(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物をのせるステージと、
第１連続レーザ光を放射する第１レーザ素子と、
前記第１連続レーザ光を前記被加熱物へ導き、前記被加熱物に第１照射領域を形成する第１光学系と、
前記第１連続レーザ光よりも波長の短い第２連続レーザ光を放射する第２レーザ素子と、
前記第２連続レーザ光を前記被加熱物へ導き、前記被加熱物に第２照射領域を形成する第２光学系と、
前記被加熱物の各部分について前記第２照射領域が走査する前に前記第１照射領域の少なくとも一部が走査するように、前記第１照射領域と前記第２照射領域を走査させるシステムコントローラと、
前記第２連続レーザ光よりも波長の長い第３連続レーザ光を放射する第３レーザ素子と、
前記第３連続レーザ光を前記被加熱物へ導き、前記被加熱物に第３照射領域を形成する第３光学系と、を備え、
前記システムコントローラは、前記被加熱物の各部分について前記第２照射領域が走査した後に前記第３照射領域が走査するように、前記第３照射領域を走査させることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項２】
前記第１連続レーザ光よりも波長の短い第４連続レーザ光を放射する第４レーザ素子と、
前記第４連続レーザ光を前記被加熱物へ導き、前記被加熱物に第４照射領域を形成する第４光学系と、を備え、
前記システムコントローラは、前記被加熱物の各部分について前記第２照射領域が走査した後に前記第４照射領域が走査するように、前記第４照射領域を走査させることを特徴とする請求項１に記載のレーザアニール装置。
【請求項３】
前記第１照射領域の一部と前記第２照射領域の一部が重なるように、前記第１レーザ素子、前記第１光学系、前記第２レーザ素子、及び前記第２光学系を配置することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザアニール装置。
【請求項４】
前記第２照射領域の走査方向の幅は前記第１照射領域の走査方向の幅より長いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザアニール装置。
【請求項５】
前記第１照射領域の走査方向の幅は前記第２照射領域の走査方向の幅より長いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザアニール装置。
【請求項６】
前記第１照射領域の一部は、前記第２照射領域よりも走査方向後方に広がることを特徴とする請求項５に記載のレーザアニール装置。
【請求項７】
前記システムコントローラは、前記第１照射領域と前記第２照射領域を走査させた領域の１／２〜２／３の部分に再度前記第１照射領域と前記第２照射領域を走査させることを特徴とする請求項１に記載のレーザアニール装置。
【請求項８】
前記システムコントローラは、既に前記第１照射領域と前記第２照射領域を走査させた領域と重ならずかつこの領域と隙間がないように前記第１照射領域と前記第２照射領域を走査させることを特徴とする請求項１に記載のレーザアニール装置。
【請求項９】
前記システムコントローラは、走査速度が５０〜１０００[ｍ／ｍｉｎ]となるように前記第１照射領域と前記第２照射領域を走査させることを特徴とする請求項１に記載のレーザアニール装置。
【請求項１０】
被加熱物に第１連続レーザ光を照射して前記第１連続レーザ光が照射された領域である第１照射領域を形成するとともに、前記被加熱物に前記第１連続レーザ光よりも波長の短い第２連続レーザ光を照射して前記第２連続レーザ光が照射された領域である第２照射領域を形成し、前記被加熱物の各部分について前記第２照射領域が走査する前に前記第１照射領域の少なくとも一部が走査するように、前記第１照射領域と前記第２照射領域を走査させ、
前記被加熱物に、前記第２連続レーザ光よりも波長の長い第３レーザ光が照射された第３照射領域を形成し、前記被加熱物の各部分について前記第２照射領域が走査した後に前記第３照射領域が走査するように、前記第３照射領域を走査させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記被加熱物の上面と下面には拡散層が形成されており、
前記第１照射領域と前記第２照射領域は前記上面又は前記下面を走査し、
前記第１照射領域と前記第２照射領域の走査速度は５０〜１０００[ｍ／ｍｉｎ]であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
被加熱物をのせるステージと、
第１連続レーザ光を放射する第１レーザ素子と、
前記第１連続レーザ光を前記被加熱物へ導き、前記被加熱物に第１照射領域を形成する第１光学系と、
前記第１連続レーザ光よりも波長の短い第２連続レーザ光を放射する第２レーザ素子と、
前記第２連続レーザ光を前記被加熱物へ導き、前記被加熱物に第２照射領域を形成する第２光学系と、
前記被加熱物の各部分について前記第２照射領域が走査する前に前記第１照射領域の少なくとも一部が走査するように、前記第１照射領域と前記第２照射領域を走査させるシステムコントローラと、
前記第１連続レーザ光よりも波長の短い第４連続レーザ光を放射する第４レーザ素子と、
前記第４連続レーザ光を前記被加熱物へ導き、前記被加熱物に第４照射領域を形成する第４光学系と、を備え、
前記システムコントローラは、前記被加熱物の各部分について前記第２照射領域が走査した後に前記第４照射領域が走査するように、前記第４照射領域を走査させることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項１３】
被加熱物をのせるステージと、
第１連続レーザ光を放射する第１レーザ素子と、
前記第１連続レーザ光を前記被加熱物へ導き、前記被加熱物に第１照射領域を形成する第１光学系と、
前記第１連続レーザ光よりも波長の短い第２連続レーザ光を放射する第２レーザ素子と、
前記第２連続レーザ光を前記被加熱物へ導き、前記被加熱物に第２照射領域を形成する第２光学系と、
前記被加熱物の各部分について前記第２照射領域が走査する前に前記第１照射領域の少なくとも一部が走査するように、前記第１照射領域と前記第２照射領域を走査させるシステムコントローラと、を備え、
前記第１照射領域の走査方向の幅は前記第２照射領域の走査方向の幅より長いことを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項１４】
前記第１照射領域の一部は、前記第２照射領域よりも走査方向後方に広がることを特徴とする請求項１３に記載のレーザアニール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、基板に導入した不純物の拡散及び活性化に用いられるレーザアニール装置、及びそのレーザアニール装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板にイオン注入等によって導入した不純物を拡散及び活性化させるために、半導体基板にレーザアニールを施すことがある。特許文献１には、パルスレーザ光を放射するパルス発振レーザ素子と、アニールをアシストする近赤外レーザ光を放射する連続（又は不連続）発振レーザ素子を有するレーザアニール装置が開示されている。このレーザアニール装置は、近赤外レーザ光照射により基板表面温度が定常状態に達した後にパルスレーザ光を照射する。これにより光侵入長と熱拡散長を十分に確保して基板の深くにある不純物を活性化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２０１１−１１９２９７号公報
【特許文献２】日本特開２００９−３０２２１４号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００７／０１５３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザアニール処理は、レーザ光の照射領域を高速で走査しつつ、被加熱物を十分に加熱することが好ましい。しかし、特許文献１に開示の技術ではパルスレーザ光を用いて被加熱物を加熱するので、照射領域を高速走査すると加熱されない部分が生じる問題があった。【０００５】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、照射領域を高速走査しつつ、被加熱物を十分に加熱することができるレーザアニール装置、及び半導体装置の製造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】
本願の発明にかかるレーザアニール装置は、被加熱物をのせるステージと、第１連続レーザ光を放射する第１レーザ素子と、該第１連続レーザ光を該被加熱物へ導き、該被加熱物に第１照射領域を形成する第１光学系と、該第１連続レーザ光よりも波長の短い第２連続レーザ光を放射する第２レーザ素子と、該第２連続レーザ光を該被加熱物へ導き、該被加熱物に第２照射領域を形成する第２光学系と、該被加熱物の各部分について該第２照射領域が走査する前に該第１照射領域の少なくとも一部が走査するように、該第１照射領域と該第２照射領域を走査させるシステムコントローラと、該第２連続レーザ光よりも波長の長い第３連続レーザ光を放射する第３レーザ素子と、該第３連続レーザ光を該被加熱物へ導き、該被加熱物に第３照射領域を形成する第３光学系と、を備え、該システムコントローラは、該被加熱物の各部分について該第２照射領域が走査した後に該第３照射領域が走査するように、該第３照射領域を走査させることを特徴とする。
【０００７】
本願の発明に係る半導体装置の製造方法は、被加熱物に第１連続レーザ光を照射して該第１連続レーザ光が照射された領域である第１照射領域を形成するとともに、該被加熱物に該第１連続レーザ光よりも波長の短い第２連続レーザ光を照射して該第２連続レーザ光が照射された領域である第２照射領域を形成し、該被加熱物の各部分について該第２照射領域が走査する前に該第１照射領域の少なくとも一部が走査するように、該第１照射領域と該第２照射領域を走査させ、該被加熱物に、該第２連続レーザ光よりも波長の長い第３レーザ光が照射された第３照射領域を形成し、該被加熱物の各部分について該第２照射領域が走査した後に該第３照射領域が走査するように、該第３照射領域を走査させることを特徴とする。
【０００８】
本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、連続レーザ光の利用及び予備加熱の実施により、照射領域を高速走査しつつ、被加熱物を十分に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るレーザアニール装置の正面図である。
【図２】被加熱物の一部断面図である。
【図３】第１照射領域と第２照射領域の走査方法を示す平面図である。
【図４】被加熱物の温度変化及び吸収係数の変化を示す図である。
【図５】アニール処理中の被加熱物深さ方向の温度分布を示す図である。
【図６】照射範囲の走査速度依存を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を用いた場合の被加熱物の温度変化を示す図である。
【図８】パルスレーザ光を用いた場合の被加熱物の温度変化を示す図である。
【図９】走査方法の例を示す図である。
【図１０】走査方法の例を示す図である。
【図１１】メモリの断面図である。
【図１２】レーザ素子の例を示す表である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るレーザアニール装置の正面図である。
【図１４】第１照射領域、第２照射領域、及び第３照射領域の配置を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る第１照射領域、第２照射領域、及び第３照射領域を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係るレーザアニール装置の変形例を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る第１照射領域、第２照射領域、及び第３照射領域を示す平面図である。
【図１８】実施の形態４に係るレーザアニール装置の変形例を示す平面図である。
【図１９】実施の形態４に係るレーザアニール装置の他の変形例を示す平面図である。
【図２０】図１８の場合の被加熱物の温度変化及び吸収係数の変化を示す図である。
【図２１】図１８の場合の被加熱物深さ方向の温度分布を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態５に係る第１照射領域及び第２照射領域を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態５に係るレーザアニール装置の変形例を示す平面図である。
【図２４】本発明の実施の形態６に係るレーザアニール装置の正面図である。
【図２５】本発明の実施の形態６に係る第１照射領域、第２照射領域、及び第４照射領域を示す平面図である。
【図２６】第１照射領域、第２照射領域、及び第４照射領域の走査による被加熱物の温度変化及び吸収係数の変化を示す図である。
【図２７】被加熱物深さ方向の温度分布を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態６に係るアニール装置の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係るレーザアニール装置、及び半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザアニール装置の正面図である。このレーザアニール装置は被加熱物をのせるステージ１０を備えている。ステージ１０にはステージコントローラ１２が接続されている。ステージコントローラ１２にはシステムコントローラ１４が接続されている。ステージコントローラ１２はシステムコントローラ１４からの指令を受けてステージ１０の位置を変化させる。
【００１３】
システムコントローラ１４には、第１直流電源１６ａと第２直流電源１６ｂが接続されている。システムコントローラ１４は第１直流電源１６ａと第２直流電源１６ｂのオンオフを制御する。第１直流電源１６ａには第１レーザ素子１８ａが接続されている。第１レーザ素子１８ａは、第１直流電源１６ａから直流電圧の供給を受けて第１連続レーザ光を放射する。第１連続レーザ光の波長は例えば８０８ｎｍである。第１連続レーザ光があたる場所に第１光学系２０ａが形成されている。第１光学系２０ａは第１連続レーザ光を被加熱物へ導き被加熱物に第１照射領域を形成する。第１照射領域とは被加熱物のうち第１連続レーザ光が照射された領域である。
【００１４】
第２直流電源１６ｂには第２レーザ素子１８ｂが接続されている。第２レーザ素子１８ｂは、第２直流電源１６ｂから直流電圧の供給を受けて第１連続レーザ光よりも波長の短い第２連続レーザ光を放射する。第２連続レーザ光の波長は例えば５３２ｎｍである。第２連続レーザ光があたる場所に第２光学系２０ｂが形成されている。第２光学系２０ｂは第２連続レーザ光を被加熱物へ導き被加熱物に第２照射領域を形成する。第２照射領域とは被加熱物のうち第２連続レーザ光が照射された領域である。
【００１５】
図２は、被加熱物５０の一部断面図である。被加熱物５０はパンチスルー型ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で形成されている。被加熱物５０の製造プロセスを簡単に説明する。まず、Ｎ型半導体基板５２の上面側に、Ｐ＋拡散層５４、Ｎ＋拡散層５６、酸化膜５８に覆われたゲート電極６０、及びエミッタ電極６２を形成する。エミッタ電極６２には例えばアルミニウムを用いる。次いで、半導体基板５２の厚さが例えば１００μｍとなるよう半導体基板５２の下面側を研削する。次いで、イオン注入等で半導体基板５２の下面側にＮ＋バッファ層６４の不純物とＰ＋コレクタ層６６の不純物を注入する。
【００１６】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法では、レーザアニール装置を用いて被加熱物５０の下面側の不純物を拡散及び活性化させる。図３は、第１照射領域と第２照射領域の走査方法を示す平面図である。まずステージ１０の上に被加熱物５０をのせる。図３では被加熱物５０のコレクタ層６６が表面に表れている。その後、第１照射領域１００と第２照射領域１０２を矢印方向に走査する。この走査は、システムコントローラ１４から指令を受けたステージコントローラ１２がステージ１０を移動させることで実現する。
【００１７】
第１照射領域１００と第２照射領域１０２は、被加熱物５０の各部分について第２照射領域１０２が走査する前に第１照射領域１００の少なくとも一部が走査するように走査させる。なお、第１照射領域１００の走査方向の幅、第２照射領域１０２の走査方向の幅は、例えばそれぞれ１００μｍ、５０μｍであるが特にこれらに限定されない。
【００１８】
システムコントローラ１４は、第１照射領域１００と第２照射領域１０２の走査速度が５０〜１０００[ｍ／ｍｉｎ]となるように第１照射領域１００と第２照射領域１０２を走査させる。なお、ステージ１０を移動させるのではなく、システムコントローラ１４により第１光学系２０ａと第２光学系２０ｂを移動させることで第１照射領域１００と第２照射領域１０２を走査させてもよい。
【００１９】
図４は、被加熱物の温度変化及び吸収係数の変化を示す図である。温度及び吸収係数の測定点は例えば図３のＰ１に示す場所である。測定点の直上を第１照射領域が走査している時間は「第１連続レーザ光」と表され、測定点の直上を第２照射領域が走査している時間は「第２連続レーザ光」と表されている。第１照射領域が走査すると被加熱物の吸収係数が高まる。そして、被加熱物の吸収係数が高くなった場所に第２照射領域が走査するので、第２照射領域だけを走査した場合と比較して測定点の到達温度を高くすることができる。
【００２０】
図５は、アニール処理中の被加熱物深さ方向の温度分布を示す図である。第１照射領域と第２照射領域を走査させた場合、第２照射領域だけを走査させた場合よりも高温でアニールできることが分かる。
【００２１】
本発明の実施の形態１に係るレーザアニール装置と半導体装置の製造方法によれば、第１連続レーザ光と第２連続レーザ光を用いるので、第１照射領域と第２照射領域の走査速度を高めることができる。図６は、照射範囲の走査速度依存を示す図である。連続レーザ光を用いると走査速度を上げても照射もれはないが、パルスレーザ光を用いると走査速度を上げると照射もれが生じる。連続レーザ光を用いることで照射もれなく第１照射領域と第２照射領域の走査速度を高めることができる。
【００２２】
図７は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を用いた場合の被加熱物の温度変化を示す図である。測定点は例えば図３のＰ１に示す場所である。測定点の温度が最大となる時刻は第２照射領域が測定点を走査する時刻である。この時刻の前は第２照射領域が平面視で主として測定点の上方を走査しており、この時刻より後は第２照射領域が平面視で主として測定点の下方を走査している。走査速度は４００[ｍ／ｍｉｎ]である。温度ピークが立ち次の温度ピークが表れる直前までにはほぼ常温に戻っているので、被測定物は加熱後速やかに放熱されてほとんど蓄熱していない。そのため、被加熱物の上面温度は低い値を維持している。
【００２３】
図８は、パルスレーザ光を用いた場合の被加熱物の温度変化を示す図である。被加熱物に照射むらが生じないように、連続光を用いた場合よりも照射領域の走査速度を遅くしている。走査速度は４．２[ｍ／ｍｉｎ]である。温度ピークが立ち次の温度ピークが表れる直前までに常温に戻らないので被加熱物は蓄熱している。そのため、被加熱物の上面温度は高い値となっている。
【００２４】
このように、連続レーザ光を用いることで照射むらなく第１照射領域と第２照射領域を高速走査させることが可能となる。そして、第１照射領域と第２照射領域を高速走査することで下面の温度を十分高くしてバッファ層６４とコレクタ層６６の不純物を拡散及び活性化させつつ、上面の温度上昇を抑制できる。上面の温度を低く保つことで、基板上面側の拡散層等に変化を与えず、かつアルミニウムで形成されたエミッタ電極６２の信頼性を確保できる。
【００２５】
本発明の実施の形態１に係るレーザアニール装置と半導体装置の製造方法によれば、被加熱物の各部分について第１照射領域の走査によって（第２連続レーザ光に対する）吸収係数を高めた後に第２照射領域を走査する。従って、第２照射領域だけを走査した場合と比較して高温のアニール処理が可能となる。本発明の実施の形態１では第１照射領域と第２照射領域の走査を高速化するので被加熱物を高温にすることが難しい。そこで、第１照射領域による予備加熱により被加熱物の吸収係数を高めておくことが重要となる。
【００２６】
システムコントローラ１４により、第１照射領域と第２照射領域を走査させた領域の１／２〜２／３の部分に再度第１照射領域と第２照射領域を走査させてもよい。図９は、第１照射領域と第２照射領域を走査させた領域の１／２の部分に再度第１照射領域と第２照射領域を走査させることを示す平面図である。図１０は、第１照射領域と第２照射領域を走査させた領域の２／３の部分に再度第１照射領域と第２照射領域を走査させることを示す平面図である。このように第１照射領域と第２照射領域を走査した部分の一部を再度第１照射領域と第２照射領域で走査すると、被加熱物にもれなくレーザ光を照射できるので被加熱物の下面を均一に加熱できる。
【００２７】
システムコントローラ１４により、既に第１照射領域と第２照射領域を走査させた領域と重ならずかつこの領域と隙間がないように第１照射領域と第２照射領域を走査させてもよい。この場合、被加熱物全体を走査するための走査距離を短くできるので短時間で処理できる。
【００２８】
本発明のレーザアニール装置と半導体装置の製造方法は、上面と下面に拡散層が形成された被加熱物のいずれか一方の面のアニールに用いることが好ましい。上面と下面に拡散層が形成されて下面側に熱処理を施す被加熱物としては、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、又はダイオード等がある。
【００２９】
しかしながら上面又は下面の一方にのみに拡散層が形成されている被加熱物を加熱対象としてもよい。上面にのみ拡散層がある被加熱物としては、メモリ、マイコン、又はパワーディスクリート等がある。図１１は、メモリの断面図である。メモリの製造プロセスを簡単に説明する。まず、半導体基板１５０の上面にウェル拡散層１５２、素子分離１５４、ゲート電極１５６を形成する。次いで、ソースドレインの拡散層１５８となる不純物をイオン注入等によって半導体基板１５０に導入する。
【００３０】
そして、本発明の実施の形態１に係るレーザアニール装置により半導体基板１５０の上面を加熱しソースドレインの拡散層１５８となる不純物を拡散及び活性化させる。レーザアニール後は、アルミ等によるメタル配線を形成し、半導体装置の用途に応じてウエハ裏面側を研削する。なお、本発明の実施の形態１において被加熱物の材料は、例えばＳｉ、ＳｉＣ、又はＧａＮであるが特にこれらに限定されない。
【００３１】
ところで、半導体装置（被加熱物）を微細化するためにソースドレインの拡散層を浅く形成することがある。本実施形態の実施の形態１に係るレーザアニール装置によれば短時間かつ高温のアニール処理ができるので、不純物の拡散を抑制して浅い拡散層を得ることができる。
【００３２】
第１連続レーザ光と第２連続レーザ光の波長は、第１連続レーザ光の波長が第２連続レーザ光の波長よりも大きい限り特に限定されない。例えば、図１２に示す各レーザ素子を適宜選択することができる。
【００３３】
第１連続レーザ光と第２連続レーザ光は、被加熱物に対して垂直に入射させてもよいし斜めに入射させてもよい。また、この入射角を少しずつ変化させることで、第１照射領域と第２照射領域を走査させてもよい。なお、これらの変形は以後の実施の形態に係るレーザアニール装置及び半導体装置の製造方法にも応用できる。
【００３４】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るレーザアニール装置と半導体装置の製造方法は実施の形態１との一致点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。図１３は、本発明の実施の形態２に係るレーザアニール装置の正面図である。このレーザアニール装置はシステムコントローラ１４に接続された第３直流電源１６ｃを備えている。
【００３５】
第３直流電源１６ｃには第３レーザ素子１８ｃが接続されている。第３レーザ素子１８ｃは第３直流電源１６ｃから直流電圧の供給を受けて第２連続レーザ光よりも波長の長い第３連続レーザ光を放射する。第３光学系２０ｃは、第３連続レーザ光を被加熱物へ導き被加熱物に第３照射領域を形成する。第３照射領域とは被加熱物のうち第３連続レーザ光が照射された領域である。
【００３６】
図１４は、第１照射領域１００、第２照射領域１０２、及び第３照射領域２００の配置を示す平面図である。システムコントローラ１４は、被加熱物の各部分について第２照射領域１０２が走査した後に第３照射領域２００が走査するように、第３照射領域２００を走査させる。
【００３７】
第２照射領域１０２の走査又はそれ以前の工程が原因で被加熱物に結晶欠陥等のダメージが生じる場合がある。第３照射領域２００を第２照射領域１０２の後に走査することで、当該ダメージの回復が可能となる。このように、レーザアニール処理における最後の加熱を比較的波長の長いレーザ光で実施することで被加熱物のダメージを回復させる。この効果を得るためにはレーザ光は連続光に限定されず、パルス光でもよい。以後の実施の形態でも同様である。
【００３８】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るレーザアニール装置と半導体装置の製造方法は実施の形態２との一致点が多いので、実施の形態２との相違点を中心に説明する。図１５は、本発明の実施の形態３に係る第１照射領域１００、第２照射領域１０２、及び第３照射領域２００を示す平面図である。第１照射領域１００の一部と第２照射領域１０２の一部が重なった重複領域３００が形成されている。第２照射領域１０２の一部と第３照射領域２００の一部が重なった重複領域３０２が形成されている。
【００３９】
重複領域３００、３０２は、第１レーザ素子１８ａ、第１光学系２０ａ、第２レーザ素子１８ｂ、第２光学系２０ｂ、第３レーザ素子１８ｃ、及び第３光学系２０ｃの相対位置の調整により形成する。具体的には、第１レーザ素子１８ａと第２レーザ素子１８ｂの間隔を短くしたり、第１光学系２０ａ、及び第２光学系２０ｂの焦点距離を調整したりして重複領域３００を形成する。重複領域３０２も同様である。重複領域３００、３０２が形成されているので、実施の形態２の場合と比較して走査方向の幅を短くできる。従ってレーザアニールに要する時間を短くできる。
【００４０】
図１６は、本発明の実施の形態３に係るレーザアニール装置の変形例を示す平面図である。被加熱物のダメージ回復が不要な場合は、図１６に示すように第３照射領域を省略してもよい。
【００４１】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係るレーザアニール装置と半導体装置の製造方法は実施の形態３との一致点が多いので、実施の形態３との相違点を中心に説明する。図１７は、本発明の実施の形態４に係る第１照射領域１００、第２照射領域１０２、及び第３照射領域２００を示す平面図である。第２照射領域１０２の走査方向の幅は第１照射領域１００の走査方向の幅より長い。そのため、波長の短い第２連続レーザ光による加熱時間を長くすることができるので被加熱物の深くまで高温に加熱できる。
【００４２】
図１８は、実施の形態４に係るレーザアニール装置の変形例を示す平面図である。この変形例のように、被加熱物のダメージ回復のための第３照射領域を省略することができる。図１９は、実施の形態４に係るレーザアニール装置の他の変形例を示す平面図である。この変形例のように、第３照射領域を省略しつつ第１照射領域１００の一部と第２照射領域１０２の一部を重ねても良い。図２０は、図１８の場合の被加熱物の温度変化及び吸収係数の変化を示す図である。第２連続レーザ光による加熱時間を長くすることで測定点の到達温度を高くすることができる。図２１は、図１８の場合の被加熱物深さ方向の温度分布を示す図である。
【００４３】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係るレーザアニール装置と半導体装置の製造方法は実施の形態１との一致点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。図２２は、本発明の実施の形態５に係る第１照射領域１００、及び第２照射領域１０２を示す平面図である。第１照射領域１００の走査方向の幅は第２照射領域１０２の走査方向の幅より長い。これにより、第１照射領域１００による被加熱物の吸収係数を安定して上昇させることができる。さらに、第１照射領域１００の一部は、第２照射領域１０２よりも走査方向後方に広がる。よって被加熱物のダメージ回復もできる。
【００４４】
図２３は、本発明の実施の形態５に係るレーザアニール装置の変形例を示す平面図である。第１照射領域１００の走査方向の幅を第２照射領域１０２の走査方向の幅より長くすることで、十分な予備加熱、及び被加熱物のダメージ回復ができる。
【００４５】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係るレーザアニール装置と半導体装置の製造方法は実施の形態１との一致点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。図２４は、本発明の実施の形態６に係るレーザアニール装置の正面図である。システムコントローラ１４には第４直流電源１６ｄが接続されている。第４直流電源１６ｄには第４レーザ素子１８ｄが接続されている。第４レーザ素子１８ｄは第４直流電源１６ｄから直流電圧の供給を受けて第１連続レーザ光よりも波長の短い第４連続レーザ光を放射する。第４光学系２０ｄは、第４連続レーザ光を被加熱物へ導き被加熱物に第４照射領域を形成する。第４照射領域とは被加熱物のうち第４連続レーザ光が照射された領域である。
【００４６】
図２５は、第１照射領域１００、第２照射領域１０２、及び第４照射領域６００を示す平面図である。システムコントローラ１４は、被加熱物の各部分について第２照射領域１０２が走査した後に第４照射領域６００が走査するように、第４照射領域６００を走査させる。
【００４７】
第１連続レーザ光よりも波長の短いレーザ光を放射するレーザ素子を複数用いることで、被加熱物の加熱時間を長くすることができる。図２６は、第１照射領域、第２照射領域、及び第４照射領域の走査による被加熱物の温度変化と吸収係数の変化を示す図である。実施の形態１と比較して第４照射領域が加わることで被加熱物の下面の到達温度を高くすることができる。図２７は、被加熱物深さ方向の温度分布を示す図である。図２８は、本発明の実施の形態６に係るアニール装置の変形例を示す平面図である。第１照射領域１００の一部は、第２照射領域１０２及び第４照射領域６００よりも走査方向後方に広がる。従って、第２照射領域１０２及び第４照射領域６００の走査により生じたダメージを回復させることができる。
【００４８】
上述した実施の形態１〜６に係るレーザアニール装置と半導体装置の製造方法の特徴は適宜組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ステージ、  １２  ステージコントローラ、  １４  システムコントローラ、  １６ａ  第１直流電源、  １６ｂ  第２直流電源、  １６ｃ  第３直流電源、  １６ｄ  第４直流電源、  １８ａ  第１レーザ素子、  １８ｂ  第２レーザ素子、  １８ｃ  第３レーザ素子、  １８ｄ  第４レーザ素子、  ２０ａ  第１光学系、  ２０ｂ  第２光学系、  ２０ｃ  第３光学系、  ２０ｄ  第４光学系、  ５０  被加熱物、  １００  第１照射領域、  １０２  第２照射領域、  ２００  第３照射領域、  ３００,３０２  重複領域、  ６００  第４照射領域
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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