を、ドーパントの活性化アニールに用いる場合、パルスエネルギのばらつきを、目標値の±１％以下に収めることが好ましい。図４に示した例では、出射開始時点から３０ショット程度までのレーザパルスは、この条件を満たしていない。従って、パルスレーザビームの出射時点から約３０ショット分のレーザパルスは、アニールに用いることができない。
【００４２】
これに対し、図７に示したパルス幅を補正した例においては、パルスレーザビームの出射開始後、１ショット目以降のレーザパルスのパルスエネルギが上記条件を満たす。１ショット目のレーザパルスからアニールに使用することができるため、エネルギの有効利用が可能になる。さらに、パルスエネルギが安定するまでの無駄なショットに起因するレーザ発振器の劣化を防止することができる。
【００４３】
次に、図８、図９を参照して、半導体ウエハの活性化アニールを例に、実施例によるレーザ加工方法について説明する。
【００４４】
図８に、加工対象物である半導体ウエハ５０の平面図を示す。半導体ウエハ５０の表面を、長尺状に整形されたビームスポット５１でラスタスキャンすることにより、アニールが行われる。図８において、長尺状のビームスポット５１の長さ方向と直交する方向（横方向）に主走査が行われ、ビームスポット５１の長さ方向と平行な方向（縦方向）に副走査が行われる。
【００４５】
処理済みの半導体ウエハ５０をステージ２２（図１）から搬出して、未処理の半導体ウエハ５０をステージ２２に保持するまでの期間、パルスレーザビームの出射を停止させる。パルスレーザビームの出射が停止されている時間は、例えば３０秒程度である。３０秒程度の停止後、パルスレーザビームの出射を再開すると、図４に示したように、出射再開直後の３０ショット程度のパルスエネルギが、パルスエネルギの許容範囲から下方に外れてしまう。許容範囲よりも低いパルスエネルギを持つレーザパルスが半導体ウエハ５０に入射すると、入射した領域のドーパントの活性化率が不十分になってしまう。このパルスエネルギの不足分を補うために、半導体ウエハ５０の加工を開始するときに、レーザパルスの通し番号ｉを初期設定する。
【００４６】
１行分の主走査が終了してから、次の行の主走査を行うまでの副走査期間にも、パルスレーザビームの出射が停止される。ただし、この副走査に要する時間は高々１秒程度である。このように短い時間の出射の停止は、出射の再開直後に出射されるレーザパルスのパルスエネルギに大きな影響を与えない。従って、副走査後に、レーザパルスの通し番号を初期設定する必要はない。
【００４７】
図９に、実施例によるレーザ加工方法のフローチャートを示す。まず、ステップＳＴ１において、加工対象物である半導体ウエハ５０（図８）をステージ２２（図１）に保持する。ステップＳＴ２において、ステージ２２（図１）の移動を開始する。ステージ２２の移動開始後は、主走査方向の移動が行われると共に、１行分の主走査が完了すると、副走査方向への移動が行われる。ステップＳＴ３において、レーザパルスの通し番号を初期設定する。具体的には、レーザパルスの通し番号を「１」に設定する。
【００４８】
ステップＳＴ４において、レーザパルスの通し番号から、パルス幅を算出する。パルス幅は、例えば上述の式（６）を用いて算出することができる。ステップＳＴ５において、算出されたパルス幅に基づいて、レーザ光源１０（図１）からレーザパルスを出射する。
具体的には、制御装置２５（図１）がドライバ１１（図１）に、ステップＳＴ４で算出されたパルス幅を規定するトリガ信号を送出する。主走査期間中は、一定の繰り返し周波数でレーザパルスが出射されるように、トリガ信号送出のタイミングが制御される。なお、副走査が行われている期間中は、レーザパルスの出射を停止させておき、副走査が完了した時点でレーザパルスの出射を再開する。
【００４９】
ステップＳＴ６において、半導体ウエハ５０の表面の処理すべき領域の全域の処理が終了したか否かを判定する。全域の処理が終了していない場合には、ステップＳＴ７において、レーザパルスの通し番号を増加させる。具体的には、通し番号に１を加える。その後、ステップＳＴ４に戻り、１が加えられた通し番号に基づいて、パルス幅を算出する。
【００５０】
ステップＳＴ６で半導体ウエハ５０の全域の処理が終了したと判定された場合には、ステップＳＴ８において、ステージ２２（図１）の移動を停止させ、半導体ウエハ５０をステージ２２から搬出する。
【００５１】
ステップＳＴ９において、未処理の半導体ウエハが残っているか否かを判定する。未処理の半導体ウエハ５０が残っている場合には、ステップＳＴ１に戻って、未処理の半導体ウエハ５０をステージ２２（図１）に保持する。未処理の半導体ウエハが残っていない場合には、処理を終了する。
【００５２】
実施例による方法を採用すると、パルス幅を長くすることによって光パワーの不足分が補われるため、パルスエネルギを許容範囲内に収めることができる。このため、十分な活性化率を確保することができる。
【００５３】
パルスレーザビームの出射の再開から３０ショット分のレーザパルスが出射されるまでの期間、暖機運転を行うことによっても、パルスエネルギの不十分なレーザパルスによるアニール不良の発生を回避することができる。ただし、暖機運転中にもレーザ発振器１２（図１）の性能の劣化が進むため、暖機運転はレーザ発振器１２の寿命を縮める要因になる。実施例による方法では、暖機運転を行う必要がないため、暖機運転に起因する性能の劣化が生じない。
【００５４】
レーザダイオードのパルスエネルギは、レーザダイオードに印加する電圧、レーザダイオードに投入する電流によっても、調節することが可能である。ところが、電圧や電流による調節では、十分な精度を得ることが困難である。実施例のように、パルス幅を調節することにより、高い精度でパルスエネルギを調整することが可能になる。
【００５５】
上記実施例では、パルスレーザビームの出射中断時間が３０秒である場合を例示した。中断時間が変動すると、図４に示した規格化パルスエネルギと経過時間との関係を示すグラフの形状も変化すると考えられる。すなわち、式（１）のパラメータＫ１、Ｃ１が、中断時間に依存する。制御装置２５（図１）に、中断時間ごとにパラメータＫ１、Ｃ１の値を記憶しておくことにより、種々の中断時間に対応することが可能になる。
【００５６】
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。例えば、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。
【符号の説明】
【００５７】
１０  レーザ光源
１１  ドライバ
１２  レーザ発振器
１３  シャッタ
１５  半波長板
１６  ビームホモジナイザ
１７  ビームスプリッタ
１８、１９  ビームダンパ
２０  １／４波長板
２１  集光レンズ
２３  ビーム断面
２５  制御装置
３０  加工対象物
３１  シリコン基板
３３  ｐ型のベース領域
３４  ｎ型のエミッタ領域
３５  ゲート電極
３６  ゲート絶縁膜
３７  エミッタ電極３７
３８  ｎ型のバッファ層
３９  ｐ型のコレクタ層
４０  コレクタ電極
５０  半導体ウエハ
５１  ビームスポット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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