(57)【要約】  本開示によるレーザ照射装置は、半導体材料の所定の領域に、ドーパントを含むプラズマを供給するプラズマ生成装置と、パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、プラズマ生成装置とレーザ装置とを制御することにより、所定の領域へのプラズマの供給の開始から停止までの間にパルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第１の制御と、所定の領域へのプラズマの供給を停止した後にパルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第２の制御とのいずれか一方を行い、半導体材料にドーパントがドーピングされるようにする制御部とを備えてもよい。
2016031019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料の所定の領域に、ドーパントを含むプラズマを供給するプラズマ生成装置と、
パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、
前記プラズマ生成装置と前記レーザ装置とを制御することにより、前記所定の領域へのプラズマの供給の開始から停止までの間に前記パルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第１の制御と、前記所定の領域へのプラズマの供給を停止した後に前記パルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第２の制御とのいずれか一方を行い、前記半導体材料に前記ドーパントがドーピングされるようにする制御部と
を備えたレーザ照射装置。
【請求項２】
前記プラズマは大気圧プラズマである
請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記パルスレーザ光のフォトンエネルギは、前記半導体材料のバンドギャップよりも高い
請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
前記パルスレーザ光の波長は、１５７ｎｍ以上３８０ｎｍ以下である
請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記パルスレーザ光のパルス幅は、１ｎｓ以上１０００ｎｓ以下である
請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
前記パルスレーザ光のパルス幅は、１０ｎｓ以上１００ｎｓ以下である
請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
前記レーザ装置は、Ｆ2、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、及びＸｅＦのうちの少なくとも１つをレーザ媒質とする
請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
前記ドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、及びヒ素（Ａｓ）のうちの少なくとも１つを含む
請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項９】
半導体材料の所定の領域に、ドーパントを含むプラズマを供給することと、
パルスレーザ光を出力することと、
前記所定の領域へのプラズマの供給の開始から停止までの間に前記パルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第１の制御と、前記所定の領域へのプラズマの供給を停止した後に前記パルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第２の制御とのいずれか一方を行い、前記半導体材料に前記ドーパントがドーピングされるようにすることと
を含むレーザ照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体材料にドーピングを行うためのレーザ光を照射するレーザ照射装置及びレーザ照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体は、集積回路、パワーデバイス、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、及び液晶や有機ＥＬ（Organic Electro Luminescence）ディスプレイなどの能動素子を構成する材料であり、電子デバイス製造には必要不可欠な材料である。能動素子を製造するためには半導体にドーパントを注入して活性化し、その電気特性をｎ型やｐ型に制御する必要がある。【０００３】
現在、半導体へのドーパントの注入と活性化を行う方法としては例えば、イオン注入法と熱拡散法とがある。熱拡散法は、ドーパントを含むガス中で基板を高温に加熱し、半導体表面よりドーパントを熱拡散して活性化させる方法である。【０００４】
イオン注入法は、半導体基板に高速に加速したドーパント原子のイオンを照射し半導体内部にドーパントを注入するイオン注入工程と、イオン注入工程により生じた半導体内部の欠陥の修復及びドーパントの活性化を行うための熱アニール工程とにより、半導体のｎ型やｐ型の制御を行う方法である。イオン注入法は、レジストなどのマスクを用いることで、イオン注入領域の局所的な制御が可能であること、ドーパント濃度の深さ制御が精密に行われるなどの優れた特徴を有し、Ｓｉを用いた集積回路の製造技術として用いられるなど優れた制御特性を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０２６８９号公報
【特許文献２】特開２０１１−３４７６７号公報
【特許文献３】特開２０１３−６５４３３号公報
【特許文献４】特表２０１１−５１２０３８号公報
【特許文献５】特開２００６−３１７９８１号公報
【特許文献６】特開２００４−１５８５６４号公報
【特許文献７】特開２００１−２２３１７４号公報
【概要】
【０００６】
本開示によるレーザ照射装置は、半導体材料の所定の領域に、ドーパントを含むプラズマを供給するプラズマ生成装置と、パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、プラズマ生成装置とレーザ装置とを制御することにより、所定の領域へのプラズマの供給の開始から停止までの間にパルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第１の制御と、所定の領域へのプラズマの供給を停止した後にパルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第２の制御とのいずれか一方を行い、半導体材料にドーパントがドーピングされるようにする制御部とを備えてもよい。
【０００７】
本開示によるレーザ照射方法は、半導体材料の所定の領域に、ドーパントを含むプラズマを供給することと、パルスレーザ光を出力することと、所定の領域へのプラズマの供給の開始から停止までの間にパルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第１の制御と、所定の領域へのプラズマの供給を停止した後にパルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第２の制御とのいずれか一方を行い、半導体材料にドーパントがドーピングされるようにすることとを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、第１の実施形態に係るレーザ照射装置の一構成例を概略的に示す。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るレーザ照射装置の制御の流れの一例を示す。
【図３】図３は、レーザ媒質とパルスレーザ光の波長とフォトンエネルギとの関係の一例を示す。
【図４】図４は、半導体材料のバンドギャップとドーピングが可能なレーザ装置の種類との対応関係の一例を示す。
【図５】図５は、窒素をドーピングしたｎ型領域と４Ｈ−ＳｉＣ基板のｐ型領域とによって形成されたｐｎ接合ダイオードの電流−電圧特性を示す。
【図６】図６は、窒素をドーピングしたｎ型領域と４Ｈ−ＳｉＣ基板のｐ型領域とによって形成されたｐｎ接合ダイオードの逆回復特性を示す。
【図７】図７は、第２の実施形態に係るレーザ照射装置の一構成例を概略的に示す。
【図８】図８は、ドーパントガス種とドーピングされる元素との一例を示す。
【図９】図９は、第３の実施形態に係るレーザ照射装置の一構成例を概略的に示す。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係るレーザ照射装置の制御の流れの一例を示す。
【図１１】図１１は、第４の実施形態に係るレーザ照射装置の要部構成の一例を概略的に示す。
【図１２】図１２は、ライン状のレーザビームを形成するためのフライアイレンズの一例を概略的に示す。
【図１３】図１３は、プラズマ生成装置を含むプラズマ生成システムの構成例を概略的に示す。
【図１４】図１４は、制御部のハードウエア環境の一例を示す。
【実施形態】
【０００９】
＜内容＞
［１．概要］
［２．用語の説明］
［３．課題］
３．１  熱拡散法
３．２  イオン注入法
［４．第１の実施形態］（プラズマ生成装置を含むレーザ照射装置）（図１〜図６）
４．１  構成（図１）
４．２  動作（図２）
４．３  作用
４．４  変形例
４．５  具体例（図３〜図６）
４．５．１  半導体材料とパルスレーザ光のフォトンエネルギとの関係
４．５．２  レーザ照射装置の試験
４．５．３  パルスレーザ光のパルス幅
［５．第２の実施形態］（チャンバとプラズマ生成装置を含むレーザ照射装置）（図７〜図８）
５．１  構成
５．２  動作
５．３  作用
５．４  変形例
［６．第３の実施形態］（レーザ光の照射領域とプラズマの供給領域との位置決めを行うレーザ照射装置）（図９〜図１０）
６．１  構成
６．２  動作
６．３  作用
６．４  変形例
［７．第４の実施形態］（ライン状のレーザビーム照射を行うレーザ照射装置）（図１１、図１２）
７．１  構成及び動作
７．２  ライン状のレーザビームを形成するための光学系の例
７．３  変形例
［８．第５の実施形態］（プラズマ生成装置の具体例）（図１３）
８．１  構成
８．２  動作及び作用
８．３  変形例
［９．制御部のハードウエア環境］（図１４）
［１０．その他］
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１１】
［１．概要］
本開示は、例えば、半導体材料に、ドーパントとなる元素を含むプラズマと、紫外線パルスレーザ光とを照射するレーザ照射装置に関する。
【００１２】
本開示では、レーザ光を発振する光源と、レーザ光を半導体材料に導く照射光学系と、少なくともレーザ照射領域にプラズマを供給するプラズマ供給装置とが具備されているレーザ照射装置を提供する。プラズマ供給は大気圧プラズマであることが望ましく、また、レーザ光はパルスレーザ光であることが望ましい。供給されるプラズマは、少なくとも半導体材料のドーパントとなる元素が含まれていてもよく、例えば窒素プラズマなどであってもよい。ドーパントとなる元素は、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、及びヒ素（Ａｓ）のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。レーザ光は、所望の半導体材料に吸収される波長をもったレーザ光であってもよい。例えばＦ2エキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＸｅＣｌエキシマレーザ、及びＸｅＦエキシマレーザなどによるレーザ光を使用してもよい。
【００１３】
半導体材料をプラズマ化されたドーパントに曝すと、表面のダングリングボンドとドーパントとが吸着し、半導体材料の表面がドーパントにより覆われ得る。表面がドーパントに覆われた状態でレーザ光を照射することで表面のドーパント原子が半導体内部へ拡散して活性化し、ドーピングが可能となり得る。また、パルスレーザ光を用いることでプラズマへの暴露とレーザ照射とを交互に行うことが可能であり、レーザ照射回数を制御することでドーピング濃度を変化させ得る。照射パルス間に十分なプラズマを供給するためには、プラズマの圧力を高くする必要があり、従来の減圧プラズマでは高濃度のドーピングが困難となり得る。本開示においては、大気圧プラズマを用いることで十分なプラズマを半導体材料の表面に供給し得る。
【００１４】
［２．用語の説明］
（大気圧プラズマの定義）
大気圧下で発生させたプラズマを大気圧プラズマという。大気圧プラズマは、大がかりな真空排気装置を必要せずに発生可能なプラズマで、電子温度（Ｔｅ）が高い一方でイオン温度（Ｔｉ）がガス温度（Ｔｇ）に略等しく、室温に近い状態になっており、熱的に非平衡な状態（Ｔｅ＞＞Ｔｉ≒Ｔｇ）のとき非平衡プラズマ或いは低温プラズマと呼ぶ。
【００１５】
［３．課題］
（３．１  熱拡散法）
熱拡散法では、基板全体を高温に保つ必要があるため、レジストなどを用いたパターニングが困難であり、ドーパントを拡散させる領域を局所的に制御することが困難である。また、熱拡散法では基板温度全体を高温に保つため、熱拡散に必要な温度領域で基板内部に欠陥が形成され易い半導体材料、例えばＳｉＣ，ＺｎＯやＩＧＺＯ（登録商標）などの酸化物半導体である場合は、熱拡散法によりｎ型及びｐ型に制御することは困難である。なお、ＩＧＺＯ（イグゾー）は、インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ）、ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ）、亜鉛（Ｚｉｎｃ）、及び酸素（Ｏｘｉｄｅ）から構成される半導体の略称である。
【００１６】
（３．２  イオン注入法）
一方、イオン注入法では、イオン注入時の半導体内部の欠陥生成を原理的に避けることが困難であり、生成された欠陥の熱修復が困難な材料、例えばＳｉＣ、ＺｎＯ、及びＩＧＺＯなどの半導体材料に対しては、特性の劣化やドーパント濃度の制限が生じ得る。
【００１７】
例えばＳｉＣは、イオン注入時の欠陥生成を極力抑制し、また、可能な限りの欠陥修復を行うために、イオン注入時に基板温度を高温に保つ必要があり、さらにイオン注入の後の熱アニールでは１８００℃もの超高温が必要とされる。しかしながら、このような超高温プロセスを用いても高濃度ドーピングは困難となっている。さらに、１８００℃もの高温アニールではイオン注入がなされていない基板内部領域においても欠陥が生成され特性が劣化することがあり得る。
【００１８】
また、ＺｎＯやＩＧＺＯなどは、イオン注入により酸素の空乏欠陥が生成され易く、生成された空乏欠陥は電子を放出しＺｎＯのｎ型化を引き起こし得る。ＺｎＯのｐ型ドーパントとして知られているＳｂやＮ、或いはＰをイオン注入するとＯの空乏欠陥も同時に生成されｐ型キャリアである正孔のみでなくｎ型キャリアである電子も同時に生成されるためｐ型化が困難と予想されている。これらのイオン注入により欠陥が生成され易く、またその後の活性化熱アニールにより欠陥の修復が困難な半導体材料、例えばＳｉＣ，ＺｎＯ，ＩＧＺＯなどにおいてはイオン注入法はドーパント濃度の制限や、ｎ型及びｐ型の制御が困難などの課題が生じる。
【００１９】
［４．第１の実施形態］（プラズマ生成装置を含むレーザ照射装置）
（４．１  構成）
図１は、本開示の第１の実施形態として、プラズマ生成装置４を含むレーザ照射装置の一構成例を概略的に示している。
【００２０】
レーザ照射装置は、紫外線レーザ装置１と、光路管２と、照射光学系３と、プラズマ生成装置４と、ガス供給装置５と、フレーム６と、ＸＹＺステージ７と、テーブル８と、制御部９とを含んでいてもよい。
【００２１】
光路管２は、紫外線レーザ装置１におけるレーザ光の出射口と照射光学系３におけるレーザ光の入射口との間のレーザ光の光路上に配置されていてもよい。
【００２２】
紫外線レーザ装置１は、半導体材料１０のバンドギャップよりも高いフォトンエネルギを有する紫外線のパルスレーザ光を出力してもよい。紫外線レーザ装置１は、例えば、Ｆ2、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、及びＸｅＦのうちの少なくとも１つをレーザ媒質とする放電励起式レーザ装置であってもよい。紫外線のパルスレーザ光のパルス幅は、例えば半値全幅で、好ましくは１ｎｓ〜１０００ｎｓ、さらに好ましくは、１０ｎｓ〜１００ｎｓであってもよい。
【００２３】
フレーム６には、照射光学系３と、ＸＹＺステージ７と、ホルダ１１とが固定されていてもよい。
【００２４】
半導体材料１０は、４Ｈ−ＳｉＣであってもよい。半導体材料１０は、テーブル８を介してＸＹＺステージ７に固定されていてもよい。
【００２５】
照射光学系３は、第１の高反射ミラー３１、第２の高反射ミラー３２、及び第３の高反射ミラー３３と、ビームホモジナイザ３４と、マスク３５と、転写光学系３６と、モニタ光学系３７とを含んでいてもよい。
【００２６】
第１の高反射ミラー３１は、紫外線レーザ装置１からのレーザ光がビームホモジナイザ３４に入射するように配置されていてもよい。
【００２７】
ビームホモジナイザ３４は、例えば、フライアイレンズ３８とコンデンサ光学系３９とを含んでいてもよい。フライアイレンズ３８とコンデンサ光学系３９は、マスク３５をケーラ照明するように配置されていてもよい。すなわち、コンデンサ光学系３９の前側焦点面の位置にフライアイレンズ３８の焦点位置が略一致し、マスク３５をコンデンサ光学系３９の後側焦点の位置に配置するようにしてもよい。コンデンサ光学系３９は、凸レンズと凹レンズとの組み合わせであってもよい。
【００２８】
第２の高反射ミラー３２と第３の高反射ミラー３３は、レーザ光を転写光学系３６に入射させるように配置してもよい。第３の高反射ミラー３３は、可視光を透過する基板に、可視光を高透過しレーザ光を高反射する膜がコートされたものであってもよい。可視光を透過する基板は、例えばＣａＦ2結晶や合成石英であってもよい。転写光学系３６は、マスク３５の像が、テーブル８上の半導体材料１０の表面に転写されるように配置してもよい。
【００２９】
モニタ光学系３７は、ハーフミラー２１と、２次元イメージセンサ２２と、照明装置２３とを含んでいてもよい。
【００３０】
照明装置２３は、可視光を発光するランプを含んでいてもよい。ハーフミラー２１は、可視光を透過する基板に、可視光を約５０％反射し約５０％透過する膜がコートされたミラーであってもよい。照明装置２３とハーフミラー２１は、第３の高反射ミラー３３と転写光学系３６とを介して、半導体材料１０におけるレーザ光の照射面が可視光によって照明されるように配置されていてもよい。２次元イメージセンサ２２は、２次元的にフォトダイオードが配置されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子であってもよい。半導体材料１０の所定の領域の像、すなわち、半導体材料１０におけるレーザ光の照射領域の像が、転写光学系３６と第３の高反射ミラー３３とハーフミラー２１とを介して結像する位置に撮像素子が位置するように２次元イメージセンサ２２が配置されていてもよい。
【００３１】
プラズマ生成装置４は、半導体材料１０の所定の領域、すなわち、半導体材料１０におけるレーザ光の照射領域にプラズマ４０が供給されるように、ホルダ１１に固定されていてもよい。プラズマ生成装置４は、図示しない高電圧電源を含んでいてもよい。プラズマ生成装置４は、配管によって、ドーパントの材料となるガスを供給するガス供給装置５に接続されていてもよい。ドーパントの材料となるガスは、例えば、大気圧の窒素ガスであってもよい。
【００３２】
（４．２  動作）
図１に示したレーザ照射装置において、制御部９は、モニタ光学系３７の照明装置２３のランプを点灯し、半導体材料１０におけるレーザ光の照射領域の像が２次元イメージセンサ２２に結像するように、ＸＹＺステージ７を制御してもよい。次に、制御部９は、プラズマ４０が半導体材料１０におけるレーザ光の照射領域に供給されるように、プラズマ生成装置４の図示しない高電圧電源を制御してもよい。その結果、プラズマ生成装置４から、プラズマ４０として例えば窒素プラズマが半導体材料１０の表面に供給され得る。半導体材料１０をプラズマ化された窒素などに曝すと、表面のダングリングボンドと窒素などとが吸着し、半導体材料１０の表面が窒素などのドーパントとなる元素により覆われ得る。
【００３３】
制御部９は、半導体材料１０におけるレーザ光の照射領域のフルーエンスＦ（ｍＪ／ｃｍ2）が所定の値となるように、紫外線レーザ装置１に、目標エネルギ（ｍＪ）と所定のパルス数Ｎとを指示する制御信号を送信してもよい。その結果、紫外線レーザ装置１から紫外線のパルスレーザ光が出力され、そのパルスレーザ光が光路管２中を通過して、照射光学系３の入射口に入射し得る。このパルスレーザ光は、第１の高反射ミラー３１を介して、ビームホモジナイザ３４に入力され得る。パルスレーザ光は、ビームホモジナイザ３４によって均一化され、マスク３５をケーラ照明し得る。マスク３５を透過したパルスレーザ光は、第２の高反射ミラー３２と第３の高反射ミラー３３とを介して、転写光学系３６に入射し得る。転写光学系３６を透過したパルスレーザ光は、照射光学系３の出射口を通過して、半導体材料１０の表面のマスク像の領域を照射し得る。
【００３４】
ここで、半導体材料１０の表面が窒素などのドーパントとなる元素に覆われた状態で、ドーピング可能なフルーエンスＦのパルスレーザ光がＮパルス照射され得る。その結果、紫外線のパルスレーザ光を照射しているので、半導体材料１０の表面の窒素原子などが半導体内部へ拡散して活性化し、ドーピングが可能となり得る。また、パルスレーザ光を用いることでプラズマ４０への暴露とレーザ照射とを交互に行うことが可能であり、レーザ照射回数を制御することで窒素などのドーパントとなる元素の濃度を変化させ得る。
【００３５】
以上のように制御部９は、半導体材料１０にドーパントがドーピングされるように、プラズマ生成装置４と紫外線レーザ装置１とを制御してもよい。この場合において、制御部９は、以下の第１の制御と第２の制御とのいずれか一方を行うようにしてもよい。すなわち、制御部９は、第１の制御として、半導体材料１０の所定の領域へのプラズマ４０の供給の開始から停止までの間にパルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるように、プラズマ生成装置４と紫外線レーザ装置１とを制御してもよい。また、制御部９は、第２の制御として、半導体材料１０の所定の領域へのプラズマ４０の供給を停止した後にパルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるように、プラズマ生成装置４と紫外線レーザ装置１とを制御してもよい。
【００３６】
次に、図２を参照して、レーザ照射装置の動作の流れを説明する。
まず、半導体材料１０をテーブル８にセットしてもよい（ステップＳ１１）。次に、制御部９は、照明装置２３のランプを点灯（ステップＳ１２）して、半導体材料１０の表面を照明してもよい。次に、制御部９は、２次元イメージセンサ２２によって半導体材料１０の表面の画像を計測し、その計測結果に基づいて、ＸＹＺステージ７を制御してもよい（ステップＳ１３）。その際、制御部９は、半導体材料１０の表面の画像が明りょうとなるようにＸＹＺステージ７のＺ軸を制御してもよい。また、制御部９は、半導体材料１０の位置が所望の最初の照射位置となるようにＸＹＺステージ７のＸＹ軸を制御してもよい。
【００３７】
次に、制御部９は、プラズマ生成装置４にプラズマ生成信号を送信することにより、プラズマ生成を開始（ステップＳ１４）し、半導体材料１０の所定の領域にプラズマ４０を供給してもよい。次に、制御部９は、紫外線レーザ装置１に、ドーピングが可能なフルーエンスＦとなるような目標エネルギと所定のパルス数Ｎとを指示する制御信号を送信してもよい（ステップＳ１５）。その結果、ドーピングが可能なフルーエンスＦで所定のパルス数Ｎのパルスレーザ光が半導体材料１０の表面の所定の領域に照射され、ドーピングされ得る。
【００３８】
次に、制御部９は、半導体材料１０が次の照射位置に移動するようにＸＹＺステージ７を制御してもよい（ステップＳ１６）。制御部９は、ドーピングが必要な全ての領域にレーザ照射したか否か判定してもよい（ステップＳ１７）。制御部９は、全ての領域にレーザ照射していない場合（ステップＳ１７；Ｎ）には、ステップＳ１５の処理に戻ってもよい。制御部９は、全ての領域にレーザ照射した場合（ステップＳ１７；Ｙ）には、プラズマ生成を停止するようにプラズマ生成装置４を制御して（ステップＳ１８）、制御を終了してもよい。
【００３９】
（４．３  作用）
この第１の実施形態によれば、４Ｈ−ＳｉＣやＺｎＯなどのバンドギャップの高い半導体材料１０であっても、そのバンドギャップよりも高いフォトンエネルギの紫外線のパルスレーザ光を照射することで、ドーピングが可能となり得る。また、プラズマ４０として例えば窒素プラズマを供給することで、簡易なレーザ照射装置によって、半導体材料１０にドーピングを行うことが可能となり得る。
【００４０】
（４．４  変形例）
上記説明では、照射光学系３にモニタ光学系３７やビームホモジナイザ３４を配置したが、この実施形態に限定されることなく、必ずしもモニタ光学系３７やビームホモジナイザ３４を配置しなくてもよい。
【００４１】
（４．５  具体例）
（４．５．１  半導体材料とパルスレーザ光のフォトンエネルギとの関係）
図３は、紫外線レーザ装置１のレーザ媒質とパルスレーザ光の波長とフォトンエネルギとの関係の一例を示す。図３に示したように、紫外線レーザ装置１のレーザ媒質がＦ2、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、及びＸｅＦである場合、パルスレーザ光のフォトンエネルギはそれぞれ、７．９ｅＶ、６．４ｅＶ、５．０ｅＶ、４．１ｅＶ、及び３．５ｅＶとなり得る。また、Ｆ2、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、及びＸｅＦである場合のパルスレーザ光の波長はそれぞれ、１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、３０６ｎｍ、及び３５１ｎｍとなり得る。
【００４２】
ここで、ドーピングを可能にするためには、紫外線レーザ装置１が出力するパルスレーザ光のフォトンエネルギは、半導体材料１０のバンドギャップよりも高いエネルギが必要とされ得る。すなわち、
フォトンエネルギ＞バンドギャップ
であることが必要とされ得る。
【００４３】
図４は、半導体材料１０のバンドギャップとドーピングが可能な紫外線レーザ装置１の種類との対応関係の一例を示す。図４に示したように、例えば、パワーデバイスに使用される４Ｈ−ＳｉＣなどのワイドギャップ半導体の場合は、ドーピングを可能にするために、３．２６ｅＶ以上のフォトンエネルギのパルスレーザ光が必要とされ得る。すなわち、波長換算で３８０ｎｍ以下のパルスレーザ光が必要とされ得る。従って、紫外線レーザ装置１が出力するパルスレーザ光の波長は、好ましくは１５７ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であってもよい。この場合、紫外線レーザ装置１は、波長３８０ｎｍ以下のパルスレーザ光を出力するものであれば、固体レーザ装置であってもよい。例えば、ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）、第４高調波（波長２６６ｎｍ）、及び第５高調波（波長２１３ｎｍ）光を生成する固体レーザ装置であってもよい。
【００４４】
（４．５．２  レーザ照射装置の試験）
以下のように、レーザ照射装置の試験を行った。
【００４５】
（試験条件）
紫外線レーザ装置１はＫｒＦレーザで、パルスレーザ光の波長は２４８ｎｍ、パルス幅は半値全幅で約５５ｎｓとした。半導体材料１０は、ｐ−ｅｐｉ／ｎ+ ４Ｈ−ＳｉＣ（１０００）基板とした。プラズマ４０は大気圧の窒素プラズマとした。半導体材料１０におけるパルスレーザ光の照射領域は３４０μｍ×１５０μｍの矩形形状であり、パルスレーザ光のフルーエンスは２．０Ｊ／ｃｍ2〜４．６Ｊ／ｃｍ2、照射回数は１ｓｈｏｔ〜１０ｓｈｏｔｓの範囲でパルスレーザ光を照射した。
【００４６】
半導体材料１０としての４Ｈ−ＳｉＣ基板において、窒素原子のｐ型領域へのコンタクト電極は、Ｔｉ／Ａｌ膜を物理気相蒸着法にて成膜し、８５０℃で５分間、真空中でアニールすることにより形成した。この電極蒸着したｐ型領域とレーザ照射した領域とでｐｎ接合ダイオードを形成し、電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性と逆回復特性を測定した。図５及び図６にその結果を示す。
【００４７】
（試験結果）
図５は、レーザ照射により窒素をドーピングしたｎ型領域と４Ｈ−ＳｉＣ基板のｐ型領域とによって形成されたｐｎ接合ダイオードの電流−電圧特性を示している。図５において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（μＡ）を示す。図５より、明りょうな整流性が確認された。
【００４８】
図６は、窒素をドーピングしたｎ型領域と４Ｈ−ＳｉＣの基板のｐ型領域とによって形成されたｐｎ接合ダイオードの逆回復特性を示している。図６において、横軸は時間（ｎｓ）、縦軸は電流（相対値）を示す。逆回復時間は、ダイオードの印加電圧を逆バイアスから順バイアスに反転した際に生じる空乏領域の厚さの回復時間を示す。図６より求められた逆回復時間は、約２６０ｎｓであることから、このダイオードの整流性は確かにｐｎ接合により生じていると結論される。すなわち、窒素ドープ領域は確かにｎ型特性を示しており窒素の注入と活性化とが同時に生じていることを示している。
【００４９】
以上のように、測定された電流−電圧特性と逆回復特性とから、大気圧の窒素プラズマ中で４Ｈ−ＳｉＣ基板にレーザ照射を施すことにより、窒素の注入と活性化とを同時に低温で行うことが可能であることが分かった。
【００５０】
（４．５．３  パルスレーザ光のパルス幅）
レーザ照射による窒素及びリンの拡散深さをＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）分析により求めた結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2016031019.tif 000003
【００５２】
拡散深さＬは、自然対数をｅとすると、表面濃度に対して１／ｅとなる深さで求めてもよい。固体中の不純物の拡散深さＬは、拡散係数をＤ、拡散時間をｔとすると、２√（Ｄｔ）で表されてもよい。今、パルスレーザ光を照射したときの拡散時間はパルス幅とほぼ等しくτで表されるとすると、拡散時間ｔは照射回数をＮとしてｔ＝Ｎτで与えられてもよい。すなわち、拡散深さＬは、
Ｌ＝２√（ＤＮτ）  ……（１）
で示されてもよい。
【００５３】
表１及び（１）式から、レーザ照射による窒素及びリンの拡散係数を求めると、窒素の拡散係数ＤＮ及びリンの拡散係数ＤＰは、それぞれ、
ＤＮ＝４．５×１０-5ｃｍ2／Ｖｓ，
ＤＰ＝１．０×１０-6ｃｍ2／Ｖｓ
と求められ得る。
【００５４】
実験結果から求められた拡散係数を用いて、パルスレーザ光のパルス幅、及び照射回数に対する窒素及びリンの拡散深さを求めた結果を表２、及び表３に示す。
【００５５】
【表２】
2016031019.tif 000004
【００５６】
【表３】
2016031019.tif 000005
【００５７】
表２、及び表３より、ドーパントの種類やパルス幅τ、及び照射回数Ｎによりドーパントの拡散深さが変化することが分かる。不純物の注入と活性化において注入深さは最も重要な制御パラメータの１つである。拡散深さが浅くなりすぎると、製造段階において、洗浄工程によるエッチングや電極金属との合金反応によりドーピング領域が消失するといった問題が生じ得る。すなわち、ドーピング領域と金属電極とを電気的に接続するためには、少なくとも製造工程において不純物の拡散領域が消失しないように適宜パルス幅や照射回数を制御する必要があり得る。
【００５８】
ＳｉＣ基板上にＡｌ／ＴｉもしくはＮｉの金属電極を形成する際には、不純物の拡散深さを少なくとも２ｎｍ以上にする必要があり得る。照射回数１回で窒素をドーピングする際に必要とされるパルス幅は約１ｎｓ以上、リンの場合は１０ｎｓ以上であると見積もられ得る。
【００５９】
パルス幅を長くした場合、レーザ照射による熱ストレスが大きくなり基板にクラックが生じ易くなり得る。特に、パルス幅がμｓオーダーとなると熱ストレスの影響が大きくなり、ＳｉＣなどの難加工材ではクラックが生じ得る。ドーピングを施す材料により適宜パルス幅を制御する必要があり、例えばＳｉＣの場合は１０００ｎｓ以下、より望ましくは１００ｎｓ以下であってもよい。
【００６０】
［５．第２の実施形態］（チャンバとプラズマ生成装置を含むレーザ照射装置）
（５．１  構成）
図７は、本開示の第２の実施形態として、チャンバ５０とプラズマ生成装置４を含むレーザ照射装置の一構成例を概略的に示している。なお、以下では上記第１の実施形態に係るレーザ照射装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６１】
本実施形態に係るレーザ照射装置は、図１に示したレーザ照射装置に対して、チャンバ５０と、ウインドウ５１と、排気装置５２と、排気管５３とがさらに追加された構成であってもよい。
【００６２】
図８に、本実施形態に係るレーザ照射装置に適用可能なドーパントガス種とドーピングされる元素との一例を示す。本実施形態において、ガス供給装置５は、図８に示したガス種を含むガスをプラズマ生成装置４に供給してもよい。ドーパントとなる元素は、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、及びヒ素（Ａｓ）のうちの少なくとも１つであってもよい。図８に示すガス種は有毒ガスであるので、ウインドウ５１の付いたチャンバ５０によって、プラズマ生成装置４と、半導体材料１０と、テーブル８と、ＸＹＺステージ７とを覆ってもよい。チャンバ５０は、排気管５３を介して排気装置５２に接続されていてもよい。排気装置５２は、有毒ガス種を除外するスクラバーと排気ポンプとを含んでいてもよい。
【００６３】
（５．２  動作）
図７に示したレーザ照射装置では、ガス供給装置５から供給されたガスに含まれる有毒ガス種が、プラズマ生成装置４によってプラズマ化され、チャンバ５０内において半導体材料１０の表面に供給され得る。その結果、半導体材料１０の表面が、有毒ガス種に含まれるドーパントとなる元素により覆われ得る。その状態で、紫外線レーザ装置１から、照射光学系３及びウインドウ５１を介して、半導体材料１０の表面に紫外線のパルスレーザ光が照射されると、ドーパントが半導体材料１０にドーピングされ得る。プラズマ４０を生成する際に発生した有毒ガスは、排気装置５２によってチャンバ５０内から排気され得る。
【００６４】
（５．３  作用）
この第２の実施形態によれば、プラズマ４０を生成する際に発生した有毒ガスが排気装置５２によってチャンバ５０内から排気されるので、安全なレーザ照射装置となり得る。
【００６５】
（５．４  変形例）
本実施形態では、半導体材料１０とテーブル８とＸＹＺステージ７とを覆うようにチャンバ５０を配置したが、この例に限定されることなく、例えば、テーブル８の上に半導体材料１０を覆うようにチャンバ５０を配置してもよい。
【００６６】
［６．第３の実施形態］（レーザ光の照射領域とプラズマの供給領域との位置決めを行うレーザ照射装置）
（６．１  構成）
図９は、本開示の第３の実施形態に係るレーザ照射装置の一構成例を概略的に示している。なお、以下では上記第１又は第２の実施形態に係る図１に示したレーザ照射装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６７】
本実施形態に係るレーザ照射装置は、図１に示したレーザ照射装置に対して、サーマルカメラ６１と、サーマルカメラ６１を保持するホルダ６２とがさらに追加された構成であってもよい。さらに、プラズマ生成装置４を固定するホルダ１１に代えて、制御部９からの指示に応じてプラズマ生成装置４の位置を制御するステージ１１Ａを備えてもよい。
【００６８】
本実施形態において、テーブル８の上には、半導体材料１０へのドーピングを行うのに先立って、レーザ光の照射領域とプラズマ４０の供給領域とを略一致させるためのアライメント部材６０が配置されてもよい。アライメント部材６０の表面の材質は、ポリイミドなどの熱伝導率の小さいものであってもよい。アライメント部材６０の表面の形状は、穴など、アライメントのための目印になれば種々の形状を取り得る。
【００６９】
（６．２  動作）
図９に示したレーザ照射装置では、半導体材料１０へのドーピングを行うのに先立って、レーザ光の照射領域とプラズマ４０の供給領域との位置決めを行ってもよい。この際、アライメント部材６０がパルスレーザ光の照射位置となるように、制御部９がＸＹＺステージ７を制御してもよい。次に、制御部９は、窒素プラズマなどのプラズマ４０を生成するようにプラズマ生成装置４を制御してもよい。次に、制御部９は、サーマルカメラ６１によって、アライメント部材６０の表面の温度分布を計測してもよい。制御部９は、ステージ１１Ａを制御して、アライメント部材６０の表面の温度が所定の温度以上となるように、プラズマ生成装置４の位置を制御してもよい。
【００７０】
次に、図１０を参照して、レーザ光の照射領域とプラズマの供給領域とが略一致するように位置決めを行う際の動作の流れを説明する。
【００７１】
まず、アライメント部材６０をテーブル８にセットしてもよい（ステップＳ２１）。次に、制御部９は、照明装置２３のランプを点灯（ステップＳ２２）して、アライメント部材６０の表面を照明してもよい。次に、制御部９は、２次元イメージセンサ２２によってアライメント部材６０の表面の画像を計測し、その計測結果に基づいて、ＸＹＺステージ７を制御してもよい（ステップＳ２３）。その際、制御部９は、アライメント部材６０の表面の画像が明りょうとなるようにＸＹＺステージ７のＺ軸を制御してもよい。また、制御部９は、アライメント部材６０の位置が所望の最初の照射位置となるようにＸＹＺステージ７のＸＹ軸を制御してもよい。
【００７２】
次に、制御部９は、プラズマ生成装置４にプラズマ生成信号を送信することにより、プラズマ生成を開始（ステップＳ２４）し、アライメント部材６０の表面にプラズマ４０を供給してもよい。次に、制御部９は、サーマルカメラ６１によって、アライメント部材６０の表面の温度分布を計測してもよい（ステップＳ２５）。次に、制御部９は、アライメント部材６０の表面の照射領域の温度が所定の温度以上か否か判断してもよい（ステップＳ２６）。その際、所定の温度以上ではない場合（ステップＳ２６；Ｎ）には、制御部９は、所定の温度以上となるように、プラズマ生成装置４の位置をプラズマ４０のステージ１１Ａによって制御し（ステップＳ２７）、再度ステップＳ２５の処理に戻ってもよい。所定の温度以上になった場合（ステップＳ２６；Ｙ）には、プラズマ生成を停止するようにプラズマ生成装置４を制御してもよい（ステップＳ２８）。制御部９は上記位置決め動作を行った後、図２と略同様の手順で、半導体材料１０にドーピングしてもよい。
【００７３】
（６．３  作用）
この第３の実施形態によれば、アライメント部材６０の表面に、プラズマ４０を供給し、サーマルカメラ６１で、その表面の温度分布を計測し得る。その結果に基づいて、プラズマ生成装置４を移動させるので、高精度にレーザ光の照射領域とプラズマの供給領域とを略一致させ得る。
【００７４】
６．４  変形例
本実施形態では、プラズマ４０を供給する位置を調節するために、プラズマ生成装置４を移動させるステージ１１Ａを制御しているが、この実施形態に限定されることなく、例えば、プラズマ生成装置４のノズルの方向が変更できる装置を搭載して、ノズルの方向を制御してもよい。
【００７５】
［７．第４の実施形態］（ライン状のレーザビーム照射を行うレーザ照射装置）
（７．１  構成及び動作）
図１１は、本開示の第４の実施形態に係るレーザ照射装置の要部構成の一例を概略的に示している。なお、以下では上記第１ないし第３の実施形態に係るレーザ照射装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７６】
図１１に示したように、半導体材料１０に、パルスレーザ光としてライン状のレーザビームＬ１による照射を行ってもよい。また、複数のノズルを含むプラズマ生成装置４Ａによって、ライン状のレーザビームＬ１の照射位置にプラズマ４０を供給してもよい。複数のノズルを含むプラズマ生成装置４Ａは、特開２０１１−３４７６７号公報、及び特開２０１３−６５４３３号公報に記載されているような大気圧プラズマ生成装置であってもよい。
【００７７】
本実施形態に係るレーザ照射装置では、半導体材料１０を矢印Ｘ１の方向に移動させながら、ライン状のレーザビームＬ１の照射とプラズマ４０の供給とを行うことにより、半導体材料１０における所望の領域にドーピングを行うようにしてもよい。
【００７８】
また、図１や図７に示したレーザ照射装置を以下のように変更してもよい。ビームホモジナイザ３４を、ライン状のレーザビームＬ１に均一化するビームホモジナイザ３４に変更してもよい。また、マスク３５の形状をスリット状に変更してもよい。このマスク３５の像を、半導体材料１０の表面に転写することによって、均一なライン状のレーザビームＬ１を半導体材料１０の表面に照射してもよい。
【００７９】
（７．２  ライン状のレーザビームを形成するための光学系の例）
図１２に、長方形状又はライン状のレーザビームＬ１のケーラ照明を生成するための、フライアイレンズ３８Ａの実施形態を示す。図１２の中央部には平面図を示し、その上段に正面図、右段に側面図を示す。
【００８０】
（構成）
フライアイレンズ３８Ａは、パルスレーザ光を透過する材料、例えば、合成石英やＣａＦ2結晶の基板の表面に、凹面形状のシリンドリカル面をＹ方向に一列に並べて加工することによって、第１のシリンドリカル凹レンズが複数形成されていてもよい。また、基板の裏面に、凹面形状のシリンドリカル面をＸ方向に一列に並べて加工することによって、第２のシリンドリカル凹レンズが複数形成されていてもよい。表面と裏面のそれぞれのシリンドリカル面の曲率半径は、第１のシリンドリカル凹レンズと第２のシリンドリカル凹レンズとの焦点の位置が略一致するような値であってもよい。ここで、Ｙ方向のシリンドリカル面のピッチをＡ、Ｘ方向のシリンドリカル面のピッチをＢとすると、
Ａ＜Ｂ
であることが好ましい。
【００８１】
（動作）
図１２に示したフライアイレンズ３８Ａにパルスレーザ光を透過させると、第１及び第２のシリンドリカル凹レンズの焦点の位置に２次光源が生成され得る。コンデンサ光学系３９によって、図１に示すコンデンサ光学系３９の焦点面の位置が、長方形状又はライン状の形状でケーラ照明され得る。ここでケーラ照明される領域の形状は、フライアイレンズ３８Ａの１個のレンズ（Ａ×Ｂ）の相似形となり得る。マスク３５は、均一照明される形状よりも少し小さな長方形又はライン状のマスク３５を配置してもよい。この長方形又はライン状のマスク３５の像が、図１の転写光学系３６によって、半導体材料１０の上に転写され得る。このようにして、長方形状又はライン状のレーザビームＬ１が半導体材料１０の上に照射され得る。
【００８２】
（７．３  変形例）
図１１では、複数のノズルを含むプラズマ生成装置４Ａの例を示したが、この例に限定されることなく、例えば、プラズマ４０の吐出口として長方形の開口が形成されたプラズマ生成装置を用いてもよい。また例えば、照射光学系３内にあるマスク３５にパターンを形成し、半導体材料１０の移動方向とは反対側にマスク３５を移動させて、レーザ照射してもよい。
【００８３】
図１２の実施形態では、レーザ光を透過する基板に凹面形状のシリンドリカル面を形成したが、この例に限定されることなく、凸面形状のシリンドリカル面を形成してもよい。また、シリンドリカルレンズと同じ機能を果たすフレネルレンズを基板に加工してもよい。
【００８４】
［８．第５の実施形態］（プラズマ生成装置の具体例）
（８．１  構成）
図１３は、本開示の第５の実施形態に係るプラズマ生成装置４を含むプラズマ生成システムの構成例を概略的に示している。なお、以下では上記第１ないし第４の実施形態に係るレーザ照射装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８５】
上記第１ないし第４の実施形態におけるレーザ照射装置において、図１３に示すプラズマ生成システム７０を備えてもよい。プラズマ生成システム７０は、プラズマ生成装置４と、ガス供給装置５と、高電圧直流電源７１と、配線７２ａ，７２ｂと、ガス配管７３と、プラズマ制御部７４とを含んでいてもよい。
【００８６】
高電圧直流電源７１は、約１０ｋＶの電圧を出力する電源であってもよい。高電圧直流電源７１の正出力端子は、配線７２ａを介して、プラズマ生成装置４内にある電極７５ａに接続されていてもよい。高電圧直流電源７１の負出力端子は、配線７２ｂを介して、プラズマ生成装置４内にある電極７５ｂに接続されていてもよい。
【００８７】
ガス供給装置５は、プラズマ生成装置４のガス導入口７６に、ガス配管７３を介して接続されていてもよい。ガス供給装置５は、ガスを４〜１５リットル／分で流してもよい。
【００８８】
プラズマ生成装置４は、ガス導入口７６とガス排出口７７と電極７５ａ，７５ｂとを有していてもよい。電極７５ａの先端と電極７５ｂの先端とが所定のギャップ間隔で対向して配置されていてもよい。ここでギャップ間隔は約１０ｍｍであってもよい。プラズマ生成装置４の筐体内には、ギャップ間隔の空間にガスが流れるように、ガスガイド７８が配置されていてもよい。
【００８９】
（８．２  動作及び作用）
プラズマ生成システム７０において、制御部９からプラズマ生成信号を受信すると、プラズマ制御部７４は、ガス供給装置５に、例えば４〜１５リットル／分の範囲の所定の流量でガスを流す信号を送信してもよい。その結果、ガス配管７３を介してプラズマ生成装置４内にガスが導入され得る。さらに、ガスガイド７８によって、ガスが電極７５ａ，７５ｂの先端の間を通過し、ガス排出口７７に排出され得る。
【００９０】
プラズマ制御部７４は、高電圧直流電源７１に約１０ｋＶの電圧を出力する信号を送信してもよい。その結果、電極７５ａ，７５ｂの先端の間で、アーク放電が生成され得る。電極７５ａ，７５ｂの先端の間には絶縁破壊によるアーク放電が生じ、主に気体分子温度の高い状態で平衡状態となり得る。しかし、この状態で電極７５ａ，７５ｂの先端の間に高速の窒素ガスなどのガスが流れると、アーク放電の周囲に気体分子温度の低い領域が形成され、グロー放電が生じ得る。グロー放電により電離した気体分子温度の低い大気圧プラズマは、高速のガス流によって下流側に流され、ガス排出口７７から勢いよく排出され得る。すなわち、ガス排出口７７は、異常放電による高温プラズマの発生が抑制された大気圧プラズマ生成部となり得る。
【００９１】
（８．３  変形例）
図１１に示したような複数のプラズマ４０をライン状に生成することは、図１３のようなプラズマ生成装置４を１列に複数個配置することによって実現し得る。また、図１３の例では、直流の高電圧を電極７５ａ，７５ｂ間に印加することによって、プラズマ４０を生成したが、この例に限定されない。例えば、絶縁体に高周波数の高電圧を印加することによって、コロナ放電を生成し、このコロナ放電面にガスを流すことによって、プラズマ４０を生成して、レーザ光の照射部にプラズマ４０を供給してもよい。
【００９２】
［９．制御部のハードウエア環境］
当業者は、汎用コンピュータ又はプログラマブルコントローラにプログラムモジュール又はソフトウエアアプリケーションを組み合わせて、ここに述べられる主題が実行されることを理解するだろう。一般的に、プログラムモジュールは、本開示に記載されるプロセスを実行できるルーチン、プログラム、コンポーネント、データストラクチャーなどを含む。
【００９３】
図１４は、開示される主題の様々な側面が実行され得る例示的なハードウエア環境を示すブロック図である。図１４の例示的なハードウエア環境１００は、処理ユニット１０００と、ストレージユニット１００５と、ユーザインターフェイス１０１０と、パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０と、シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０と、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０とを含んでもよいが、ハードウエア環境１００の構成は、これに限定されない。
【００９４】
処理ユニット１０００は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１００１と、メモリ１００２と、タイマ１００３と、画像処理ユニット（ＧＰＵ）１００４とを含んでもよい。メモリ１００２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）とを含んでもよい。ＣＰＵ１００１は、市販のプロセッサのいずれでもよい。デュアルマイクロプロセッサや他のマルチプロセッサアーキテクチャが、ＣＰＵ１００１として使用されてもよい。
【００９５】
図１４におけるこれらの構成物は、本開示において記載されるプロセスを実行するために、相互に接続されていてもよい。
【００９６】
動作において、処理ユニット１０００は、ストレージユニット１００５に保存されたプログラムを読み込んで、実行してもよい。また、処理ユニット１０００は、ストレージユニット１００５からプログラムと一緒にデータを読み込んでもよい。また、処理ユニット１０００は、ストレージユニット１００５にデータを書き込んでもよい。ＣＰＵ１００１は、ストレージユニット１００５から読み込んだプログラムを実行してもよい。メモリ１００２は、ＣＰＵ１００１によって実行されるプログラム及びＣＰＵ１００１の動作に使用されるデータを、一時的に保管する作業領域であってもよい。タイマ１００３は、時間間隔を計測して、プログラムの実行に従ってＣＰＵ１００１に計測結果を出力してもよい。ＧＰＵ１００４は、ストレージユニット１００５から読み込まれるプログラムに従って、画像データを処理し、処理結果をＣＰＵ１００１に出力してもよい。
【００９７】
パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、紫外線レーザ装置１、プラズマ生成装置４，４Ａ、照明装置２３、及びサーマルカメラ６１等の、処理ユニット１０００と通信可能なパラレルＩ／Ｏデバイスに接続されてもよく、処理ユニット１０００とそれらパラレルＩ／Ｏデバイスとの間の通信を制御してもよい。シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、紫外線レーザ装置１、ＸＹＺステージ７、及びステージ１１Ａ等の、処理ユニット１０００と通信可能な複数のシリアルＩ／Ｏデバイスに接続されてもよく、処理ユニット１０００とそれら複数のシリアルＩ／Ｏデバイスとの間の通信を制御してもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、アナログポートを介して、各種センサ、例えば２次元イメージセンサ２２等のアナログデバイスに接続されてもよく、処理ユニット１０００とそれらアナログデバイスとの間の通信を制御したり、通信内容のＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換を行ってもよい。
【００９８】
ユーザインターフェイス１０１０は、操作者が処理ユニット１０００にプログラムの停止や、割込みルーチンの実行を指示できるように、処理ユニット１０００によって実行されるプログラムの進捗を操作者に表示してもよい。
【００９９】
例示的なハードウエア環境１００は、本開示における制御部９等の構成に適用されてもよい。当業者は、それらのコントローラが分散コンピューティング環境、すなわち、通信ネットワークを介して繋がっている処理ユニットによってタスクが実行される環境において実現されてもよいことを理解するだろう。本開示において、制御部９等は、イーサネット（登録商標）やインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。
【０１００】
［１０．その他］
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【０１０１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【図１】
2016031019.tif 000006
【図２】
2016031019.tif 000007
【図３】
2016031019.tif 000008
【図４】
2016031019.tif 000009
【図５】
2016031019.tif 000010
【図６】
2016031019.tif 000011
【図７】
2016031019.tif 000012
【図８】
2016031019.tif 000013
【図９】
2016031019.tif 000014
【図１０】
2016031019.tif 000015
【図１１】
2016031019.tif 000016
【図１２】
2016031019.tif 000017
【図１３】
2016031019.tif 000018
【図１４】
2016031019.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月23日(2015.7.23)
【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】
半導体材料の所定の領域に、ドーパントを含む大気圧プラズマを供給するプラズマ生成装置と、
パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、
前記プラズマ生成装置と前記レーザ装置とを制御することにより、前記所定の領域への前記大気圧プラズマの供給の開始から停止までの間に前記パルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第１の制御と、前記所定の領域への前記大気圧プラズマの供給を停止した後に前記パルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第２の制御とのいずれか一方を行い、前記半導体材料に前記ドーパントがドーピングされるようにする制御部と
を備えたレーザ照射装置。
【請求項２】
前記パルスレーザ光のフォトンエネルギは、前記半導体材料のバンドギャップよりも高い
請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記パルスレーザ光の波長は、１５７ｎｍ以上３８０ｎｍ以下である
請求項２に記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
前記パルスレーザ光のパルス幅は、１ｎｓ以上１０００ｎｓ以下である
請求項２に記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記パルスレーザ光のパルス幅は、１０ｎｓ以上１００ｎｓ以下である
請求項２に記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
前記レーザ装置は、Ｆ２、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、及びＸｅＦのうちの少なくとも１つをレーザ媒質とする
請求項２に記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
前記ドーパントは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、及びヒ素（Ａｓ）のうちの少なくとも１つを含む
請求項２に記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
半導体材料の所定の領域に、ドーパントを含む大気圧プラズマを供給することと、
パルスレーザ光を出力することと、
前記所定の領域への前記大気圧プラズマの供給の開始から停止までの間に前記パルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第１の制御と、前記所定の領域への前記大気圧プラズマの供給を停止した後に前記パルスレーザ光の少なくとも１つのパルスの照射が行われるようにする第２の制御とのいずれか一方を行い、前記半導体材料に前記ドーパントがドーピングされるようにすることと
を含むレーザ照射方法。
【請求項９】
（削除）
【国際調査報告】
2016031019.tif 000020
2016031019.tif 000021
2016031019.tif 000022
2016031019.tif 000023