(57)【要約】【課題】  高速にレーザビームを照射する。【解決手段】  レーザビームを出射するレーザ光源と、回転中心の周囲に回転可能に固定され、レーザ光源から出射されたレーザビームを導入して射出する第１のレーザ射出部と、第１のレーザ射出部から射出されたレーザビームが照射されるレーザ照射対象物を、移動可能に保持するステージとを有するレーザ照射装置を提供する。【選択図】          図１
2012004477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
回転中心の周囲に回転可能に固定され、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを導入して射出する第１のレーザ射出部と、
前記第１のレーザ射出部から射出されたレーザビームが照射されるレーザ照射対象物を、移動可能に保持するステージと
を有するレーザ照射装置。
【請求項２】
更に、前記第１のレーザ射出部の周回軌道と前記ステージとの間のレーザビームの光路上に配置され、前記回転中心の周囲を周回する前記第１のレーザ射出部から射出されたレーザビームの一部を遮蔽する第１のビーム遮蔽器を含む請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
更に、前記第１のレーザ射出部からのレーザビームの射出を制御する制御装置を含む請求項１または２に記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
更に、前記レーザ光源と前記第１のレーザ射出部との間のレーザビームの光路上に配置され、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを透過または遮蔽する第２のビーム遮蔽器を含み、
前記制御装置は前記第１のレーザ射出部の回転位置と同期させて、前記第２のビーム遮蔽器によるレーザビームの透過と遮蔽とを切り替える請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
更に、前記回転中心の周囲に回転可能に固定され、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを導入して射出する第２のレーザ射出部を含み、
前記ステージは、前記第１及び第２のレーザ射出部から射出されたレーザビームが照射されるレーザ照射対象物を移動可能に保持する請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
更に、前記レーザ光源を出射したレーザビームを、前記第１または第２のレーザ射出部に選択的に導入する選択導入器を含み、
前記制御装置は、前記選択導入器を制御して、前記第１及び第２のレーザ射出部の回転位置と同期させて、レーザビームを前記第１または第２のレーザ射出部に選択的に導入する請求項５に記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
前記第１のレーザ射出部は、前記ステージに保持されたレーザ照射対象物に入射するレーザビームの入射領域の幅が、前記回転中心に近づくにつれて狭くなるように、レーザビームを射出する請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
前記回転中心から前記第２のレーザ射出部までの距離は、前記回転中心から前記第１のレーザ射出部までの距離よりも短く、
前記第２のレーザ射出部は、前記ステージに保持されたレーザ照射対象物に入射するレーザビームの入射領域の周回方向に沿う長さが、前記第１のレーザ射出部から射出されるレーザビームのそれよりも短くなるように、レーザビームを射出する請求項５〜７のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項９】
前記回転中心から前記第２のレーザ射出部までの距離は、前記回転中心から前記第１のレーザ射出部までの距離よりも短く、
更に、前記レーザ光源と前記第１及び第２のレーザ射出部との間のレーザビームの光路上に配置され、前記レーザ光源から出射されたレーザビームの光量を減衰率可変に減衰させるアッテネータを含み、
前記制御装置は、前記選択導入器によって、レーザビームが前記第２のレーザ射出部に導入されるときには、前記第１のレーザ射出部に導入されるときよりも、前記アッテネータの減衰率を大きくする請求項６〜８のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項１０】
更に、前記回転中心の周囲に回転可能に固定され、前記ステージに保持されたレーザ照射対象物に照射されるレーザビームの反射光または散乱光の強度を検出する光強度検出器を含む請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項１１】
回転中心から第１の距離に固定され、該回転中心の周囲を回転する第１のレーザ射出部からレーザビームを射出するとともに、レーザ照射対象物を、該レーザビームが照射される位置の軌跡と交差するように移動させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１２】
前記レーザ照射対象物に入射するレーザビームの入射領域の幅が、前記回転中心に近づくにつれて狭くなるように、前記第１のレーザ射出部からレーザビームを射出することを特徴とする請求項１１に記載のレーザ照射方法。
【請求項１３】
回転中心から、前記第１の距離と等しいまたは異なる第２の距離に固定され、該回転中心の周囲を回転する第２のレーザ射出部から、前記第１のレーザ射出部と選択的にまたは同時に、レーザビームを射出するとともに、前記レーザ照射対象物を、前記第２のレーザ射出部から射出されたレーザビームが照射される位置の軌跡と交差するように移動させることを特徴とする請求項１１または１２に記載のレーザ照射方法。
【請求項１４】
前記第２の距離は前記第１の距離よりも短く、
前記第２のレーザ射出部から射出され、前記レーザ照射対象物に入射するレーザビームの入射領域の周回方向に沿う長さが、前記第１のレーザ射出部から射出されるレーザビームのそれよりも短くなるように、前記第２のレーザ射出部からレーザビームを射出することを特徴とする請求項１３に記載のレーザ照射方法。
【請求項１５】
前記第２の距離は前記第１の距離よりも短く、
前記第２のレーザ射出部から射出され、前記レーザ照射対象物に入射するレーザビームの光強度が、前記第１のレーザ射出部から射出されるレーザビームのそれよりも小さくなるように、前記第２のレーザ射出部からレーザビームを射出することを特徴とする請求項１３または１４に記載のレーザ照射方法。
【請求項１６】
前記第１のレーザ射出部から射出され、前記レーザ照射対象物に入射したレーザビームの反射光または散乱光の強度を検出することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
【請求項１７】
前記レーザ照射対象物を一定の速さで移動させることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
【請求項１８】
前記レーザ照射対象物を一軸に沿って移動させることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
【請求項１９】
複数の前記レーザ照射対象物を、各々が前記第１のレーザ射出部から射出されたレーザビームが照射される位置の軌跡と交差するように同時に移動させることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物にレーザビーム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。特に半導体基板にレーザビームを照射して、レーザアニールを行うレーザ照射装置、及びレーザ照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不純物の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レーザアニール（活性化アニール）が行われている。レーザアニールにおいては、ステージの往復動作やガルバノミラーの揺動動作により、シリコンウエハ全面にレーザビームが照射される。
【０００３】
レーザビームの照射に当たっては、照射軌道切り返し時に発生する加減速や停止に要する時間が無駄となる。このため全面照射には時間がかかる。また、たとえば高速でステージを往復させる場合には、加減速時間が長くなる。
【０００４】
レーザ射出部を回転軸の周囲に回転させるとともに、回転半径方向に移動させ、シリコンウエハに円周軌道でレーザビームを照射するビームアニール装置の発明が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１記載のアニール装置においては、内側の照射領域と外側の照射領域とで照射軌道の曲率が異なり、ウエハ上にレーザが照射されない隙間ができる。また、内側の照射領域と外側の照射領域とでは照射速度が違うため、一定エネルギでの加工が困難である。更に、複数のウエハをバッチ処理する方式であるため、処理失敗時には一度に多数のウエハを失う可能性がある。また、装置が大型化するという問題がある。
【０００５】
回転軸の周囲に回転する回転台に複数の被処理物を配し、被処理物を回転軸に向かってまたは回転軸から外側に向かって１軸ステージで移動させながら、固定位置より出射するレーザビームを被処理物に照射するレーザ装置及びレーザ照射方法の発明の開示がある（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２に記載のレーザ装置も、複数の被処理物をバッチ処理するため、処理失敗時に多数の被処理物を失う可能性がある。また、被処理物ごとに１軸ステージを必要とするため、１バッチの被処理物数を増やすと大型化し、制御や精度維持が困難となる。更に、回転台上の照射無意味部分（被処理物非配置部分）が多く、エネルギ効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−５５１４号公報
【特許文献２】特開２００３−１７８９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高速なレーザビームの照射を可能とするレーザ照射装置、及びレーザ照射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、レーザビームを出射するレーザ光源と、回転中心の周囲に回転可能に固定され、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを導入して射出する第１のレーザ射出部と、前記第１のレーザ射出部から射出されたレーザビームが照射されるレーザ照射対象物を、移動可能に保持するステージとを有するレーザ照射装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の観点によれば、回転中心から第１の距離に固定され、該回転中心の周囲を回転する第１のレーザ射出部からレーザビームを射出するとともに、レーザ照射対象物を、該レーザビームが照射される位置の軌跡と交差するように移動させることを特徴とするレーザ照射方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高速なレーザビームの照射を可能とするレーザ照射装置、及びレーザ照射方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施例によるレーザ照射装置を示す概略図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例によるレーザ照射装置を用いて行うレーザアニール方法について説明するための図である。
【図３】第２の実施例によるレーザ照射装置の一部を示す概略図である。
【図４】（Ａ）は、第３の実施例によるレーザ照射装置の一部を示す概略図であり、（Ｂ）は、レーザビーム４０ａ、４０ｂの照射軌道を示す概略的な平面図であり、（Ｃ）は、レーザビーム４０ａ、４０ｂの入射領域形状の一例を示す概略図であり、（Ｄ）は、レーザビーム４０ａ、４０ｂの入射領域形状の他の例を示す概略図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、シリコンウエハ３０の配置及び搬送の他の例を示す概略的な平面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例によるレーザ照射装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、第１の実施例によるレーザ照射装置を示す概略図である。第１の実施例によるレーザ照射装置は、レーザ光源１０、シャッタ１１、バリアブルアッテネータ１２、レーザビームの入射口１３、レーザ伝送機構１４、集光レンズ１５、回転ステージ１６、中空モータ１７、遮蔽板１８、制御装置１９、及び基板ステージ２０を含んで構成される。基板ステージ２０は保持面を備え、保持面上には不純物が添加されたシリコンウエハ３０が保持されている。シリコンウエハ３０は、たとえば直径２００ｍｍの円形状を有する平面体である。レーザ光源１０を出射したレーザビームがシリコンウエハ３０に照射されることにより、不純物の活性化アニールが行われる。
【００１３】
レーザ光源１０は、制御装置１９からの制御信号を受けて、たとえば連続波のレーザビーム４０を出射する。レーザビーム４０は、一例としてＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）である。レーザビーム４０は、開状態のときレーザビームを透過し、閉状態のときレーザビームを遮蔽するシャッタ１１を通過して、入射するレーザビームの光量を減衰率可変に減衰させるアッテネータ１２に入射する。アッテネータ１２で光量を減衰されたレーザビーム４０は、ビーム入射口１３に非接触で導入される。ビーム入射口１３に導入されたレーザビーム４０は、たとえば光ファイバであるレーザ伝送機構１４によって集光レンズ１５に伝送される。レーザビーム４０は、集光レンズ１５を出射して基板ステージ２０に保持されたシリコンウエハ３０に照射される。
【００１４】
集光レンズ１５は、たとえばシリンドリカルレンズを含んで構成され、レーザビーム４０の断面形状を整形し、シリコンウエハ３０上に集光する。シリコンウエハ３０に入射するレーザビーム４０の入射領域は、たとえば長さ方向（長軸方向）１ｍｍ〜数ｍｍ、幅方向（短軸方向）１ｍｍ以下、一例として長さ方向１ｍｍ、幅方向０．１ｍｍの矩形状である。
【００１５】
レーザビーム４０の入射口１３、レーザ伝送機構１４、集光レンズ１５は、回転ステージ１６に固定されている。回転ステージ１６は、たとえば半径１００ｍｍ〜２００ｍｍ、一例として半径１５０ｍｍの円盤状に形成され、中空モータ１７によって、回転中心（回転軸）の周囲に回転（自転）させることができる。入射口１３、レーザ伝送機構１４、集光レンズ１５は、回転ステージ１６とともに、回転中心の周囲に回転する。入射口１３は、回転ステージ１６の回転中心に配置される。集光レンズ１５は、回転ステージ１６の円盤の外周部に配設されるレーザ射出部である。したがって回転中心から集光レンズ１５までの距離は一定で、たとえば１５０ｍｍである。中空モータ１７は、集光レンズ１５がたとえば１０ｍ／ｓの一定速さで回転中心の周囲を回転するように、回転ステージ１６を回転させる。
【００１６】
回転ステージ１６と基板ステージ２０の保持面（シリコンウエハ３０）とは相互に平行に配置される。レーザビーム４０は、円軌道を周回する集光レンズ１５から、回転ステージ１６の回転中心と平行な方向に出射される。このためレーザビーム４０は、シリコンウエハ３０に垂直方向から入射する。
【００１７】
基板ステージ２０は、保持したシリコンウエハ３０を、たとえば高精度に直線移動させる。移動速度は、たとえば１ｍｍ／ｓ未満である。また、基板ステージ２０は、複数の保持面を備え、複数のシリコンウエハ３０を、連続的にレーザビーム４０の照射エリア（レーザアニールエリア）に搬送することができる。
【００１８】
遮蔽板１８は、回転中心の周囲を周回する集光レンズ１５から出射されるレーザビーム４０の一部が基板ステージ２０（シリコンウエハ３０）に到達しないように、集光レンズ１５の周回軌道と基板ステージ２０との間のレーザビーム４０の光路上に配置される。
【００１９】
制御装置１９は、レーザ光源１０からのレーザビーム４０の出射、シャッタ１１の開閉、バリアブルアッテネータ１２の減衰率、中空モータ１７による回転ステージ１６の回転、及び基板ステージ２０によるシリコンウエハ３０の移動を制御する。
【００２０】
図２（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、第１の実施例によるレーザ照射装置を用いて行うレーザアニール方法について説明する。
【００２１】
図２（Ａ）は、基板ステージ２０に到達するレーザビーム４０を示す概略的な平面図である。第１の実施例によるレーザ照射装置を用いるレーザアニールにおいては、まず中空モータ１７により回転ステージ１６を、所定の回転数、たとえば回転ステージ１６に固定されている集光レンズ１５が、たとえば１０ｍ／ｓの一定速さで回転中心の周囲を回転するように、回転させる。その後、レーザビーム４０をレーザ光源１０から発振し、ビーム入射口１３より入光して集光レンズ１５から基板ステージ２０に向けて出射する。レーザビーム４０は、集光レンズ１５が周回する円形の軌道上から、回転ステージ１６の回転中心と平行な方向に、連続的に出射される。本図には、基板ステージ２０に向けて出射されるレーザビーム４０の出射位置を集光レンズ１５周回軌道として示した。
【００２２】
基板ステージ２０は、たとえばそのウエハ搬送方向に沿って載置された複数のシリコンウエハ３０が、１ｍｍ／ｓ未満の一定速さで回転ステージ１６下部を、円形のシリコンウエハ３０の中心が回転中心の延長線を通過するように駆動される。
【００２３】
レーザビーム４０は、たとえば長さ方向１ｍｍ、幅方向０．１ｍｍの矩形状入射領域を形成して、シリコンウエハ３０に入射する。矩形状入射領域の長さ方向は、集光レンズ１５周回軌道の半径方向と平行であり、幅方向は、その周方向と平行である。
【００２４】
遮蔽板１８は、たとえば黒アルマイト処理を施した、縦３１０ｍｍ、横１６０ｍｍのアルミ板である。遮蔽板１８は、集光レンズ１５を出射したレーザビーム４０が基板ステージ２０上の照射不要または照射有害な領域、たとえば現在アニールが行われていない後続のシリコンウエハ３０に入射しないように、その一部を遮蔽する。遮蔽板１８は、たとえばウエハ搬送方向に沿う集光レンズ１５周回軌道の後半周（集光レンズ１５周回軌道のうちウエハ搬送方向とは逆方向側の半円周）を出射位置とするレーザビーム４０を遮蔽するように配置される。
【００２５】
図２（Ｂ）を参照する。本図には、回転ステージ１６（集光レンズ１５）が回転中心の周囲を一回転する間にレーザビーム４０が照射されるシリコンウハ３０上の領域に斜線を付して示した。集光レンズ１５周回軌道上を一定速さで周回する集光レンズ１５から、レーザビーム４０は出射し続ける。シリコンウエハ３０は、平面視において集光レンズ１５周回軌道の前半周（集光レンズ１５周回軌道のうちウエハ搬送方向側の半円周）に対応するレーザビーム４０照射軌道と交差する方向へ、その全面がレーザビーム４０照射軌道と交差するように、直線的に移動される。ここでレーザビーム４０照射軌道とは、回転中心の周囲を回転する集光レンズ１５を出射したレーザビーム４０が、遮蔽板１８に遮蔽されず基板ステージ２０上に照射される位置の軌跡をいう。
【００２６】
レーザビーム４０は、集光レンズ１５の回転ごとに、シリコンウエハ３０の異なる位置に照射され、照射位置のレーザアニールが行われる。このレーザアニールにおけるレーザビーム４０の重複率はたとえば９０％である。シリコンウエハ３０を、その全面がレーザビーム４０照射軌道と交差するように移動させることにより、シリコンウエハ３０の全面にレーザビームを照射し、レーザアニールを行うことができる。基板ステージ２０により、複数の基板を回転ステージ１６下部を通過させ、シリコンウエハ３０のレーザアニールを連続的に行うことができる。
【００２７】
シャッタ１１は、遮蔽板１８とともに、または選択的に配置されるビーム遮蔽機構である。中空モータ１７は、モータの回転速度及び回転位置を検出する検出器であるエンコーダを備え、検出した速度及び位置情報を制御装置１９に送信する。制御装置１９は検出、送信された回転位置情報に基づいて、シャッタ１１の開閉を制御する。制御装置１９は、たとえば集光レンズ１５が、ウエハ搬送方向に沿う集光レンズ１５周回軌道の後半周に位置するとき閉状態となるように、集光レンズ１５の回転位置と同期させて、シャッタ１１を開閉させる制御を行う。
【００２８】
なお、制御装置１９は、たとえばシャッタ１１の開閉制御に代えて、シャッタ１１を閉状態とするタイミングで、レーザ光源１０からのレーザビーム４０の出射を停止させる制御を行うことも可能である。広くレーザビーム４０を集光レンズ１５から出射させない制御を行うことができる。
【００２９】
第１の実施例によるレーザ照射装置は、高速なレーザビームの照射を可能とするレーザ照射装置である。第１の実施例によるレーザ照射装置を用いて、レーザ射出部（集光レンズ１５）を回転中心の周囲に回転させ、レーザビーム４０を円周軌道で走査し、シリコンウエハ３０を一軸方向に移動させて、ウエハ全面にレーザビームを照射し、高速でレーザアニールを行うことができる。レーザ射出部を回転させることで、レーザビームの高速かつ等速な走査が容易に可能となる。また、レーザ射出部の回転によりビームを走査するため、照射軌道切り返しが不要である。このため短時間でレーザアニールを行うことができる。
【００３０】
更に、第１の実施例によるレーザ照射装置は、枚葉式の構成を採用しているため、処理失敗時に失うシリコンウエハが少なく、生産性の高い装置となりうる。また、コンパクトで安価な装置構成とすることができる。
【００３１】
図３は、第２の実施例によるレーザ照射装置の一部を示す概略図である。第２の実施例は、それぞれ２つのレーザビーム入射口１３ａ、１３ｂ、レーザ伝送機構１４ａ、１４ｂ、集光レンズ１５ａ、１５ｂ、及び入射口移動機構２１を備える点において第１の実施例と異なる。入射口１３ａ、１３ｂ、レーザ伝送機構１４ａ、１４ｂ、集光レンズ１５ａ、１５ｂは、各々第１の実施例の入射口１３、レーザ伝送機構１４ｂ、集光レンズ１５と等しい。
【００３２】
入射口１３ａ、１３ｂ、レーザ伝送機構１４ａ、１４ｂ、集光レンズ１５ａ、１５ｂ、及び入射口移動機構２１は、回転ステージ１６に固定されており、回転ステージ１６とともに、回転中心の周囲に回転する。入射口移動機構２１は、レーザ伝送機構１４ａ、１４ｂの入射口１３ａ、１３ｂを、たとえば回転ステージ１６の回転中心に移動させ、レーザビーム４０を入射口１３ａ、１３ｂのいずれか一方に導入することができる。入射口１３ａ、１３ｂに導入されたレーザビーム４０は、それぞれレーザ伝送機構１４ａ、１４ｂによって集光レンズ１５ａ、１５ｂに伝送される。集光レンズ１５ａ、１５ｂは、回転ステージ１６上の、回転中心に関して相互に対称な位置に配置されている。入射口１３ａ、１３ｂに導入されたレーザビーム４０は、それぞれ集光レンズ１５ａ、１５ｂから、回転ステージ１６の回転中心と平行な方向に出射され、基板ステージ２０上のシリコンウエハ３０に照射されて、レーザアニールが行われる。
【００３３】
制御装置１９は、中空モータ１７から送信される回転位置情報に基づいて、入射口移動機構２１による入射口１３ａ、１３ｂの移動を制御する。たとえば集光レンズ１５ａが図２（Ｂ）に示したレーザビーム４０照射軌道上に位置するときには、レーザビーム４０を入射口１３ａに導入し、集光レンズ１５ｂがその位置にあるときには、レーザビーム４０を入射口１３ｂに導入する。この場合、入射口移動機構２１は、回転ステージ１６の半回転ごとに、入射口１３ａ、１３ｂを交互に回転中心位置に移動させることになる。シリコンウエハ３０には、回転ステージ１６の１回転当たり、２行のレーザビーム照射が行われる。また、制御装置１９は、たとえばシリコンウエハ３０の搬送速度を第１の実施例の場合に比べ２倍とする。
【００３４】
第２の実施例によるレーザ照射装置においては、シャッタ１１及び遮蔽板１８が不要となる。また、シャッタ１１や遮蔽板１８におけるエネルギ損失がなくなるため、高いエネルギ効率でレーザアニールを行うことができる。更に、レーザアニールを短時間で行うことができる。
【００３５】
図４（Ａ）は、第３の実施例によるレーザ照射装置の一部を示す概略図である。第２の実施例においては、集光レンズ１５ｂを、集光レンズ１５ａと、回転ステージ１６上の、回転中心に関して対称な位置に配置したが、集光レンズ１５ｂは装置の用途に応じて、回転ステージ１６の様々な位置に配設することができる。第３の実施例は、第２の実施例と比較したとき、集光レンズ１５ｂが半径方向の回転中心寄りに配置されている点が異なっている。制御装置１９は、ビーム入射口１３ａ、１３ｂに対し、第２の実施例と同様の制御を行う。集光レンズ１５ｂを出射するレーザビーム４０ｂは、集光レンズ１５ａを出射するレーザビーム４０ａより、回転ステージ１６上の、回転半径の小さな位置から出射される。
【００３６】
図４（Ｂ）は、レーザビーム４０ａ、４０ｂの照射軌道を示す概略的な平面図である。レーザビーム４０ａ、４０ｂの照射軌道は、平面視においては、それぞれ集光レンズ１５ａ、１５ｂの周回軌道のうちウエハ搬送方向側の半円周と一致する。レーザビーム４０ｂの照射軌道の半径は、レーザビーム４０ａのそれより小さい。
【００３７】
第３の実施例においても、シリコンウエハ３０には、回転ステージ１６の１回転当たり、２行のレーザ照射が行われる。２行のレーザ照射領域は相互に重なっていてもよいし、離れていてもよい。シャッタ１１及び遮蔽板１８を必要とせず、高いエネルギ効率、短時間でレーザアニールを行うことができる点は第２の実施例と同様である。
【００３８】
図４（Ｃ）は、レーザビーム４０ａ、４０ｂの入射領域形状の一例を示す概略図である。レーザビーム４０ａ、４０ｂを、シリコンウエハ３０に照射するに当たっては、入射領域を相互に等しい形状に形成するだけでなく、相互に異なる形状に形成してもよい。図４（Ｃ）に示す例においては、レーザビーム４０ａが形成する矩形状入射領域に比し、レーザビーム４０ｂが形成する矩形状入射領域は、幅（短軸方向の長さ）が短い。なお、レーザビーム４０ａ、４０ｂの矩形状入射領域の長さ方向は、レーザビーム４０ａ、４０ｂ照射軌道の半径方向と平行であり、幅方向は、その周方向と平行である。
【００３９】
回転ステージ１６を一定の角速度で回転させて行うレーザアニールにおいては、レーザビーム４０ｂの走査速度は、レーザビーム４０ａのそれより小さい。このため、レーザビーム４０ｂの幅（走査方向に沿う長さ）をレーザビーム４０ａの幅より小さくすることによって、単位時間もしくは単位面積当たりの照射エネルギを均一化し、良質のアニールを実現することができる。
【００４０】
また、単位時間もしくは単位面積当たりの照射エネルギを均一化するために、集光レンズ１５ａ、１５ｂの回転位置と同期させて、レーザビーム４０ｂが出射されるときには、レーザビーム４０ａが出射されるときよりも、アッテネータ１２の減衰率を大きくし、シリコンウエハ３０に入射するレーザビーム４０ｂの光強度を小さくする制御を行ってもよい。
【００４１】
図４（Ｄ）は、レーザビーム４０ａ、４０ｂの入射領域形状の他の例を示す概略図である。同様に、１つのレーザビームの入射領域形状を、幅が回転中心に近づくにつれて狭くなるように形成することによっても、良質のアニールが実現可能である。なお、たとえば図２（Ａ）に示したレーザビーム４０入射領域を、本図に示す形状としてもよい。
【００４２】
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。
【００４３】
たとえば、実施例においては、レーザビームの入射口１３、レーザ伝送機構１４、集光レンズ１５を円盤状の回転ステージ１６に固定し、これとともに回転させたが、回転ステージ１６の代わりに棒状部材に固定し、棒状部材とともに回転中心の周囲に回転させることができる。
【００４４】
また、実施例においては、高々２つの集光レンズを回転ステージ１６に配置したが、回転ステージ１６に配置する集光レンズは３つ以上とすることが可能である。
【００４５】
更に、実施例においては、レーザ伝送機構１４として光ファイバを用いたが、ミラーを組み合わせた空間伝送機構を採用することもできる。
【００４６】
また、たとえば集光レンズ１５近傍の回転ステージ１６に光強度検出器を設置してもよい。光強度検出器は、シリコンウエハ３０上に照射されたレーザビーム４０の散乱光の強度を検出する。検出された散乱光強度のデータは制御装置１９に送信される。レーザビーム４０照射位置の散乱光強度によって、加工の状態や良否をモニタリングすることができる。
【００４７】
更に、実施例においては、ウエハ搬送方向に沿って一列に配置された複数のシリコンウエハ３０を直線移動させ、枚葉式でレーザアニールしたが、シリコンウエハ３０の配置や搬送について他の構成を採用することも可能である。
【００４８】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、シリコンウエハ３０の配置及び搬送の他の例を示す概略的な平面図である。集光レンズ１５を出射したレーザビーム４０は、等速で同じ軌道を繰り返し照射する。図５（Ａ）〜（Ｃ）には、そのうち基板ステージ２０に到達するレーザビーム４０の軌道（レーザビーム４０照射軌道）を実線で、遮蔽板１８に遮蔽されるレーザビーム４０の軌道を破線で示した。
【００４９】
図５（Ａ）に示すように、シリコンウエハ３０を複数列、本図においては２列に配置し、複数列に配置されたそれぞれのシリコンウエハ３０の全面がレーザビーム４０照射軌道と交差するように同時に移動させてもよい。
【００５０】
また、図５（Ｂ）に示すように、複数枚、たとえば３枚のシリコンウエハ３０を一組として、レーザビーム４０照射軌道の内側に搬送した後、相互に異なる方向へ、それぞれのシリコンウエハ３０の全面がレーザビーム４０照射軌道と交差するように同時に移動させることもできる。一組の処理が終了したら、他の一組をレーザビーム４０照射軌道の内側に搬送し、処理を繰り返す。
【００５１】
更に、図５（Ｃ）に示すように、シリコンウエハ３０の搬送方向は直線的である必要はなく、曲線で構成される一軸方向であってもよい。
【００５２】
なお、シリコンウエハ３０は一方向だけでなく、逆方向に移動させることができる。一枚のシリコンウエハ３０を一方向に移動させてレーザアニールを行った後、他のシリコンウエハ３０を逆方向に移動させてレーザアニールを行う。このように一軸方向の一往復で２枚の処理を行う構成とすれば、装置を小型化することが可能である。
【００５３】
更に、シリコンウエハ３０の移動は必要に応じて、速度を変えて行ってもよい。また、回転ステージ１６の回転と同期させてステップ移動させるなど、移動と停止とを細かく繰り返しながら行ってもよい。
【００５４】
図６（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例によるレーザ照射装置を示す概略図である。実施例においては、１つのレーザ光源１０から出射されるレーザビーム４０でレーザアニール加工を行ったが、図６（Ａ）に示すように、複数のレーザ光源を用いることもできる。図６（Ａ）には、回転ステージ１６の回転中心に配置されたビーム入射口１３ａ、１３ｂに、異なるレーザ光源１０ａ、１０ｂから出射されたレーザビーム４０ａ、４０ｂが同時に導入される例を示した。この例においては入射口移動機構２１が不要である。
【００５５】
また、レーザアニール以外の加工を行うこともできる。図６（Ｂ）の同時出射する複数光源式のレーザ照射装置においては、レーザ光源１０ａ、１０ｂから出射されるレーザビーム４０ａ、４０ｂの波長が異なる。波長が異なるレーザビーム４０ａ、４０ｂを用いて、種々の加工を行うことが可能である。更に、アッテネータ１２ａ、１２ｂの減衰率を異ならせ、集光レンズ１５ａ、１５ｂから出射するレーザビーム４０ａ、４０ｂの強度を別異にして、種々の加工を行うことができる。
【００５６】
加工以外の使用も可能である。図６（Ｃ）は、計測または検査用のレーザ照射装置を示す概略図である。図６（Ｃ）に示す例においては、たとえば低出力の半導体レーザであるレーザ光源１０から出射されたレーザビーム４０を、回転中心の周囲に回転する集光レンズ１５を介し、一軸方向に搬送される計測または検査対象物３１に、斜め方向（非垂直方向）から入射させる。計測または検査対象物３１で反射されたレーザビーム４０は、回転ステージ１６に固定された光強度検出器２２に入射する。光強度検出器２２は、反射されたレーザビーム４０の光強度を検出し、検出結果を制御装置１９に送信する。制御装置１９は、受信した光強度のデータと中空モータ１７の回転位置情報とから、たとえば計測対象物３１表面の平坦度マップを作成する。図６（Ｃ）に示すレーザ照射装置を用いて、計測対象物３１全面の平坦度計測を行うことができる。
【００５７】
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】
【００５８】
レーザビームを用いた加工、計測、検査等、殊に平面体についてのそれらに利用可能である。たとえばシリコンウエハに添加された不純物の活性化、ガラス基板上に形成されたシリコン膜の結晶化に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０、１０ａ、１０ｂ  レーザ光源
１１、１１ａ、１１ｂ  シャッタ
１２、１２ａ、１２ｂ  バリアブルアッテネータ
１３、１３ａ、１３ｂ  入射口
１４、１４ａ、１４ｂ  レーザ伝送機構
１５、１５ａ、１５ｂ  集光レンズ
１６  回転ステージ
１７  中空モータ
１８  遮蔽板
１９  制御装置
２０  基板ステージ
２１  入射口移動機構
２２  光強度検出器
３０  シリコンウエハ
３１  計測対象物
４０、４０ａ、４０ｂ  レーザビーム
【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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