(57)【要約】【課題】  高品質の加工を行う。【解決手段】  第１の波長、及び第１の波長とは異なる第２の波長のレーザビームを出射するレーザ光源と、第１面及び第１面と反対側の第２面を有する加工対象物を保持するステージと、第１の波長のレーザビームを、ステージに保持された加工対象物の第１面に入射させる第１の光学系と、第２の波長のレーザビームを、ステージに保持された加工対象物の第２面に入射させる第２の光学系と、第１の波長のレーザビームが、ステージに保持された加工対象物の第１面に入射した後に、第２の波長のレーザビームが、第２面に入射するように、レーザ光源によるレーザビームの出射を制御する制御装置とを有するビーム照射装置を提供する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長、及び前記第１の波長とは異なる第２の波長のレーザビームを出射するレーザ光源と、
第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有する加工対象物を保持するステージと、
前記第１の波長のレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物の前記第１面に入射させる第１の光学系と、
前記第２の波長のレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物の前記第２面に入射させる第２の光学系と、
前記第１の波長のレーザビームが、前記ステージに保持された加工対象物の前記第１面に入射した後に、前記第２の波長のレーザビームが、前記第２面に入射するように、前記レーザ光源によるレーザビームの出射を制御する制御装置と
を有するビーム照射装置。
【請求項２】
シリコンの前記第２の波長のレーザビームに対する吸収係数は、前記第１の波長のレーザビームに対する吸収係数よりも小さい請求項１に記載のビーム照射装置。
【請求項３】
シリコンの前記第２の波長のレーザビームに対する吸収係数は、シリコンの温度が上昇すると上昇する請求項１または２に記載のビーム照射装置。
【請求項４】
（ａ）第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有する加工対象物を準備する工程と、
（ｂ）第１の波長のレーザビームを、前記加工対象物に前記第１面から入射させ、前記加工対象物を加熱し、前記加工対象物の加熱された領域に、前記第１の波長とは異なる第２の波長のレーザビームを、前記第２面から入射させる工程と
を有し、
前記加工対象物を形成する物質の前記第２の波長のレーザビームに対する吸収係数は、前記第１の波長のレーザビームに対する吸収係数よりも小さいビーム照射方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）において、前記第１の波長のレーザビームを、前記加工対象物に前記第１面から入射させた後に、前記第２の波長のレーザビームを、前記第２面から入射させる請求項４に記載のビーム照射方法。
【請求項６】
シリコンの前記第２の波長のレーザビームに対する吸収係数は、シリコンの温度が上昇すると上昇する請求項４または５に記載のビーム照射方法。
【請求項７】
更に、前記工程（ａ）の後に、前記加工対象物の前記第１面に凸状のパタンを形成する工程、及び、前記凸状のパタンの両側の表層部に不純物を注入する工程を含み、
前記工程（ｂ）において、前記注入された不純物を活性化させる請求項４〜６のいずれか１項に記載のビーム照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して加工、特にレーザアニール加工を行うビーム照射装置、及び、ビーム照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５〜図７を参照して、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)の製造方法について説明する。
【０００３】
図５（Ａ）を参照する。シリコン基板５０の表面上にレジスト５１ａを塗布し、エッチングを行ってシリコン基板５０にトレンチ５２を形成する。
【０００４】
図５（Ｂ）を参照する。トレンチ５２にシリコン絶縁膜を埋め込み、ＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域５３を形成する。
【０００５】
図５（Ｃ）を参照する。レジスト５１ｂをマスクとしてｐ型不純物、たとえばＢ（ボロン）をイオン注入し、ｐウエル５４を形成する。
【０００６】
図５（Ｄ）を参照する。レジスト５１ｃをマスクとしてｎ型不純物、たとえばＰ（リン）をイオン注入し、ｎウエル５５を形成する。
【０００７】
図５（Ｅ）を参照する。シリコン基板５０表面を酸化して絶縁膜５６を形成し、絶縁膜５６上にポリシリコン膜５７を堆積する。
【０００８】
図６（Ａ）を参照する。ポリシリコン膜５７上にレジスト５１ｄを形成し、リソグラフィ工程及びエッチング工程によりポリシリコン膜５７を加工し、ゲート電極５７ａ、５７ｂを形成する。エッチング工程においては、たとえば反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching: RIE)を用いる。
【０００９】
図６（Ｂ）を参照する。レジスト５１ｅ及びゲート電極５７ａをマスクとしてｎ型不純物、たとえばＰ（リン）をイオン注入し、ｎ型エクステンション領域５８を形成する。
【００１０】
図６（Ｃ）を参照する。レジスト５１ｆ及びゲート電極５７ｂをマスクとしてｐ型不純物、たとえばＢ（ボロン）をイオン注入し、ｐ型エクステンション領域５９を形成する。
【００１１】
図６（Ｄ）を参照する。シリコン基板５０表面に、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法でシリコン窒化膜６０を堆積する。
【００１２】
図６（Ｅ）を参照する。ＲＩＥを用い、ゲート電極５７ａ、５７ｂの側壁部を残してシリコン窒化膜６０を除去し、ゲート電極５７ａ、５７ｂの側壁部にサイドウォール６１ａ、６１ｂを形成する。また、ゲート電極５７ａ、５７ｂ及びサイドウォール６１ａ、６１ｂの下部以外の絶縁膜５６を除去する。
【００１３】
図７（Ａ）を参照する。レジスト５１ｇ及びゲート電極５７ａをマスクとして、ｎ型不純物、たとえばＰ（リン）をイオン注入し、ｎ型ソース・ドレイン拡散層６２を形成する。
【００１４】
図７（Ｂ）を参照する。レジスト５１ｈ及びゲート電極５７ｂをマスクとして、ｐ型不純物、たとえばＢ（ボロン）をイオン注入し、ｐ型ソース・ドレイン拡散層６３を形成する。
【００１５】
この後、レジスト５１ｈを除去し、表面側からシリコン基板５０にレーザビームを照射し、ｎ型及びｐ型ソース・ドレイン拡散層６２、６３内の不純物を活性化させる活性化アニールを行う。
【００１６】
図７（Ｃ）を参照する。シリコン基板５０表面にニッケル膜及びチタンナイトライド膜を成膜し、熱処理を行った後、チタンナイトライド膜及び未反応のニッケル膜をエッチング除去して、ｎ型及びｐ型ソース・ドレイン拡散層６２、６３、及びゲート電極５７ａ、５７ｂ上にのみ選択的にニッケルシリサイド膜６４ａ、６４ｂを形成する。
【００１７】
図７（Ｄ）を参照する。シリコン基板５０表面上に、保護膜６５を介して層間絶縁膜６６を形成する。
【００１８】
図７（Ｅ）を参照する。層間絶縁膜６６内にコンタクトプラグ６７を形成する。
【００１９】
図７（Ｆ）を参照する。コンタクトプラグ６７に電気的に接続する配線６８を形成する。
【００２０】
上述したように、レーザビームを照射して、ｎ型及びｐ型ソース・ドレイン拡散層６２、６３内の不純物を活性化させる活性化アニール（図７（Ｂ）参照。）は、ゲート電極５７ａ、５７ｂ形成後に行われる。
【００２１】
このため活性化アニール工程で照射するレーザビームにより、たとえばゲート電極５７ａ、５７ｂが溶融するという問題が生じていた。
【００２２】
室温で吸収されない放射線と予熱を使ったアニール手法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されている実施例においては、レーザダイオードを用いて予熱を行い、炭酸ガスレーザにより活性化を行っている。しかしこの方法ではゲート部分にも炭酸ガスレーザビームが吸収されてしまう。
【００２３】
【特許文献１】特開２００５−２１０１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、高品質の加工を行うことができるビーム照射装置を提供することである。
【００２５】
また、高品質の加工を行うことができるビーム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】
【００２６】
本発明の一観点によれば、第１の波長、及び前記第１の波長とは異なる第２の波長のレーザビームを出射するレーザ光源と、第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有する加工対象物を保持するステージと、前記第１の波長のレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物の前記第１面に入射させる第１の光学系と、前記第２の波長のレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物の前記第２面に入射させる第２の光学系と、前記第１の波長のレーザビームが、前記ステージに保持された加工対象物の前記第１面に入射した後に、前記第２の波長のレーザビームが、前記第２面に入射するように、前記レーザ光源によるレーザビームの出射を制御する制御装置とを有するビーム照射装置が提供される。
【００２７】
また、本発明の他の観点によれば、（ａ）第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有する加工対象物を準備する工程と、（ｂ）第１の波長のレーザビームを、前記加工対象物に前記第１面から入射させ、前記加工対象物を加熱し、前記加工対象物の加熱された領域に、前記第１の波長とは異なる第２の波長のレーザビームを、前記第２面から入射させる工程とを有し、前記加工対象物を形成する物質の前記第２の波長のレーザビームに対する吸収係数は、前記第１の波長のレーザビームに対する吸収係数よりも小さいビーム照射方法が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、高品質の加工を行うことが可能なビーム照射装置を提供することができる。
【００２９】
また、高品質の加工を行うことが可能なビーム照射方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、実施例によるビーム照射装置を示す概略図である。
【００３１】
実施例によるビーム照射装置は、パルスレーザビームを出射するレーザ光源１１ａ、１１ｂ、レーザ光源１１ａ、１１ｂに電力を供給するレーザ電源１２ａ、１２ｂ、レーザ光源１１ａ、１１ｂからパルスレーザビームが相互に異なるタイミングで出射されるようにトリガ信号を送出するパルスディレイコントローラ２４、レーザ光源１１ａ、１１ｂから出射されるレーザビームの光路上に配置されたシャッタ１３ａ、１３ｂ、バリアブルアッテネータ１５ａ、１５ｂ、テレスコープ１７ａ、１７ｂ、ホモジナイザ１８ａ、１８ｂ、及び、加工対象物、たとえばシリコンウエハ２６を移動可能に保持するステージ２２を内部に備える気密性のプロセスチャンバ２０を含んで構成される。プロセスチャンバ２０は、内部の雰囲気を制御することができる。また実施例によるビーム照射装置は、ステージ２２によるシリコンウエハ２６の移動を制御するステージコントローラ２３、及び、シリコンウエハ２６の移動とレーザ光源１１ａ、１１ｂからのレーザビームの出射を同期させる等の制御を行う制御用コンピュータ２５を備える。
【００３２】
レーザ光源１１ａは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器及びＳＨＧ(Second Harmonic Generator)を含み、パルスディレイコントローラ２４から送られるトリガ信号に応じて、パルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長５３２ｎｍのグリーン光））を出射する。
【００３３】
パルスレーザビーム１０ａは、シャッタ１３ａを透過し、照射面におけるビーム強度を調整するバリアブルアッテネータ１５ａ、ビーム径を適当なサイズに拡大するテレスコープ１７ａ、照射面におけるビーム断面内の強度分布（エネルギ密度）を均一に近づけて加工対象物にレーザビームを長尺形状に入射させるホモジナイザ１８ａ、及び、折り返しミラー１９ａを経て、たとえば内部が窒素雰囲気に制御されているプロセスチャンバ２０内に導入される。
【００３４】
なお、プロセスチャンバ２０内は、ヘリウム、アルゴン、水素などの雰囲気に制御されていてもよい。
【００３５】
プロセスチャンバ２０内には、ステージ２２が設置されている。ステージ２２は、加工対象物であるシリコンウエハ２６を保持している。シリコンウエハ２６は、ウエハの面内方向（図１においては、左右及び紙面垂直方向で画定される２次元方向）に移動可能に保持されている。
【００３６】
シリコンウエハ２６は、たとえば  図７（Ｂ）を参照して説明したＣＭＯＳ製造工程途中のシリコンウエハである。シリコンウエハ２６の表面（図１においては上側の面）には、ゲート電極やｐ型及びｎ型ソース・ドレイン拡散層が形成されている。図１に示すビーム照射装置を用いてシリコンウエハ２６にレーザビームを照射し、ｐ型及びｎ型ソース・ドレイン拡散層内の不純物を活性化させる活性化アニールを行う。
【００３７】
パルスレーザビーム１０ａは、ウィンドウ２１ａからプロセスチャンバ２０に導入され、シリコンウエハ２６の表面に、たとえば０．６Ｊ／ｃｍ２のエネルギ密度で照射される。
【００３８】
レーザ光源１１ｂは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器を含み、パルスディレイコントローラ２４から送られるトリガ信号に応じて、パルスレーザビーム１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍの赤外光））を出射する。
【００３９】
パルスレーザビーム１０ｂは、シャッタ１３ｂを透過し、折り返しミラー１４、バリアブルアッテネータ１５ｂ、折り返しミラー１６、テレスコープ１７ｂ、ホモジナイザ１８ｂ、及び、折り返しミラー１９ｂを経て、ウィンドウ２１ｂからプロセスチャンバ２０内に導入され、シリコンウエハ２６の裏面に照射される。
【００４０】
パルスレーザビーム１０ｂも、長尺形状の入射領域を形成してシリコンウエハ２６の裏面に入射する。照射面におけるエネルギ密度は、たとえば１０Ｊ／ｃｍ２である。パルスレーザビーム１０ａ及び１０ｂは、シリコンウエハ２６の表裏から同じ入射位置に、等しいサイズの長尺状の入射領域を形成して入射する。
【００４１】
パルスディレイコントローラ２４は、たとえばシリコンウエハ２６の表面にパルスレーザビーム１０ａが入射した１００ｎｓ後に、パルスレーザビーム１０ｂがシリコンウエハ２６の裏面に入射するように、トリガ信号をレーザ光源１１ａ、１１ｂに送信する。
【００４２】
ステージコントローラ２３によってステージ２２を一定の速度で駆動し、パルスレーザビーム１０ａ及び１０ｂの短尺方向にシリコンウエハ２６を移動しながら、パルスレーザビームを断続的に前回照射された位置に一部重複するように照射し、レーザアニール（不純物の活性化）が行われる。
【００４３】
なお、シャッタ１３ａ、１３ｂは、必要に応じて制御用コンピュータ２５から送出される制御信号を受け、パルスレーザビーム１０ａ、１０ｂの透過、遮蔽を切り替えることができる。
【００４４】
図２は、シリコンのＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）に対する吸収係数の温度依存性を示すグラフである（S.Theppakuttai , D.B.Shao, and S.C.Chen, “Localized Laser Transmission Bonding for Microsystem Fabrication and Packaging”, “Journal of Manufacturing Processes Vol.6 No.1, pp24-31, 2004”）。
【００４５】
グラフの横軸は、シリコンの温度を単位「ケルビン（Ｋ）」で示し、縦軸は、シリコンのＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）に対する吸収係数（α）を単位「ｍ−１」で示す。横軸をリニアな目盛り、縦軸を対数目盛りで表す。
【００４６】
シリコンの温度が上昇するにつれ、吸収係数αが増加するのがわかる。また、たとえば１０００Ｋにおける吸収係数αは、室温（たとえば３００Ｋ）におけるそれの１００倍以上であることがわかる。したがって、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）を内部温度差の著しいシリコン基板に入射させたとき、低温部分における吸収割合は小さいため、基本波の多くは高温部分で吸収されることが理解される。
【００４７】
図３（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、図１に示した実施例によるビーム照射装置を用いて行うレーザアニールの原理及び効果を説明する。
【００４８】
図３（Ａ）を参照する。図１を参照して説明したように、実施例によるビーム照射装置を用いると、ゲート電極やｐ型及びｎ型ソース・ドレイン拡散層が形成されているシリコンウエハ２６の表面（図３（Ａ）においては上側の面）に、たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長５３２ｎｍ）１０ａを照射し、その後、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）１０ｂをシリコンウエハ２６の裏面から入射させるレーザアニール（不純物活性化アニール）を行うことができる。
【００４９】
パルスレーザビーム１０ａの照射により、シリコンウエハ２６の表面近傍が予熱される。シリコンウエハ２６の内部には、表面側が高温で裏面側が低温となる温度分布が形成される。
【００５０】
このような温度分布が形成されたシリコンウエハ２６の裏面からパルスレーザビーム１０ｂを入射させる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）であるパレスレーザビーム１０ｂは、吸収係数の小さい低温のウエハ裏面側では多くは吸収されず、予熱により吸収係数が大きくなった高温のウエハ表面側で多く吸収される。こうしてシリコンウエハ２６表面近傍を不純物の活性化に必要な温度まで加熱する。
【００５１】
図３（Ｂ）〜（Ｄ）を参照してより詳しく説明する。
【００５２】
図３（Ｂ）は、パルスレーザビーム１０ａを入射させたとき、シリコンウエハ２６の深さ方向に生じる温度変化を示す概略的なグラフである。
【００５３】
グラフの横軸は、シリコンウエハ２６表面からの深さを示し、縦軸は、シリコンウエハ２６に生じる温度変化を示す。
【００５４】
パルスレーザビーム１０ａの照射により、シリコンウエハ２６の内部には、表面近傍が高温で、裏面に近づくに従い低温となる温度分布が形成される。
【００５５】
図３（Ｃ）は、シリコンウエハ２６の裏面からパルスレーザビーム１０ｂを入射させたとき、パルスレーザビーム１０ｂの入射によって、シリコンウエハ２６の深さ方向に生じる温度変化を示す概略的なグラフである。
【００５６】
グラフの横軸は、シリコンウエハ２６表面からの深さを示し、縦軸は、シリコンウエハ２６に生じる温度変化を示す。
【００５７】
グラフ中の「予熱領域」は、パルスレーザビーム１０ａの照射によって、パルスレーザビーム１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波）が十分吸収されるほどに予熱され、吸収係数αが大きくなった領域を示す。
【００５８】
パルスレーザビーム１０ｂは、吸収係数αが大きくなった予熱領域内で主に吸収され、予熱領域におけるシリコンウエハ２６の温度を上昇させる。ただしパルスレーザビーム１０ｂは、予熱領域の途中までですべて吸収され、シリコンウエハ２６の最表面までは到達しない。このため、パルスレーザビーム１０ｂの照射によっては、シリコンウエハ２６の最表面の温度は変化しない。
【００５９】
図３（Ｄ）は、パルスレーザビーム１０ａ及び１０ｂを入射させたとき、シリコンウエハ２６の深さ方向に形成される温度分布を示す概略的なグラフである。
【００６０】
グラフの横軸は、シリコンウエハ２６表面からの深さを示し、縦軸は、シリコンウエハ２６の温度を示す。
【００６１】
パルスレーザビーム１０ａ及び１０ｂの照射により、シリコンウエハ２６の表面側には、深さ方向に沿って温度差の小さい温度分布が形成される。
【００６２】
このため、シリコンウエハ２６の最表面に形成されているゲート電極を溶融することなく、ｎ型及びｐ型ソース・ドレイン拡散層内の不純物を活性化させる活性化アニールを行うことができる。
【００６３】
図４は、シリコンウエハにパルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）及び１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波）を照射した場合、並びに、パルスレーザビーム１０ａのみを照射した場合におけるシリコンウエハの温度の経時変化を示すシミュレーション結果である。
【００６４】
横軸は、パルスレーザビーム１０ａがシリコンウエハに入射してからの経過時間を単位「ｎｓ」で示し、縦軸は、シリコンウエハの温度を単位「ケルビン（Ｋ）」で示す。
【００６５】
曲線ｘは、シリコンウエハ表面に、パルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）を照射した場合におけるシリコンウエハ最表面（表面からの深さが０μｍ）の温度の経時変化を示す。
【００６６】
曲線ｙは、シリコンウエハ表面に、パルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）を照射した場合におけるシリコンウエハ表面からの深さが０．５μｍの位置の温度の経時変化を示す。
【００６７】
曲線ｚは、シリコンウエハ表面に、パルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）を照射した場合におけるシリコンウエハ表面からの深さが１μｍの位置の温度の経時変化を示す。
【００６８】
曲線ｓは、シリコンウエハ表面にパルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）を照射し、シリコンウエハ裏面にパルスレーザビーム１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波）を照射した場合におけるシリコンウエハ最表面（表面からの深さが０μｍ）の温度の経時変化を示す。
【００６９】
曲線ｔは、シリコンウエハ表面にパルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）を照射し、シリコンウエハ裏面にパルスレーザビーム１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波）を照射した場合におけるシリコンウエハ表面からの深さが０．５μｍの位置の温度の経時変化を示す。
【００７０】
曲線ｕは、シリコンウエハ表面にパルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）を照射し、シリコンウエハ裏面にパルスレーザビーム１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波）を照射した場合におけるシリコンウエハ表面からの深さが１μｍの位置の温度の経時変化を示す。
【００７１】
図４に結果を示すシミュレーションは、シリコンウエハの厚さを０．７２ｍｍとし、ウエハ表面から０．１ｍｍを計算範囲として行った、ウエハの厚さ方向に沿う一次元シミュレーションである。計算範囲の両端は断熱されているとしたが、パルスレーザビーム１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波）のシリコンウエハによる吸収は、計算範囲外の領域におけるものも考慮した。
【００７２】
パルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）のみを照射するとしたシミュレーション（曲線ｘ、ｙ、及びｚ）においては、照射面でのエネルギ密度が１．４Ｊ／ｃｍ２となる、パルス幅１００ｎｓのパルスレーザビーム１０ａがシリコンウエハ表面に入射するものとした。
【００７３】
パルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）及び１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波）を照射するとしたシミュレーション（曲線ｓ、ｔ、及びｕ）においては、照射面でのエネルギ密度が０．６Ｊ／ｃｍ２となる、パルス幅１００ｎｓのパルスレーザビーム１０ａがシリコンウエハ表面に入射し、照射面でのエネルギ密度が１０Ｊ／ｃｍ２となる、パルス幅１００ｎｓのパルスレーザビーム１０ｂがシリコンウエハ裏面に入射するものとした。パルスレーザビーム１０ａがシリコンウエハ表面に入射してから、パルスレーザビーム１０ｂがシリコンウエハ裏面に入射するまでの時間（遅延時間）は１００ｎｓとした。
【００７４】
なお、シリコンの融点は約１６８５Ｋである。
【００７５】
曲線ｘ〜ｚを参照する。パルスレーザビーム１０ａだけを照射した場合、シリコンウエハの深さ方向に沿って形成される温度差が大きく、シリコンウエハ表面からの深さが深くなると急激に温度が低下する。このため不純物注入領域（ｎ型及びｐ型ソース・ドレイン拡散層）の温度をシリコンの融点付近まで上昇させようとすると、たとえばウエハ表面にあるゲート電極は融点を越えてしまうと考えられる。
【００７６】
曲線ｓ〜ｕを参照する。パルスレーザビーム１０ａ及び１０ｂを照射した場合は、パルスレーザビーム１０ａだけを照射した場合（曲線ｘ〜ｚ）に比べて、シリコンウエハ内部の、深さ方向に沿った温度差が小さい。このためウエハ表面にたとえばゲート電極が形成されている場合であっても、ゲート電極を溶融することなく、不純物注入領域（ｎ型及びｐ型ソース・ドレイン拡散層）の温度を融点付近まで上昇させ、不純物注入領域内の不純物を活性化させることができる。
【００７７】
また、パルスレーザビーム１０ａ及び１０ｂを照射した場合（曲線ｓ〜ｕ）には、時間の経過によるシリコンウエハの温度の減衰が小さい。このため活性化アニールを、高効率で、高品質に行うことができる。
【００７８】
なお、シリコンウエハの温度は、パルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）やパルスレーザビーム１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波）の照射面におけるエネルギ密度、両パルスレーザビーム１０ａ、１０ｂの照射タイミング（遅延時間）等でコントロールが可能である。
【００７９】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８０】
実施例においては、予熱を与えるパルスレーザビーム１０ａとしてＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長５３２ｎｍ）を用いたが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波に限らず、室温（たとえば３００Ｋ）でシリコンに吸収される波長のレーザビームを使用することができる。シリコンの吸収係数が、パルスレーザビーム１０ｂに対するものより大きいパルスレーザビームを用いるのが好ましい。
【００８１】
また、実施例においては、パルスレーザビーム１０ｂとしてＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）を用いたが、シリコンウエハの裏面からは室温（たとえば３００Ｋ）での吸収係数が十分に小さなレーザビーム、たとえば室温（たとえば３００Ｋ）での侵入長（吸収係数の逆数で、入射光の強度が１／ｅ（ｅは自然対数の底）になる距離）がシリコンウエハの厚さ以上となるレーザビームを好ましく照射することができる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波と同程度、もしくはＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波より長波長のレーザビーム、たとえばＮｄ：ＹＬＦレーザの基本波、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの基本波、波長約１．５μｍのエルビウムレーザ、波長約１０μｍの炭酸ガスレーザの出射光を用いることも可能である。
【００８２】
更に、実施例においては、表裏からのビーム照射に遅延時間を設けたが、表裏からのビーム照射が同時に行われる場合も効果は得られる。
【００８３】
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は自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
レーザアニールに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施例によるビーム照射装置を示す概略図である。
【図２】シリコンのＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）に対する吸収係数の温度依存性を示すグラフである。
【図３】実施例によるビーム照射装置を用いて行うレーザアニールの原理及び効果を説明するための図である。
【図４】シリコンウエハにパルスレーザビーム１０ａ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波）及び１０ｂ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波）を照射した場合、並びに、パルスレーザビーム１０ａのみを照射した場合におけるシリコンウエハの温度の経時変化を示すシミュレーション結果である。
【図５】ＣＭＯＳの製造方法について説明するための図である。
【図６】ＣＭＯＳの製造方法について説明するための図である。
【図７】ＣＭＯＳの製造方法について説明するための図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０ａ、１０ｂ  パルスレーザビーム
１１ａ、１１ｂ  レーザ光源
１２ａ、１２ｂ  レーザ電源
１３ａ、１３ｂ  シャッタ
１４、１６、１９ａ、１９ｂ  折り返しミラー
１５ａ、１５ｂ  バリアブルアッテネータ
１７ａ、１７ｂ  テレスコープ
１８ａ、１８ｂ  ホモジナイザ
２０  プロセスチャンバ
２１ａ、２１ｂ  ウィンドウ
２２  ステージ
２３  ステージコントローラ
２４  パルスディレイコントローラ
２５  制御用コンピュータ
２６  シリコンウエハ
５０  シリコン基板
５１ａ〜５１ｈ  レジスト
５２  トレンチ
５３  素子分離領域
５４  ｐウエル
５５  ｎウエル
５６  絶縁膜
５７  ポリシリコン膜
５７ａ、５７ｂ  ゲート電極
５８  ｎ型エクステンション領域
５９  ｐ型エクステンション領域
６０  シリコン窒化膜
６１ａ、６１ｂ  サイドウォール
６２  ｎ型ソース・ドレイン拡散層
６３  ｐ型ソース・ドレイン拡散層
６４ａ、６４ｂ  シリサイド膜
６５  保護膜
６６  層間絶縁膜
６７  コンタクトプラグ
６８  配線
【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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