(57)【要約】【課題】  半導体基板表層部への投入エネルギ量を、表面内に関して均一に近づけることが可能なレーザアニール装置を提供する。【解決手段】    レーザ光源から出射されたパルスレーザビームが減衰率可変の減衰器に入射する。可変減衰器は、入射したパルスレーザビームを減衰させて出射する。減衰器で減衰されたパルスレーザビームが入射する位置にアニール対象物が保持される。アニール対象物の表面のうち一部の領域の反射率が、反射率測定手段により測定される。アニール対象物の表面上において、パルスレーザビームの入射位置が移動するように、移動機構が、アニール対象物及びパルスレーザビームの経路の一方を他方に対して移動させる。制御装置が、反射率測定手段で測定された反射率に基づいて、減衰器の減衰率を変化させるとともに、レーザ光源からレーザパルスを出射させる。【選択図】  図１
2007251015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームが入射し、入射したパルスレーザビームを減衰させて出射する減衰率可変の減衰器と、
前記減衰器で減衰されたパルスレーザビームが入射する位置にアニール対象物を保持するステージと、
前記ステージに保持されたアニール対象物の表面のうち一部の領域の反射率を測定する反射率測定手段と、
前記ステージに保持されたアニール対象物の表面上において、パルスレーザビームの入射位置が移動するように、前記アニール対象物及び前記パルスレーザビームの経路の一方を他方に対して移動させる移動機構と、
前記反射率測定手段で測定された反射率に基づいて、前記減衰器の減衰率を変化させるとともに、前記レーザ光源からレーザパルスを出射させる制御装置と
を有するレーザアニール装置。
【請求項２】
前記減衰器が、
印加される電圧の大きさに応じて、前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームの偏光状態を変化させる電気光学素子と、
前記電気光学素子に電圧を印加するドライバと、
前記電気光学素子を透過したパルスレーザビームの入射する位置に配置された偏光ビームスプリッタと
を有し、
前記ドライバは、前記電気光学素子に印加される電圧が前記制御装置から指令された電圧になるように、時間に対する電圧の変化率が３００Ｖ／μｓ以下の条件で電圧を変化させる請求項１に記載のレーザアニール装置。
【請求項３】
前記反射率測定手段が、
反射率測定用の光を、前記ステージに保持されたアニール対象物の一部の領域に入射させる反射率測定用光源と、
前記反射率測定用光源により照射されたアニール対象物からの反射光を受光してその強度を測定し、測定結果を前記制御装置に送信する反射光検出器と
を有する請求項１または２に記載のレーザアニール装置。
【請求項４】
前記反射率測定手段が、アニール対象物からの反射光を受光してその強度を測定し、測定結果を前記制御装置に送信する反射光検出器を含み、
前記制御装置が、レーザアニール時よりも前記減衰器の減衰量を大きくして前記レーザ光源からパルスレーザビームを出射させ、該パルスレーザビームの反射光を受光した前記反射光検出器から測定結果を受信する請求項１または２に記載のレーザアニール装置。
【請求項５】
（ａ）アニール対象物の表面のうち、レーザビームを入射させるべき目標領域の反射率を測定する工程と、
（ｂ）パルスレーザビームを、前記工程ａで測定された反射率に基づいて減衰させ、前記アニール対象物の前記目標領域に入射させる工程と
を有するレーザアニール方法。
【請求項６】
前記工程ａが、
前記工程ｂで前記アニール対象物に入射させるパルスレーザビームの光源と同一の光源からパルスレーザビームを出射させる工程と、
前記光源から出射したパルスレーザビームを、前記工程ｂで適用される減衰率よりも大きな減衰率になるように減衰させて、該アニール対象物の目標領域に入射させる工程と、
前記目標領域から反射した反射光の強度を測定する工程と
を含む請求項５に記載のレーザアニール方法。
【請求項７】
前記工程ａが、
反射率測定用の光を、前記アニール対象物の目標領域に入射させる工程と、
前記目標領域から反射した反射光の強度を測定する工程と
を含む請求項５に記載のレーザアニール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザアニール装置及びレーザアニール方法に関し、特に半導体基板をアニールして不純物を活性化させるのに適したレーザアニール装置及びレーザアニール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板にイオン注入された不純物を活性化させる方法として、レーザアニール技術が注目されている。レーザアニール技術は、従来の電熱炉等を用いたアニールに比べて低温でアニールが可能であるという特徴を有している。
【０００３】
下記の特許文献１に、短パルスのレーザビームを用いて、浅い領域に注入されている不純物を活性化させ、長パルスのレーザビームを用いて、深い領域に注入されている不純物を活性化させる技術が開示されている。このように、パルス幅の異なる２種類のパルスレーザビームを用いることにより、レーザアニールでは活性化が困難と考えられていた深い領域の不純物をも効率的に活性化させることが可能になる。
【０００４】
下記の特許文献２に、ガラス基板上に形成された非晶質シリコン膜にレーザビームを照射して多結晶化させる技術が開示されている。この技術では、可変減衰器（バリアブルアッテネータ）を用いてパルスレーザビームのパルス強度を所望の強度に変化させる。パルス強度を制御することにより、高品質な多結晶シリコン膜を得ることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３９９８４号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、イオン注入される半導体基板の表面には、凹凸を有する種々のパターンが形成されている。さらに、半導体基板に表面には、材料及び膜厚の異なる種々の薄膜が形成されている。半導体基板上に形成されている凹凸パターンや薄膜によって、入射するレーザビームの反射率が異なる。半導体基板の表面内の場所によって反射率が異なるため、基板表層部に投入されるエネルギ量が場所によって変動する。このため、表面内に関して均一な活性化処理を行うことが困難である。
【０００７】
本発明の目的は、半導体基板表層部への投入エネルギ量を、表面内に関して均一に近づけることが可能なレーザアニール装置及びレーザアニール方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、パルスレーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームが入射し、入射したパルスレーザビームを減衰させて出射する減衰率可変の減衰器と、前記減衰器で減衰されたパルスレーザビームが入射する位置にアニール対象物を保持するステージと、前記ステージに保持されたアニール対象物の表面のうち一部の領域の反射率を測定する反射率測定手段と、前記ステージに保持されたアニール対象物の表面上において、パルスレーザビームの入射位置が移動するように、前記アニール対象物及び前記パルスレーザビームの経路の一方を他方に対して移動させる移動機構と、前記反射率測定手段で測定された反射率に基づいて、前記減衰器の減衰率を変化させるとともに、前記レーザ光源からレーザパルスを出射させる制御装置とを有するレーザアニール装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の観点によると、（ａ）アニール対象物の表面のうち、レーザビームを入射させるべき目標領域の反射率を測定する工程と、（ｂ）パルスレーザビームを、前記工程ａで測定された反射率に基づいて減衰させ、前記アニール対象物の前記目標領域に入射させる工程とを有するレーザアニール方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
アニール対象物のアニールすべき領域の反射率に応じて、そのアニール領域に入射させるパルスレーザビームを減衰させることにより、アニール対象物に投入されるエネルギをアニールすべき領域の反射率に依らず均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１Ａに、第１の実施例によるレーザアニール装置の概略図を示す。レーザ光源１が、アニール用のパルスレーザビームを出射する。レーザ光源１として、例えば基本波、２倍高調波、３倍高調波、または４倍高調波を出射するＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器、またはＣＯ２レーザ発振器等を用いることができる。レーザ光源１から出射し、１／２波長板２を通過したパルスレーザビームＬＢ１が可変減衰器３に入射する。
【００１２】
図１Ｂに、可変減衰器３の概略図を示す。可変減衰器３は、電気光学素子（ＥＯＭ）３Ａ、偏光ビームスプリッタ３Ｂ、ダンパ３Ｃ、及びドライバ３Ｄにより構成される。図１Ａに示した１／２波長板２を通過したパルスレーザビームＬＢ１が、ＥＯＭ３Ａに入射する。  ドライバ３ＤがＥＯＭ３Ａに電圧Ｖを印加する。ＥＯＭ３Ａは、印加された電圧に応じて、パルスレーザビームの偏光状態を変化させる。
【００１３】
ＥＯＭ３Ａを通過したパルスレーザビームが偏光ビームスプリッタ３Ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ３Ｂは、入射するパルスレーザビームのＰ偏光成分を直進させ、Ｓ偏光成分を反射させる。反射したＳ偏光成分がダンパ３Ｃに入射する。偏光ビームスプリッタ３Ｂを直進したパルスレーザビームは、可変減衰器３から出射されるパルスレーザビームＬＢ２となる。
【００１４】
図１Ａに示した１／２波長板２は、例えば偏光ビームスプリッタ３Ｂに対してＰ偏光になるように偏光状態を変化させる。ＥＯＭ３Ａに電圧が印加されていない時、ＥＯＭ３Ａを通過したパルスレーザビームはＰ偏光成分のみを含む。このため、全ての成分が偏光ビームスプリッタ３Ｂを直進する。
【００１５】
ＥＯＭ３Ａに電圧を印加すると、パルスレーザビームの偏光状態が変化し、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを含むようになる。両者の比は、印加する電圧に依存する。Ｐ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ３Ｂを直進するため、可変減衰器３から出力されるパルスレーザビームＬＢ２が減衰する。減衰率は、ＥＯＭ３Ａに印加される電圧に依存して変化する。
【００１６】
図２に、偏光ビームスプリッタ３Ｂを直進及び反射するレーザビームのパワーと、ＥＯＭ３Ａに印加される電圧との関係を示す。横軸は、電圧を単位「ｋＶ」で表し、縦軸は、入射するレーザビームのパワーを基準とした相対パワーを単位「％」で表す。図中の曲線Ｐが、可変減衰器３から出射されるパルスレーザビームの相対パワーを示し、曲線Ｓが、ダンパ３Ｃに入射するパルスレーザビームの相対パワーを示す。
【００１７】
印加電圧が０Ｖのとき、可変減衰器３を透過するレーザビームのパワーが約９９％である。電圧が増加するに従って、パワーが徐々に低下し、電圧が約３ｋＶで極小値（約４％）を示す。電圧が３ｋＶ以上の範囲では、電圧が増加するに従って、パワーが徐々に上昇する。このように、電圧を０〜３ｋＶの間で変化させることにより、レーザビームのパワーを４％〜９９％の範囲で変化させることができる。
【００１８】
図１Ａに戻って説明を続ける。可変減衰器３を通過したパルスレーザビームＬＢ２が、１／４波長板４により円偏光に変換され、均一化光学系５に入射する。均一化光学系５は、パルスレーザビームのビーム断面内における光強度分布を均一化する。均一化光学系５を通過したパルスレーザビームがマスク６の開口を通過することにより、そのビーム断面を整形され、折り返しミラー７、収束レンズ８を経由して、保持台９に保持されたアニール対象物２０に入射する。収束レンズ８は、マスク６の開口をアニール対象物２０の表面に結像させる。
【００１９】
アニール対象物２０の表面に平行な面をＸＹ面とするＸＹ直交座標系を定義する。移動機構１１が、制御装置１０からの指令により、保持台９を、Ｘ方向及びＹ方向の２方向に移動させる。
【００２０】
反射率測定用光源１５及び反射光検出器１６により、反射率測定器が構成される。反射率測定用光源１５は、反射率測定用のレーザビームＬＢ３を、アニール対象物２０の表面に入射させる。反射光検出器１６は、反射率測定用レーザビームＬＢ３の反射光の光強度を測定する。反射率測定用光源１５は、例えばＨｅＮｅレーザ発振器等で構成される。
【００２１】
反射光検出器１６による反射光強度の測定結果が制御装置１０に入力される。制御装置１０は、パワー指令値記憶部１０Ａを含む。パワー指令値記憶部１０Ａに、予めパワー指令値が記憶されている。制御装置１０の演算部が、パワー指令値と、反射光の強度とを比較し、比較結果に基づいて可変減衰器３に電圧を指令する制御信号を送信する。
【００２２】
図３、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、第１の実施例によるアニール方法について説明する。
【００２３】
図３に、アニール対象物２０の概略平面図を示す。アニール対象物２０は、例えば表層部に不純物がイオン注入された半導体基板である。アニール対象物２０を、図１に示したレーザアニール装置の保持台９により保持する。レーザ光源１から出射したパルスレーザビームは、アニール対象物２０の表面に、例えば一辺の長さが１０μｍの正方形のビームスポットを形成する。１ショットの照射でアニールされる領域３５を単位アニール領域と呼ぶこととする。単位アニール領域３５は、半導体基板２０の表面におけるビームスポットとほぼ合同である。なお、図３では、説明の都合上、半導体基板２０に対して単位アニール領域３５を相対的に大きく表している。単位アニール領域３５の一つの辺が、ＸＹ座標系のＸ軸に平行になる。
【００２４】
アニールを行う際は、単位アニール領域３５が半導体基板２０の表面上を＋Ｘ方向に移動するように、保持台９を移動させる。単位アニール領域３５が半導体基板２０の縁に達すると、保持台９を、単位アニール領域３５の一辺の長さ分だけＹ方向に変位させる。Ｙ軸方向に関する位置を固定し、ビームスポット３５が半導体基板２０の表面上を一端から他端まで−Ｘ方向に移動するように、保持台９を移動させる。この動作を繰り返すことにより、半導体基板２０の全面にレーザビームを照射することができる。
【００２５】
図４Ａに、単位アニール領域３５のＸ方向の位置と経過時間との関係を示す。横軸はＸ方向の位置を表し、縦軸は経過時間を表す。図４Ｂに、電圧Ｖの変化、反射率測定用のレーザビームＬＢ３、可変減衰器３に入射するパルスレーザビームＬＢ１、及び可変減衰器３から出射されたパルスレーザビームＬＢ２のタイミングチャートを示す。
【００２６】
時刻ｔ１１において、反射率測定用光源１５からレーザビームＬＢ３を出射させる。レーザビームＬＢ３は、次にアニールすべき第１の単位アニール領域３５ａに入射する。反射光検出器１６が、第１の単位アニール領域３５ａからの反射光の強度を測定し、測定結果を制御装置１０に送信する。
【００２７】
制御装置１０は、測定された反射光の強度と、パワー指令値記憶部１０Ａに記憶されているパワー指令値とに基づいて、可変減衰器３のＥＯＭ３Ａに印加すべき電圧Ｖを決定する。例えば、反射率が基準値に一致する場合、可変減衰器３の減衰率が基準減衰率になるように、電圧Ｖを決定する。反射率が基準値と異なる場合には、パルスレーザビームの１ショットで半導体基板２０に投入されるエネルギが、反射率が基準値の時に投入されるエネルギと等しくなるように、可変減衰器３の減衰率を変化させる。例えば、測定された反射率が基準反射率よりも大きい場合には、減衰率を基準減衰率よりも小さくすることにより、パルスレーザビームのパルスエネルギを増加させる。逆に、測定された反射率が基準反射率よりも小さい場合には、減衰率を基準減衰率よりも大きくすることにより、パルスレーザビームのパルスエネルギを減少させる。
【００２８】
ここでは、ＥＯＭ３Ａに印加すべき電圧Ｖがｖ１に決定されたとする。制御装置１０は、ドライバ３Ｄに対して、電圧Ｖをｖ１に設定するように指令する。ドライバ３Ｄは、ＥＯＭ３Ａに印加される電圧Ｖがｖ１になるように、時刻ｔ１２からｔ１３までの期間に、印加電圧を変化させる。このとき、時間に対する電圧の変化率が、ある上限変化率、例えば３００Ｖ／μｓ以下になる条件で電圧を変化させる。
【００２９】
時刻ｔ１３において印加電圧Ｖがｖ１に達した後、時刻ｔ１４に、パルスレーザビームＬＢ１のレーザパルスを出射させる。このレーザパルスのピークパワーをｐ０とする。可変減衰器３を通過したパルスレーザビームＬＢ２のレーザパルスのピークパワーは、減衰率に応じてｐ１まで低下する。ピークパワーがｐ１まで低下したレーザパルスが半導体基板２０の単位アニール領域３５ａに入射する。
【００３０】
半導体基板２０を、単位アニール領域３５の一辺の長さの１／１０、すなわち１μｍだけ−Ｘ方向に移動させる。これにより、時刻ｔ１４においてパルスレーザビームが入射した単位アニール領域３５ａを＋Ｘ方向に１μｍだけ移動させた２番目の単位アニール領域３５ｂに、パルスレーザビームが入射し得る状態になる。
【００３１】
時刻ｔ２１において、２番目の単位アニール領域３５ｂの反射率を測定する。測定された反射率に基づいて、ＥＯＭ３Ａに印加すべき電圧を決定し、ドライバ３Ｄに指令を送信する。決定された電圧をｖ２とする。ドライバ３Ｄは、時刻ｔ２２からｔ２３までの期間に、印加電圧Ｖをｖ１からｖ２に変化させる。このときも、時間に対する電圧の変化率が上限変化率以下になる条件で、電圧Ｖを変化させる。
【００３２】
時刻ｔ２４において、パルスレーザビームＬＢ１のレーザパルスを出射させる。このレーザパルスのピークパワーは、時刻ｔ１４において出射されたレーザパルスのピークパワーｐ０と等しい。可変減衰器３の減衰率が変化しているため、可変減衰率３を通過したパルスレーザビームＬＢ２のレーザパルスのピークパワーｐ２は、時刻ｔ１４の時点のレーザパルスのピークパワーｐ１とは異なる。ピークパワーｐ２のレーザパルスが、２番目の単位アニール領域３５ｂに入射する。
【００３３】
同様に、時刻ｔ３１〜ｔ３４の期間に、２番目の単位アニール領域３５ｂを＋Ｘ方向に１μｍだけ移動させた３番目の単位アニール領域３５ｃに、その単位領域３５ｃの反射率に応じたピークパワーｐ３を持つレーザパルスを入射させる。
【００３４】
第１の実施例では、半導体基板２０に投入されるエネルギが、レーザパルスごとに等しくなるようにピークパワーを変化させている。このため、基板の表面内の位置に依らず、均質なアニール効果を得ることができる。
【００３５】
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、ＥＯＭ３Ａに印加する電圧の時間変化率を、上限変化率以下にすることの効果について説明する。ＥＯＭ３Ａとして、ＫＤ＊Ｐ光学結晶を用いた。
【００３６】
図５Ａに、ＥＯＭ３Ａに印加する電圧Ｖ、偏光ビームスプリッタ３Ｂを直進したパルスレーザビームの強度ＩＰ、及び偏光ビームスプリッタ３Ｂで反射したパルスレーザビームの強度ＩＳの波形を示す。横軸は経過時間を表し、ひと目盛が２００μｓに相当する。
【００３７】
印加電圧Ｖの立ち上がり及び立ち下がりの時の電圧の変化率は、約１００Ｖ／μｓである。電圧無印加状態のとき、強度ＩＳが実質的に０であり、全ての成分が偏光ビームスプリッタ３Ｂを直進する。電圧印加状態（１．９１ｋＶの電圧）の時、強度ＩＰが実質的に０になり、全ての成分が偏光ビームスプリッタ３Ｂで反射する。
【００３８】
図５Ｂに、電圧を急峻に変化させた場合の、強度ＩＰ及びＩＳの波形を示す。電圧の変化率は、約１００ｋＶ／μｓ以上、すなわち図５Ａに示した電圧の変化率の１０００倍以上である。印加電圧Ｖが立ち上がった後、強度ＩＰは直ちに０にはならず、リンギング現象が生じていることが分かる。
【００３９】
ＥＯＭ３Ａに印加する電圧の変化を緩やかにすることにより、リンギング現象を抑制し、減衰率を短期間に安定させることができる。このため、減衰率の変化開始から、パルスレーザビームの出射までの時間を短くすることができる。これにより、アニール時間の短縮化を図ることが可能になる。リンギング現象の発生を抑制するために、電圧の変化率を３００Ｖ／μｓ以下にすることが好ましい。
【００４０】
図６に、第２の実施例によるレーザアニール装置の概略図を示す。第２の実施例によるレーザアニール装置は、図１Ａに示した第１の実施例によるレーザアニール装置の反射率測定用光源１５及び反射光検出器１６の代わりに、反射光検出器１８を有する。その他の構成は、第１の実施例によるレーザアニール装置と同じである。
【００４１】
アニール対象物２０に入射するパルスレーザビームの一部は、その表面で反射し、収束レンズ８を透過して折返しミラー７まで戻る。折返しミラー７の反射率は、例えば９９％程度である。このため、アニール対象物２０の表面で反射した反射光のうち約１％は、折返しミラー７を透過する。折返しミラー７を透過した光が、反射光検出器１８に入射する。反射光検出器１８は、入射する反射光の強度を測定し、測定結果を制御装置１０に送信する。
【００４２】
図７に、第２の実施例によるレーザアニール装置を用いてアニールを行う際の、電圧Ｖの時間変化、パルスレーザビームＬＢ１及びＬＢ２のタイミングチャートを示す。
【００４３】
時刻ｔ１１からｔ１２までの期間に、印加電圧Ｖをｖｒまで上昇させる。時刻ｔ１３において、パルスレーザビームＬＢ１のレーザパルスを出射する。パルスレーザビームＬＢ１のレーザパルスのピークパワーはｐ０である。印加電圧Ｖの大きさｖｒは、可変減衰器３の減衰率が、実際のアニール時に比べて十分大きくなるように選択されている。このため、可変減衰器３を通過したパルスレーザビームＬＢ２のレーザパルスのピークパワーがｐｒまで低下する。
【００４４】
ピークパワーｐｒのレーザパルスがアニール対象物２０の１つの単位アニール領域に入射する。ピークパワーｐｒは、実質的にアニール処理が行われない程度の弱さである。単位アニール領域で反射した反射光の強度を測定することにより、その単位アニール領域の反射率を求める。この反射率に基づいて、可変減衰率３の減衰率を決定する。この減衰率に対応する印加電圧Ｖの大きさがｖ１であるとする。
【００４５】
時刻ｔ１４からｔ１５までの期間に、印加電圧をｖｒからｖ１まで変化させる。この時の電圧の変化率は、上限変化率以下になるように設定されている。時刻ｔ１６において、パルスレーザビームＬＢ１のレーザパルスを出射させる。可変減衰器３を通過したパルスレーザビームＬＢ２のレーザパルスのピークパワーは、電圧ｖ１に対応する減衰率に応じてｐ１まで低下する。ピークパワーｐ１のレーザパルスがアニール対象物に入射することにより、アニール処理が行われる。
【００４６】
次にアニール処理すべき単位アニール領域にパルスレーザビームが入射するように、アニール対象物２０を移動させる。
【００４７】
その後の時刻ｔ２１からｔ２６までの期間に、時刻ｔ１１からｔ１６までの処理と同様の処理を行う。これにより、当該単位アニール領域の反射率に応じたアニール処理が行われる。
【００４８】
以下、第１の実施例と第２の実施例とを比較しながら、両者の特徴を説明する。第１の実施例では、反射率を測定するためのレーザビームの波長と、実際にアニールを行うレーザビームの波長とが異なる。アニール対象物の反射率が、波長によって大きく異なる場合には、第１の実施例によるレーザアニール装置では、正確な反射率を測定することが困難である。これに対し、第２の実施例では、実際にアニールを行うレーザビームと同じ波長のレーザビームを用いて反射率の測定を行うため、正確な反射率を求めることができる。従って、アニール対象物の表面の反射率が波長に大きく依存するような場合には、第２の実施例によるレーザアニール装置を採用することが好ましい。
【００４９】
第２の実施例では、アニール対象物の表面で反射した反射光のうち、１％程度しか反射光検出器１８に到達しない。従って、反射率が低くなると、反射光の強度を測定することが困難になる。これに対し、第１の実施例では、反射光が遮られることなく反射光検出器１６に入射する。このため、反射率が低い場合であっても、反射光の強度を測定しやすい。従って、第２の実施例によるレーザアニール装置では反射光の強度を測定することが困難な程度に反射率が低い場合には、第１の実施例によるレーザアニール装置を採用することが好ましい。
【００５０】
図８に、第３の実施例によるレーザアニール装置の概略図を示す。第１の実施例では、アニール対象物２０のＸ方向への移動と停止、反射率の測定、及びアニールを一単位として、これを繰り返すことによりＸ方向に長い領域全面のアニールが行われた。第３の実施例によるレーザアニール装置では、アニール対象物２０を停止させることなくＸ方向に等速で移動させながら、反射率の測定とアニールとを行う。以下、第１の実施例によるレーザアニール装置との相違点に着目して説明し、同一の構成部分については、説明を省略する。
【００５１】
第１の実施例では、反射率測定用光源１５と反射光検出器１６により反射率測定器が構成されていた。この反射率測定用光源１５は、アニール用のパルスレーザビームが入射する位置と同一の位置に、反射率測定用のレーザビームを入射させ、その位置の反射率が測定された。ところが、アニール対象物２０がＸ方向に等速で移動している場合には、反射率が測定された時から、アニール用のパルスレーザビームが入射するまでに、アニール対象物２０が移動してしまう。このため、実際にアニールを行う領域の反射率が測定されない。
【００５２】
第３の実施例では、第１の反射率測定用光源１５Ａと第１の反射光検出器１６Ａにより第１の反射率測定器が構成され、第２の反射率測定用光源１５Ｂと第２の反射光検出器１６Ｂにより第２の反射率測定器が構成される。第１の反射率測定用光源１５Ａ及び第２の反射率測定用光源１５Ｂは、それぞれアニール用パルスレーザビームの入射位置よりもＸ軸の正の方向にずれた位置及び負の方向にずれた位置に、反射率測定用レーザビームを入射させる。すなわち、アニール用パルスレーザビームの入射位置からＸ軸の正及び負の方向にずれた位置の反射率が測定される。このずれ量は、反射率を測定した時点から、アニール用パルスレーザビームが入射するまでの間に、アニール対象物２０が移動する距離と等しくなるように設定されている。
【００５３】
例えば、アニール対象物２０をＸ軸の正の方向に等速で移動させながらアニールを行う期間には、第２の反射率測定器により計測された反射率に基づいて、ＥＯＭ３Ａに印加する電圧が決定される。アニール対象物２０をＸ軸の負の方向に等速で移動させながらアニールを行う期間には、第１の反射率測定器により計測された反射率に基づいて、ＥＯＭ３Ａに印加する電圧が決定される。これにより、実際にアニール用のパルスレーザビームが入射する位置の反射率に基づいて、アニール用パルスレーザビームのピークパワーを適正に制御することができる。
【００５４】
第３の実施例では、アニール対象物２０を等速で移動させるため、第１の実施例の場合に比べて、アニール時間を短縮することができる。反射率を測定してから、アニール用のパルスレーザビームを入射させるまでの時間が短すぎると、ＥＯＭ３Ａに印加する電圧を急激に変化させなければならない情況が生じ得る。ＥＯＭ３Ａに印加する電圧の変化率を、リンギング現象が発生しない程度に小さくするために、アニール対象物２０の移動速度、及びアニール用パルスレーザビームの入射位置から反射率測定位置までのずれ量を設定することが好ましい。
【００５５】
上記実施例では、可変減衰器３を、ＥＯＭを用いて構成したが、音響光学素子（ＡＯＭ）を用いて構成してもよい。ＡＯＭを用いる場合には、例えば、１次回折光がアニール対象物に入射するような構成とする。ＡＯＭに印加する高周波電圧の振幅を変化させることにより、１次回折光の強度を変化させることができる。
【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。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１Ａは、第１の実施例によるレーザアニール装置の概略図であり、図１Ｂは、可変減衰器の概略図である。
【図２】ＥＯＭを用いた可変減衰器から出射されるパルスレーザビームの強度と、ＥＯＭに印加する電圧との関係を示すグラフである。
【図３】アニール対象物の平面図である。
【図４】図４Ａは、単位アニール領域の位置と経過時間との関係を示すグラフであり、図４Ｂは、第１の実施例によるレーザアニール装置を用いてアニールを行う際に、ＥＯＭに印加する電圧の時間変化を示すグラフ、及び反射率測定用のレーザビーム、アニール用のパルスレーザビームのタイミングチャートである。
【図５】図５Ａは、第１の実施例による方法で可変減衰器を制御したときの、パルスレーザビームの波形を示すグラフであり、図５Ｂは、比較のために電圧変動を急峻にしたときの、パルスレーザビームの波形を示すグラフである。
【図６】第２の実施例によるレーザアニール装置の概略図である。
【図７】第２の実施例によるレーザアニール装置を用いてアニールを行う際に、ＥＯＭに印加する電圧の時間変化を示すグラフ、及び反射率測定用のレーザビーム、アニール用のパルスレーザビームのタイミングチャートである。
【図８】第３の実施例によるレーザアニール装置の概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  レーザ光源
２  １／２波長板
３  可変減衰器
４  １／４波長板
５  均一化光学系
６  マスク
７  折返しミラー
８  収束レンズ
９  保持台
１０  制御装置
１１  移動機構
１５  反射率測定用光源
１６、１８  反射光検出器
２０  アニール対象物（半導体基板）
３５  単位アニール領域
【図１】
2007251015.tif 000003
【図２】
2007251015.tif 000004
【図３】
2007251015.tif 000005
【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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