JP2007317809A - レーザ照射装置、及びレーザ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高いスループットで、高品質の製品を製造することが可能なレーザ照射装置を提供する。
【解決手段】
レーザ光源と、レーザ光源から出射したレーザビームが入射する位置に処理対象基板を保持し、処理対象基板を、その被照射面に平行な方向に移動させるステージと、レーザ光源とステージとの間のレーザビームの経路上に配置され、レーザビームを遮光する遮光領域内に、レーザビームを透過させる透過領域が画定された透過領域制限器と、透過領域制限器の透過領域を透過したレーザビームを、ステージに保持された処理対象基板の被照射面に結像させる結像光学系と、透過領域制限器を、結像光学系の光軸に垂直な方向に移動させる移動装置と、透過領域制限器の透過領域内に固定された仮想点が、ステージに保持された処理対象基板の被照射面に結像する結像点と、処理対象基板との相対位置が変化しないように、ステージと移動装置とを制御する制御装置とを有するレーザ照射装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザビームを照射する装置、及び、レーザビームを照射して処理を行う方法に関する。

半導体基板、たとえば円形のシリコンウエハに不純物を注入し、矩形状またはライン状に成形されたレーザビームを照射することにより、注入された不純物を活性化させる技術が知られている。これらの一方向に長いレーザビームは、長さ方向の両端が、たとえばシリコンウエハ上に格子状に画定される複数のチップのスクライブライン上を移動するように、シリコンウエハ上に照射される。（たとえば、特許文献１参照。）これによりチップ内のアニーリング効果を均一にすることができる。

シリコンウエハは、保持台、たとえばＸＹステージ上に保持される。レーザビームのＸＹステージへの照射を避け、矩形状またはライン状に成形されたビームを円形のシリコンウエハにのみ照射しようとすると、シリコンウエハ上には、ビームが照射されず、アニールが行われない領域が生じる。これは長尺のビームを照射する場合に、特に問題となりうる。

これに対する方策として、たとえばシリコンウエハ外縁、及びＸＹステージを冶具で覆って、レーザビームを照射する方法が考えられる。しかしこの方法では、冶具に照射されたレーザビームにより、シリコンウエハに金属汚染やパーティクル発生の問題が生じる可能性がある。

特開２００４−１５２８８８号公報

本発明の目的は、高いスループットで、高品質の製品を製造することが可能なレーザ照射装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、高いスループットで、高品質の製品を製造することが可能なレーザ処理方法を提供することである。

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、前記レーザ光源から出射したレーザビームが入射する位置に処理対象基板を保持し、該処理対象基板を、その被照射面に平行な方向に移動させるステージと、前記レーザ光源と前記ステージとの間のレーザビームの経路上に配置され、レーザビームを遮光する遮光領域内に、レーザビームを透過させる透過領域が画定された透過領域制限器と、前記透過領域制限器の透過領域を透過したレーザビームを、前記ステージに保持された処理対象基板の被照射面に結像させる結像光学系と、前記透過領域制限器を、前記結像光学系の光軸に垂直な方向に移動させる移動装置と、前記透過領域制限器の透過領域内に固定された仮想点が、前記ステージに保持された処理対象基板の被照射面に結像する結像点と、該処理対象基板との相対位置が変化しないように、前記ステージと前記移動装置とを制御する制御装置とを有するレーザ照射装置が提供される。

このレーザ照射装置を用いて、たとえばレーザアニールを行うと、パーティクルの発生を防止しつつ、半導体基板のチップ形成領域全域をアニールすることができる。このため、高品質の半導体装置を、高いスループットで製造することができる。

また、本発明の他の観点によれば、レーザビームを遮光する遮光領域内に、レーザビームを透過させる透過領域が画定された透過領域制限器を経由させ、該透過領域を透過したレーザビームが、処理対象基板の被照射面上に結像する条件で、該処理対象基板にレーザビームを入射させながら、前記透過領域制限器の透過領域内に固定された仮想点が、前記処理対象基板の被照射面に結像する結像点と、該処理対象基板との相対位置が変化しないように、該処理対象基板と該透過領域制限器とを連動させて移動させる工程を有するレーザ処理方法が提供される。

このレーザ処理方法は、たとえば上述のレーザ照射装置を用いて実施することができる。

本発明によれば、高いスループットで、高品質の製品を製造することが可能なレーザ照射装置を提供することができる。

また、本発明によれば、高いスループットで、高品質の製品を製造することが可能なレーザ処理方法を提供することができる。

図１は、実施例によるレーザ照射装置を示す概略図である。レーザ照射装置は、処理チャンバ４０、搬送チャンバ８２、搬出入チャンバ８３、８４、レーザ光源７１、ホモジナイザ７２、透過領域制限板２３、結像レンズ系２５、制御装置２６、ＣＣＤカメラ８８、及びビデオモニタ８９を含んで構成される。

処理チャンバ４０と搬送チャンバ８２がゲートバルブ８５を介して結合され、搬送チャンバ８２と搬出入チャンバ８３、及び搬送チャンバ８２と搬出入チャンバ８４が、それぞれゲートバルブ８６及び８７を介して結合されている。処理チャンバ４０、搬出入チャンバ８３及び８４には、それぞれ真空ポンプ９１、９２及び９３が取り付けられ、各チャンバの内部を真空排気することができる。

搬送チャンバ８２内には、搬送用ロボット９４が収容されている。搬送用ロボット９４は、処理チャンバ４０、搬出入チャンバ８３及び８４の各チャンバ相互間でシリコンウエハ（処理基板）を移送する。

処理チャンバ４０の上面に、レーザビーム透過用の石英窓３８が設けられている。なお、石英の代わりに、ＢＫ７（硼珪クラウン７）等の可視光学ガラスを用いてもよい。レーザ光源７１は、たとえばパルスレーザビームを出力する２台のレーザ発振器と、偏光ビームスプリッタとを含んで構成される。２台のレーザ発振器から出力されたパルスレーザビームは、偏光ビームスプリッタを用いて合成され、レーザ光源７１から出射する。レーザ光源７１から出射されたパルスレーザビームはアッテネータ７６を通ってホモジナイザ７２に入射する。ホモジナイザ７２は、レーザビームの断面形状を成形するとともに、ビーム断面内の強度を均一にする。

ホモジナイザ７２を通過したレーザビームは、透過領域制限板２３、結像レンズ系２５を経て、石英窓３８を透過し、処理チャンバ４０内のＸＹステージ４４上に保持されたシリコンウエハに入射する。ＸＹステージ２４は、レーザビームの光軸方向と垂直な方向に、透過領域制限板２３を移動させることができる。ＸＹステージ４４は、シリコンウエハ表面に平行な２次元方向に、シリコンウエハを移動させることができる。ＸＹステージ２４とＸＹステージ４４との間には、制御装置２６が接続されている。

ホモジナイザ７２、透過領域制限板２３、ＸＹステージ２４、結像レンズ系２５、及び制御装置２６については、次図を用いて詳述する。

シリコンウエハ表面はＣＣＤカメラ８８により撮影され、処理中のウエハ表面をビデオモニタ８９で観察することができる。

図２（Ａ）は、実施例によるレーザ照射装置の特徴部分を示す概略図である。

ホモジナイザ７２は、アレイレンズ２１及びコンデンサ２２を含んで構成される。ホモジナイザ７２を出射したレーザビームは、前述のように、透過領域制限板２３、結像レンズ系２５、及び石英窓３８を通過して処理チャンバ４０内のＸＹステージ上４４に載置されたシリコンウエハ２７に入射する。ＸＹステージ２４と処理チャンバ４０内のＸＹステージ４４との間には、制御装置２６が接続されている。

アレイレンズ２１は、多数の微小レンズをアレイ状に配置したもので、入射ビームを多数の微小ビームに分割し、重ね合わせることにより、ビーム断面に一様な強度分布を作成する機能を有する。

コンデンサ２２は、入射ビームを高効率で結像レンズ系２５に導くとともに、ビーム断面における強度を一様に近づける。

ホモジナイザ７２は、レーザビームのビーム断面内の光強度分布を、透過領域制限板２３の配置された位置において均一に近づける。

透過領域制限板２３は、透過領域を備え、入射するレーザビームを透過領域以外の部分（遮光領域）でカットすることにより、ビームの断面を、透過領域の外周形状を有する形状に成形することができる。

ホモジナイザ７２と透過領域制限板２３とは、レーザビーム１０が、透過領域制限板２３の位置に焦点を結ぶような位置に配置される。

ＸＹステージ２４は、透過領域制限板２３を移動させるために用いられる。結像レンズ系２５は、透過領域制限板２３におけるレーザビームの成形断面を、シリコンウエハ２７上に結像させることができる。制御装置２６は、処理チャンバ４０内にあってシリコンウエハ２７を載置しているＸＹステージ４４の動作と、透過領域制限板２３の移動機構であるＸＹステージ２４の動作とを連動させることができる。

実施例によるレーザ照射装置は、透過領域制限板２３で成形されたレーザビームが、結像レンズ系２５を経てシリコンウエハ２７に照射される構造を有する。透過領域制限板２３を出射した直後のレーザビームがシリコンウエハ２７に照射される構造を採用した場合には、使用態様によっては、シリコンウエハ２７の直前で透過領域制限板２３にレーザビームが照射されることに起因する汚染、シリコンウエハ２７に透過領域制限板２３が接触することによる汚染等が生じる場合がある。

図２（Ｂ）は、ＸＹステージ４４に載置されたシリコンウエハ２７の平面図であり、レーザビーム１０の進行方向（光軸方向）に沿って見た図である。シリコンウエハ２７は、平面視上、たとえば直径１５０ｍｍの円形状から一部の円弧が弦状に切り取られた形状を備える。一部の円弧が弦に置き替わった部分は、いわゆるオリフラ（orientationflat）２７ａであり、シリコンウエハ２７の結晶方位を確認するための目印として機能する。

実施例によるレーザ照射装置を用いて、シリコンウエハ２７にレーザビームを照射（アニーリング）することにより、シリコンウエハ２７の活性化やシリコン膜の結晶化を行い、半導体装置を製造することができる。半導体装置の製造においては、通常、シリコンウエハ２７の外周からたとえば５ｍｍの周辺部には、半導体装置（チップ）を作り込まない。したがって、周辺部には、レーザビームを照射する必要はなく、また、汚染防止のためには、照射しない方が好ましい。本図においては、チップを作り込まない周辺部と、作り込む中央部との境界を点線で示した。シリコンウエハ２７の外周線で定められる形状と、点線で定められる形状とは、たとえば相似である。

図２（Ｃ）は、透過領域制限板２３と、その移動機構であるＸＹステージ２４を示す概略図である。

透過領域制限板２３は、たとえば誘電体を多層コートして形成され、シリコンウエハ２７と相似形（合同を含む。）である透過領域（誘電体をコートしない領域）２３ａを有し、ＸＹステージ２４の側面に取り付けられる。透過領域２３ａの外縁のうち、シリコンウエハ２７のオリフラ２７ａに対応する部分が、オリフラ対応部分２３ｂである。ＸＹステージ２４は、透過領域制限板２３に入射するレーザビームの進行方向と垂直な方向に、透過領域制限板２３を移動させることができる。

アレイレンズ２１及びコンデンサ２２で一方向に長い断面形状とされたレーザビーム１０が、透過領域制限板２３に入射する。入射レーザビーム１０の断面形状の長さ方向と、透過領域２３ａのオリフラ対応部分２３ｂとは、たとえば平行である。透過領域制限板２３の透過領域２３ａ以外の部分に入射したレーザビーム１０はカットされ、透過領域２３ａに入射したレーザビーム１０は、断面を、透過領域２３ａの外縁形状を有する形状に成形される。本図には、透過領域制限板２３を出射するレーザビーム１０の断面形状に斜線を付して示した。この斜線部分の形状が、シリコンウエハ２７表面上に結像される。

透過領域制限板２３をＸＹステージ２４を介して、ＸＹステージ４４によるシリコンウエハ２７の動きと同期させて移動させることで、シリコンウエハ２７の中央部（チップが形成されない周辺部を除いた領域、図２（Ｂ）に示した半導体ウエハ２７の点線の内側領域）のみに、レーザビームを照射することができる。

図３（Ａ）〜（Ｉ）を参照して、第１の実施例によるレーザ処理方法（レーザアニーリング方法）について説明する。

図３（Ａ）を参照する。アニーリング対象であるシリコンウエハ２７の表面上にレジスト膜３０を形成し、露光及び現像を行うことにより、レジスト膜３０に開口部３０ａを形成する。第１の実施例においては、平面視上、直径１５０ｍｍの円形状から一部の円弧がオリフラ２７ａとして、弦状に切り取られた形状のシリコンウエハ２７を用いた。

図３（Ｂ）を参照する。レジスト膜３０をマスクとし、開口部３０ａを通してシリコンウエハ２７の表層部にゲルマニウムイオンを注入する。これにより、開口部３０ａに対応する領域の表層部がアモルファス化され、アモルファス領域３１が形成される。なお、アモルファス化される領域は、例えばＭＯＳＦＥＴのソース及びドレイン領域等である。ソース及びドレイン領域をアモルファス化させる場合には、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極をマスクとして、ソース及びドレイン領域となる領域に、たとえばゲルマニウムイオンを注入する。

図３（Ｃ）を参照する。レジスト膜３０をマスクとして、シリコンウエハ２７の表層部に不純物を注入する。不純物は、例えばボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等である。これにより、不純物注入領域３２が形成される。その後、レジスト膜３０を除去する。

続いて図１に示したレーザ照射装置のステージ４４にシリコンウエハ２７を保持し、シリコンウエハ２７表面にレーザビームを照射する。レーザビームは、たとえば波長５２７ｎｍのＮｄ：ＹＬＦレーザの２倍高調波である。パルス幅はたとえば１１０ｎｓ、シリコンウエハ２７表面における１パルスあたりのエネルギ密度は、シリコンウエハ２７の表層部が溶融しない程度の大きさ、たとえば７００〜８００ｍＪ／ｃｍ^２とする。レーザビームの１パルスあたりのエネルギ密度は、シリコンウエハ２７表面の温度がアモルファスシリコンの融点（１１４７℃）を超えないように調節されている。レーザビームの照射によってシリコンウエハ２７表面が加熱され、固相成長が生じ、アモルファス領域３１が再結晶化されるとともに、不純物注入領域３２内の不純物が活性化する。

図３（Ｄ）〜（Ｉ）を参照して、レーザビームの照射方法について説明する。

図３（Ｄ）は、第１の実施例に用いる透過領域制限板２３及びＸＹステージ２４を示す概略図である。前述のように、透過領域制限板２３は、シリコンウエハ２７（及びシリコンウエハ２７の中央部）と相似形の透過領域２３ａを有する。第１の実施例においては、透過領域２３ａを、直径１４０ｍｍの円形状から一部の円弧をオリフラ対応部分２３ｂとして切り取った形状（シリコンウエハ２７の中央部と合同な形状）とし、透過領域制限板２３の位置におけるビームの断面形状を、等倍光学系である結像レンズ系２５を用いて、シリコンウエハ２７表面上に結像する。レーザビームの照射工程においては、透過領域２３ａの全領域を少なくとも一度は、レーザビーム１０が透過するようにする。

透過領域制限板２３に、一方向に長いレーザビーム１０が入射する。レーザビーム１０の長さは１５０ｍｍであり、幅は、０．０５ｍｍである。レーザビーム１０は、その長さ方向と、オリフラ対応部分２３ｂとが平行となるように（一点鎖線で示した中心線と垂直となるように）、かつ、その長さ方向の中央が中心線上にあるように、透過領域制限板２３に入射する。入射する領域は、オリフラ対応部分２３ｂとは反対側である。

レーザビーム１０は、透過領域制限板２３により、透過領域２３ａの連続する一つの外縁に沿ってカットされ、透過領域２３ａを透過した部分（本図においては斜線で示した。）のみが、結像光学系２５によってシリコンウエハ２７上に結像される。

図３（Ｅ）には、図３（Ｄ）に示す工程で成形されたレーザビーム１０が入射するシリコンウエハ２７上の領域を斜線で示した。透過領域制限板２３で断面形状を成形されたレーザビームは、レーザビームが透過した透過領域２３ａの領域に対応するシリコンウエハ２７中央部上の領域に入射する。なお、前述のように、シリコンウエハ２７は、処理チャンバ内のＸＹステージ４４上に載置されている。

図３（Ｆ）を参照する。ＸＹステージ２４により、透過領域制限板２３が、たとえば図の上側に、透過領域２３ａの中心線と平行に０．０１ｍｍ移動される。この結果、レーザビーム１０は、透過領域制限板２３に、ビームの幅方向に沿って、図３（Ｄ）に示した入射位置よりも０．０１ｍｍ下側の位置に入射する。入射したレーザビーム１０は、透過領域制限板２３により、透過領域２３ａの外縁に沿ってカットされ、透過領域２３ａを透過した部分（本図においては斜線で示した。）のみが、結像光学系２５によってシリコンウエハ２７上に結像される。

図３（Ｇ）を参照する。シリコンウエハ２７は、ＸＹステージ４４により、透過領域制限板の移動と連動されて、シリコンウエハ２７の中心線と平行に、図の上側に０．０１ｍｍ移動される。図３（Ｇ）には、図３（Ｆ）に示す工程で成形されたレーザビーム１０が入射するシリコンウエハ２７上の領域を斜線で示した。透過領域制限板２３で断面形状を成形されたレーザビームは、レーザビームが透過した透過領域２３ａの領域に対応するシリコンウエハ２７中央部に入射する。このように、透過領域制限板２３の透過領域２３ａ内に固定された仮想点が、シリコンウエハ２７表面に結像する結像点と、シリコンウエハ２７との相対位置が変化しないように、透過領域制限板２３とシリコンウエハ２７とを連動させる。

図３（Ｇ）に斜線で示した領域のうち、８０％の部分が、図３（Ｅ）に斜線で示した領域と重複する。すなわちレーザビームは８０％の重複率で、シリコンウエハ２７に照射される。このように、ＸＹステージ２４により、透過領域制限板が、透過領域の中心線と平行に０．０１ｍｍずつ移動され、それと連動してシリコンウエハ２７が、ＸＹステージ４４により、中心線に沿って同じ方向に、０．０１ｍｍずつ移動され、移動のたびにレーザビームを透過領域を通してシリコンウエハ２７に照射することで、透過領域制限板でカット、成形されたレーザビームが、シリコンウエハ２７の中央部の全領域に照射される。

図３（Ｈ）を参照する。本図に斜線で示したのは、オリフラ対応部分２３ｂを含む透過領域２３ａの外縁に沿ってカットされた、レーザビーム１０の成形断面である。

図３（Ｉ）を参照する。図３（Ｈ）に斜線で示した断面形状のレーザビームは、本図において斜線を付した領域に入射し、レーザビームの照射が終了する。こうして、シリコンウエハ２７の外周部にはレーザビームを照射せず、中央部の全領域にレーザビームを照射することができる。

図４（Ａ）〜（Ｊ）を参照して、第２の実施例によるレーザ処理方法（レーザアニーリング方法）について説明する。

第２の実施例においても、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明した不純物注入の工程については、第１の実施例と同様に行う。第２の実施例は、アニールするシリコンウエハのサイズ、透過領域制限板の透過領域のサイズ、透過領域制限板に入射させるレーザビームのサイズ、及び、レーザビームの照射方法において、第１の実施例と異なる。なお、使用するパルスレーザビームの波長、パルス幅、及び、シリコンウエハ表面における１パルスあたりのエネルギ密度は、第１の実施例におけるそれらと同様である。また、第２の実施例においても、等倍光学系を構成する結像レンズ系を用いる。

第２の実施例に用いるシリコンウエハは、平面視上、たとえば直径２００ｍｍの円形状から一部の円弧をオリフラとして、弦状に切り取った形状を備える。また、透過領域制限板の透過領域は、直径１９０ｍｍの円形状から一部の円弧をオリフラ対応部分として誘電体をコートしない形状（第２の実施例で使用するシリコンウエハの中央部と合同な形状）を有する。更に、第２の実施例においては、長さ１００ｍｍ、幅０．１ｍｍの一方向に長いレーザビームを透過領域制限板に入射させる。

以下、第２の実施例によるレーザ処理方法（レーザアニーリング方法）におけるレーザ照射方法について説明する。

図４（Ａ）を参照する。 長さ１００ｍｍ、幅０．１ｍｍの一方向に長いレーザビーム１０を、ビームが透過領域２３ａの中心線より左側の領域を透過するように、透過領域制限板２３に入射させる。レーザビーム１０は、その長さ方向と、オリフラ対応部分２３ｂとが平行となるように（透過領域２３ａの中心線とは垂直となるように）、かつ、その長さ方向の右端が中心線上にあるように、透過領域制限板２３に入射する。入射する領域は、オリフラ対応部分２３ｂとは反対側である。

レーザビーム１０は、透過領域制限板２３により、透過領域２３ａの外縁に沿ってカットされ、透過領域２３ａを透過した部分のみが、結像光学系２５によってシリコンウエハ２７上に結像される。

図４（Ｂ）には、図４（Ａ）に示す工程で成形されたレーザビーム１０が入射するシリコンウエハ２７上の領域を斜線で示した。透過領域制限板２３で断面形状を成形されたレーザビームは、レーザビームが透過した透過領域２３ａの領域に対応するシリコンウエハ２７中央部に入射する。レーザビームの右端は、シリコンウエハ２７の中心線上に照射される。なお、シリコンウエハ２７表面上には、相互に交差、たとえば直交する複数のスクライブラインが格子状に画定されている。スクライブラインは、個々のチップに分割するために用いられ、たとえばシリコンウエハ２７の中心線に沿っても画定されている。

図４（Ｃ）を参照する。ＸＹステージ２４により、透過領域制限板２３が、たとえば図の上側に、透過領域２３ａの中心線と平行に０．０１ｍｍ移動される。この結果、レーザビーム１０は、透過領域制限板２３に、ビームの幅方向に沿って、図４（Ａ）に示した入射位置よりも０．０１ｍｍ下側の位置に入射する。入射したレーザビーム１０は、透過領域制限板２３により、透過領域２３ａの外縁に沿ってカットされ、透過領域２３ａを透過した部分のみが、結像光学系２５によってシリコンウエハ２７上に結像される。

図４（Ｄ）を参照する。シリコンウエハ２７は、ＸＹステージ４４により、透過領域制限板２３の移動と同期されて、シリコンウエハ２７の中心線と平行に、図の上側に０．０１ｍｍ移動される。図４（Ｄ）には、図４（Ｃ）に示す工程で成形されたレーザビーム１０が入射するシリコンウエハ２７上の領域を斜線で示した。透過領域制限板２３で断面形状を成形されたレーザビームは、レーザビームが透過した透過領域２３ａの領域に対応するシリコンウエハ２７中央部に入射する。

図４（Ｄ）に斜線で示した領域のうち、９０％の部分が、図４（Ｂ）に斜線で示した領域と重複する。すなわちレーザビームは９０％の重複率で、シリコンウエハ２７に照射される。このように、ＸＹステージ２４により、透過領域制限板が、透過領域の中心線と平行に０．０１ｍｍずつ移動され、それと同期してシリコンウエハ２７が、ＸＹステージ４４により、中心線に沿って同じ方向に、０．０１ｍｍずつ移動され、移動のたびにレーザビームを透過領域を通してシリコンウエハ２７に照射することにより、透過領域制限板でカット、成形されたレーザビームが、シリコンウエハ２７の中央部の左半分の領域に照射される。

図４（Ｅ）を参照する。本図に斜線で示したのは、オリフラ対応部分２３ｂの左半分を含む透過領域２３ａの外縁に沿ってカットされた、レーザビーム１０の成形断面である。

図４（Ｆ）を参照する。図４（Ｅ）に斜線で示した断面形状のレーザビームは、本図において斜線を付した領域に入射する。

図４（Ｇ）を参照する。ＸＹステージ２４により、透過領域制限板２３が、たとえば図の左側に、透過領域２３ａの中心線と垂直に１００ｍｍ移動される。この結果、レーザビーム１０は、透過領域制限板２３に、ビームの長さ方向に沿って、図４（Ｅ）に示した入射位置よりも１００ｍｍ右側の位置に入射する。すなわちレーザビーム１０の長さ方向の左端が中心線上を通過する。

図４（Ｈ）を参照する。シリコンウエハ２７は、ＸＹステージ４４により、透過領域制限板の移動と連動されて、シリコンウエハ２７の中心線と垂直に、図の左側に１００ｍｍ移動される。図４（Ｈ）には、図４（Ｇ）に示す工程で成形されたレーザビーム１０が入射するシリコンウエハ２７上の領域を斜線で示した。

以下、ＸＹステージ２４により、透過領域制限板が、透過領域の中心線と平行に０．０１ｍｍずつ移動され、それと同期してシリコンウエハ２７が、ＸＹステージ４４により、中心線に沿って同じ方向に、０．０１ｍｍずつ移動され、移動のたびにレーザビームを透過領域を通してシリコンウエハ２７に照射することにより、透過領域制限板でカット、成形されたレーザビームが、シリコンウエハ２７の中央部の右半分の領域に照射される。

図４（Ｉ）を参照する。本図に斜線で示したのは、オリフラ対応部分２３ｂの反対側において透過領域２３ａの外縁に沿ってカットされた、レーザビーム１０の成形断面である。

図４（Ｊ）を参照する。図４（Ｉ）に斜線で示した断面形状のレーザビームは、本図において斜線を付した領域に入射し、レーザビームの照射が終了する。こうして、シリコンウエハ２７の外周部にはレーザビームを照射せず、中央部の全領域にレーザビームを照射することができる。

第２の実施例においては、シリコンウエハに入射するレーザビームの長さ方向の端部は、シリコンウエハの中央部と周辺部との境界上に加え、シリコンウエハの中心線上をも移動した。しかし中心線上にはスクライブラインが画定されているため、アニーリング効果の不均一になる位置が、スクライブラインに一致する。このため、チップにおいては、アニーリング効果を均一にすることができる。

第１の実施例においては、シリコンウエハの直径と等しい長さのビームを照射してアニールを行った。また、第２の実施例においては、シリコンウエハに直径の１／２の長さのビームを照射した。実施例によるレーザ処理方法（レーザアニーリング方法）によれば、シリコンウエハの中央部以外には、レーザビームを入射させず、かつ、中央部には全領域に、レーザビームを照射することができる。このようなことが、従来のレーザアニーリング方法によれば、殊に大面積のビームを用いて行う場合に困難であったことを考慮し、更に、長さの長いビームを使用した方がアニールを効率よく行えることを考え合わせると、実施例によるレーザ処理方法（レーザアニーリング方法）には、シリコンウエハの直径の１／４以上の長さを有するレーザビームを用いることが好ましく、１／２以上の長さを有するレーザビームを用いることがより好ましいであろう。

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。

たとえば実施例においては、オリフラを有するシリコンウエハを用いたが、ノッチを有するシリコンウエハでも同様に適用可能である。この場合、透過領域制限板の透過領域は円形でよい。

また、実施例においては、等倍率光学系を構成する結像レンズ系を用いたが、拡大または縮小光学系を構成する結像レンズ系を採用してもよい。等倍率光学系の場合には、透過領域制限板の透過領域のサイズは、シリコンウエハのサイズとはほぼ等しいが、拡大光学系の場合には、シリコンウエハよりも小さいサイズとなり、逆に、縮小光学系の場合には、シリコンウエハよりも大きいサイズとなる。更には、透過領域制限板やシリコンウエハの移動方向（たとえば、ＸＹステージのＸ方向またはＹ方向）で、拡大率または縮小率の異なる投影光学系を用いてもよい。

また、実施例においては、処理対象（アニーリング対象）としてシリコンウエハを用いたが、少なくとも表層部がシリコンで形成されている半導体基板を処理対象（アニーリング対象）とすることもできる。更に、シリコン以外の半導体材料（たとえばＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｇｅ、ＳｉＣ等）を用いることも可能である。

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。

半導体装置製造のためのレーザアニーリング方法、レーザアニーリング装置としての利用の他、広く、レーザビームを照射して行う加工方法、加工装置として利用可能である。

実施例によるレーザ照射装置を示す概略図である。 （Ａ）は、実施例によるレーザ照射装置の特徴部分を示す概略図であり、（Ｂ）は、ＸＹステージ４４に載置されたシリコンウエハ２７の平面図であり、（Ｃ）は、透過領域制限板２３と、その移動機構であるＸＹステージ２４を示す概略図である。 （Ａ）〜（Ｉ）は、第１の実施例によるレーザ処理方法（レーザアニーリング方法）について説明するための図である。 （Ａ）〜（Ｊ）は、第２の実施例によるレーザ処理方法（レーザアニーリング方法）について説明するための図である。

符号の説明

１０ レーザビーム
２１ アレイレンズ
２２ コンデンサ
２３ 透過領域制限板
２３ａ 透過領域
２３ｂ オリフラ対応部分
２４ ＸＹステージ
２５ 結像レンズ系
２６ 制御装置
２７ シリコンウエハ
２７ａ オリフラ
３８ 石英窓
４０ 処理チャンバ
４４ ＸＹステージ
７１ レーザ光源
７２ ホモジナイザ
７６ アッテネータ
８２ 搬送チャンバ
８３、８４ 搬出入チャンバ
８５〜８７ ゲートバルブ
８８ ＣＣＤカメラ
８９ ビデオモニタ
９１〜９３ 真空ポンプ
９４ 搬送用ロボット

Claims (9)

1. 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したレーザビームが入射する位置に処理対象基板を保持し、該処理対象基板を、その被照射面に平行な方向に移動させるステージと、
   前記レーザ光源と前記ステージとの間のレーザビームの経路上に配置され、レーザビームを遮光する遮光領域内に、レーザビームを透過させる透過領域が画定された透過領域制限器と、
   前記透過領域制限器の透過領域を透過したレーザビームを、前記ステージに保持された処理対象基板の被照射面に結像させる結像光学系と、
   前記透過領域制限器を、前記結像光学系の光軸に垂直な方向に移動させる移動装置と、
   前記透過領域制限器の透過領域内に固定された仮想点が、前記ステージに保持された処理対象基板の被照射面に結像する結像点と、該処理対象基板との相対位置が変化しないように、前記ステージと前記移動装置とを制御する制御装置と
   を有するレーザ照射装置。
2. さらに、前記レーザ光源から出射したレーザビームのビーム断面内の光強度分布を、前記透過領域制限器の配置された位置において均一に近づけるホモジナイザを有する請求項１に記載のレーザ照射装置。
3. 前記ホモジナイザは、前記透過領域制限器の配置された位置におけるビーム断面を一方向に長い形状に整形する請求項２に記載のレーザ照射装置。
4. 前記透過領域制限器の透過領域が、該透過領域制限器の配置された位置におけるビーム断面を内包し、前記移動装置は、該透過領域制限器の遮光領域が、前記レーザ光源から出射したレーザビームの経路の少なくとも一部と重なる位置まで該透過領域制限器を移動させるだけのストロークを持つ請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ照射装置。
5. 前記透過領域制限器の透過領域の外周線が、前記ステージに保持された処理対象基板の被照射面上に結像されることにより得られる像が、前記ステージに保持される処理対象基板の外周線に沿い、かつ処理対象基板の外周線よりも内側に配置される請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ照射装置。
6. レーザビームを遮光する遮光領域内に、レーザビームを透過させる透過領域が画定された透過領域制限器を経由させ、該透過領域を透過したレーザビームが、処理対象基板の被照射面上に結像する条件で、該処理対象基板にレーザビームを入射させながら、前記透過領域制限器の透過領域内に固定された仮想点が、前記処理対象基板の被照射面に結像する結像点と、該処理対象基板との相対位置が変化しないように、該処理対象基板と該透過領域制限器とを連動させて移動させる工程を有するレーザ処理方法。
7. 前記透過領域制限器の透過領域の外周線が、前記処理対象基板の被照射面上に結像されることにより得られる像が、該処理対象基板の外周線に沿い、かつ処理対象基板の外周線よりも内側に配置される請求項６に記載のレーザ処理方法。
8. さらに、前記透過領域制限器の配置された位置におけるレーザビームの光強度分布を均一に近づける工程を有する請求項６または７に記載のレーザ処理方法。
9. さらに、前記透過領域制限器の配置された位置におけるレーザビームのビーム断面を長尺化する工程を有する請求項６〜８のいずれかに記載のレーザ処理方法。

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