WO2024116269A1 - レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2024116269A1
WO2024116269A1 PCT/JP2022/043922 JP2022043922W WO2024116269A1 WO 2024116269 A1 WO2024116269 A1 WO 2024116269A1 JP 2022043922 W JP2022043922 W JP 2022043922W WO 2024116269 A1 WO2024116269 A1 WO 2024116269A1
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WO
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laser light
optical system
system unit
stage
rotation
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Application number
PCT/JP2022/043922
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English (en)
French (fr)
Inventor
博也 田中
芳広 山口
直之 小林
Original Assignee
Ｊｓｗアクティナシステム株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece

Definitions

  • the present invention relates to a laser irradiation apparatus, a laser irradiation method, and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • Patent Document 1 discloses a laser annealing device that uses an excimer laser.
  • a levitation unit levitates a substrate, and a transport unit transports the substrate.
  • a line-shaped laser beam is then irradiated onto the substrate during transport.
  • the laser irradiation device is a laser irradiation device that irradiates a metal film formed on a silicon carbide semiconductor film with laser light, and includes a laser light source that generates UV pulsed laser light, a rotating stage that rotates a semiconductor substrate having the metal film, an optical system unit that guides the laser light to the semiconductor substrate on the rotating stage, and a moving mechanism that moves the optical system unit so as to change the irradiation position of the laser light in a direction different from the rotation direction of the rotating stage when viewed from above.
  • the laser irradiation method is a method of irradiating a metal film formed on a silicon carbide semiconductor film with laser light to form an alloy film, and includes the steps of: (A1) generating UV pulsed laser light using a UV pulsed laser light source; (A2) directing the laser light to a semiconductor substrate on a rotating stage using an optical system unit; and (A3) moving the optical system unit so as to change the irradiation position of the laser light in a direction different from the rotation direction of the rotating stage when viewed from above.
  • a method for manufacturing a semiconductor device includes irradiating a metal film formed on a silicon carbide semiconductor film with laser light to form an alloy film on a semiconductor substrate, the method including: (S1) generating UV pulsed laser light using a laser light source; (S2) directing the laser light to a semiconductor substrate on a rotating stage using an optical system unit; and (S3) moving the optical system unit so as to change the irradiation position of the laser light in a direction different from the rotation direction of the rotating stage when viewed from above.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic diagram of a laser irradiation device according to an embodiment
  • FIG. 1 is a top view showing a schematic diagram of a laser irradiation device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the spatial distribution of a beam and an overlapping portion of laser light.
  • FIG. 13 is a diagram showing a beam profile of a flat-top distribution.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an optical system.
  • 11A and 11B are diagrams for explaining control for synchronizing the laser irradiation timing with the substrate position.
  • 1A to 1C are diagrams illustrating a manufacturing process of a semiconductor device.
  • 1A to 1C are diagrams illustrating a manufacturing process of a semiconductor device.
  • the laser irradiation apparatus performs an annealing process by irradiating a workpiece (also called a workpiece) with laser light.
  • the laser irradiation apparatus heats the substrate with laser light, thereby alloying a metal film provided on the substrate with SiC (silicon carbide) to form an alloy film.
  • the metal film is a Ni film or a Ti film.
  • the workpiece is a semiconductor substrate for forming a semiconductor device.
  • the semiconductor substrate is a silicon wafer or a compound semiconductor wafer.
  • the workpiece is a semiconductor wafer on which chips of the power semiconductor devices are formed.
  • the semiconductor substrate has a SiC film.
  • the semiconductor substrate may be a SiC substrate.
  • a metal film such as a Ni film or a Ti film is laminated on the SiC. The metal film is formed so as to be in contact with the SiC. The metal film is heated by irradiating the metal film with laser light. This forms an alloy film that will become a back electrode or the like.
  • the metal film formed on the SiC is irradiated with laser light.
  • the laser irradiation device uses a solid-state laser light source as the laser light source.
  • the laser light source generates, for example, a UV (UltraViolet) laser light with a wavelength of 355 nm.
  • the laser irradiation device performs annealing by irradiating the workpiece with pulsed laser light.
  • a nonlinear optical crystal is used to generate the third harmonic of a YAG laser light with a wavelength of 1064 nm.
  • the laser light is not limited to a UV laser light with a wavelength of 355 nm, and for example, a fourth harmonic with a wavelength of 266 nm may be used.
  • the pulse width is preferably 10 to 100 nsec, but is not limited to this range.
  • Figure 1 is a side view that shows a schematic configuration of the laser irradiation device 1.
  • Figure 2 is a top view that shows a schematic configuration of the laser irradiation device 1.
  • the Z direction is the vertical direction, perpendicular to the main surface of the workpiece 16.
  • the X direction is the movement direction of the optical system unit 30. By moving the optical system unit 30, the irradiation position of the laser light 15 changes in the X direction.
  • the Y direction is perpendicular to the Z and X directions.
  • the laser irradiation device 1 includes a chamber 10, an optical system unit 30, a laser light source 35, an optical system stage 40, a linear motion mechanism 41, a guide mechanism 43, a stand 60, a rotary motor 61, and a measuring instrument 70.
  • Figure 1 shows the optical system unit 30 in a state where it has moved above the chamber 10
  • Figure 2 shows the optical system unit 30 in a state where it has retreated from above the chamber 10.
  • the stand 60 supports the chamber 10, the optical system stage 40, etc.
  • the chamber 10 is fixed onto the stand 60.
  • the chamber 10 houses the workpiece 16, the stage 11, etc.
  • the stage 11 is connected to a rotation motor 61.
  • the rotation motor 61 is fixed to the stand 60.
  • the rotation motor 61 rotates the stage 11 around the rotation axis AX.
  • the rotation axis AX is parallel to the Z direction.
  • a suction plate 12 that suctions the workpiece 16 is fixed on top of the stage 11.
  • the suction plate 12 is equipped with, for example, a vacuum chuck or an electrostatic chuck, and suctions and holds the workpiece 16.
  • the workpiece 16 is transferred into the chamber 10 and placed on the suction plate 12.
  • the rotary motor 61 rotates the stage 11. This changes the irradiation position of the laser light 15 on the workpiece 16.
  • FIG. 2 As shown in FIG. 2, four suction plates 12 are attached to the stage 11. Thus, four workpieces 16 are placed on the stage 11. By placing multiple workpieces 16 on the stage 11, throughput is improved.
  • the multiple workpieces 16 are arranged rotationally symmetrically around the rotation axis AX. Specifically, the centers of the four workpieces 16 are arranged on a circle centered on the rotation axis AX.
  • the multiple workpieces 16 can be irradiated with laser light almost evenly.
  • FIG. 2 In FIG. 2, four workpieces 16 are arranged at equal intervals of 90° in the rotation direction (circumferential direction) of the stage 11.
  • the number of workpieces 16 that can be placed on the stage 11 is not limited to four. In other words, it is sufficient for the stage 11 to be able to hold one or more workpieces 16.
  • the workpiece 16 is a substantially circular semiconductor wafer.
  • the semiconductor wafer may have an orientation flat or a notch formed thereon.
  • the workpiece 16 comprises a substrate 16a and a metal film 16b formed on the substrate 16a.
  • the substrate 16a is a substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer (SiC, GaN).
  • the material of the substrate 16a is not particularly limited.
  • the metal film 16b is a conductive film made of nickel or titanium.
  • An alloy film can be formed by irradiating the metal film 16b with laser light 15 and performing an annealing process.
  • the laser irradiation device 1 melts the SiC and the metal film to form an alloy.
  • a thin film of copper or aluminum that will serve as wiring may be formed.
  • an insulating layer such as a silicon oxide film may be formed on the substrate 16a.
  • a window portion 14 is provided on the upper surface of the chamber 10.
  • the window portion 14 is made of a transparent material such as glass or resin.
  • the laser light 15 passes through the window portion 14.
  • the window portion 14 is formed in a rectangular shape with the X direction as the longitudinal direction. In other words, the window portion 14 is formed along the movement direction of the optical system stage 40, which will be described later.
  • the window portion 14 is also arranged along a radial direction perpendicular to the rotation direction of the stage 11.
  • the optical system stage 40 supports the optical system unit 30. As shown in FIG. 1, the optical system stage 40 can hold the optical system unit 30 above the stage 11. Specifically, the optical system stage 40 is attached to the frame 60 via a guide mechanism 43.
  • the guide mechanism 43 includes a linear guide 43a and a slider 43b.
  • the linear guide 43a has a guide rail and a guide groove that extend along the X direction.
  • the slider 43b slides in the X direction along the linear guide 43a.
  • the linear guide 43a is fixed to the frame 60.
  • the slider 43b is fixed to the optical system stage 40.
  • the linear guide 43a holds the slider 43b so that it can slide.
  • a linear motion mechanism 41 is provided between the optical system stage 40 and the stand 60.
  • the linear motion mechanism 41 is equipped with an actuator such as a linear motor.
  • the optical system stage 40 moves in the X direction as the linear motion mechanism 41 expands and contracts.
  • the optical system stage 40 is guided by the guide mechanism 43 and moves along the X direction.
  • the position of the optical system unit 30 changes in the X direction.
  • the linear motion mechanism 41 drives the optical system stage 40, causing the optical system unit 30 to move in the X direction. Therefore, the linear motion mechanism 41 and the guide mechanism 43 form a movement mechanism that moves the optical system unit 30.
  • the movement mechanism for moving the optical system unit 30 is not limited to the above configuration, and any known method can be used.
  • the movement mechanism may have a ball screw, a cylinder, etc.
  • a rack 38 is provided to hold the laser light source 35, separate from the stand 60.
  • the laser light source 35 is fixed to the rack 38.
  • the laser light source 35 generates laser light 15 for annealing the workpiece 16.
  • the laser light source 35 is a solid-state laser light source, and generates, for example, UV pulsed laser light with a central wavelength of 355 nm.
  • the pulse width of the UV pulsed laser light is preferably 10 to 100 nsec.
  • the laser light source 35 emits laser light toward the optical system unit 30.
  • the optical axis of the laser light from the laser light source 35 is parallel to the X-axis.
  • the laser light travels in the -X direction and enters the optical system unit 30.
  • the optical system unit 30 includes a housing 310, a lens 301, a lens 302, a mirror 303, and a beam shaping unit 307.
  • the lens 301, the lens 302, the mirror 303, and the beam shaping unit 307 are fixed to the housing 310.
  • the optical system unit 30 may be provided with optical elements other than the lens 301, the lens 302, the mirror 303, and the beam shaping unit 307.
  • the laser light from the laser light source 35 is incident on the mirror 303 of the optical system unit 30.
  • the mirror 303 reflects the laser light in the -X direction.
  • the laser light reflected by the mirror 303 is incident on the beam shaping unit 307.
  • the beam shaping unit 307 shapes the spot shape of the laser light 15.
  • the beam shaping unit 307 has a beam shaping mechanism such as a slit or a beam homogenizer.
  • the laser light 15 may be a Gaussian beam or a top-flat beam.
  • the spatial intensity distribution of the laser light 15 on the workpiece 16 is a Gaussian distribution.
  • a top-flat beam the spatial intensity distribution of the laser light 15 on the workpiece 16 is a top-flat distribution.
  • the beam shaping unit 307 may have a beam homogenizer for making the spatial intensity distribution uniform.
  • the beam shaping unit 307 may have a beam homogenizer for making the distribution a top-flat distribution.
  • the beam homogenizer has an optical element such as a fly's eye lens.
  • the beam shaping unit 307 forms a top flat beam with a flat distribution along the X direction on the workpiece 16.
  • the spot shape of the beam on the workpiece 16 may be a line beam having a longitudinal direction and a transverse direction.
  • the spot shape on the workpiece 16 may have the X direction as the longitudinal direction and the Y direction as the transverse direction.
  • the size of the spot in the longitudinal direction may be about 1 mm
  • the size of the spot in the X direction may be 0.2 mm.
  • the beam shaping unit 307 may shape the beam to become a top flat beam with a uniform intensity distribution in the X direction.
  • the beam shaping unit 307 may also form a top flat beam with a uniform intensity distribution in the Y direction.
  • the spot shape of the beam on the workpiece 16 and its spatial distribution will be described later.
  • the laser light shaped by the beam shaping unit 307 enters the lens 301.
  • the laser light 15 focused by the lens 301 enters the lens 302.
  • the optical axes of the lenses 301 and 302 are parallel to the Z direction.
  • the laser light 15 from the lens 302 is irradiated onto the workpiece 16.
  • the lens 302 focuses the laser light 15 onto the workpiece 16.
  • the lens 302 may be a cylindrical lens. In this way, the laser light 15 can be made into a line beam that is linear on the workpiece 16.
  • the lens 302 focuses the laser light 15 on the workpiece 16.
  • the optical system unit 30 is disposed directly above the window 14.
  • the laser light 15 from the optical system unit 30 is incident on the workpiece 16 through the window 14.
  • the optical system unit 30 moves along the window 14.
  • the optical system unit 30 irradiates the workpiece 16 with the laser light 15 from above.
  • the metal film 16b of the workpiece 16 is annealed.
  • the stage 11 is a rotary stage having a rotary motor 61.
  • the stage 11 rotates around a rotation axis AX that is parallel to the Z axis. While the stage 11 is rotating, the optical system unit 30 moves in the X direction.
  • the movement direction of the optical system unit 30 and the rotation direction of the stage 11 intersect. Specifically, the movement direction of the optical system unit 30 is parallel to the radial direction of the stage 11. The radial direction is perpendicular to the rotation direction. In this way, the laser light can be irradiated to any position on the workpiece 16.
  • the entire workpiece 16 can be irradiated with the laser light 15 in a short time. This allows the workpiece 16 to be irradiated with the laser light with high throughput, improving productivity.
  • the position of the laser light 15 changes in the circumferential direction due to the rotation of the stage 11.
  • the position of the laser light 15 changes in the radial direction due to the movement of the optical system unit 30.
  • the trajectory along which the laser light 15 is irradiated on the stage 11 is shown as an irradiation trajectory T1.
  • both ends of the irradiation position of the laser light 15 in the X direction are shown as laser light 15a and 15b.
  • the end of the irradiation position in the -X direction corresponds to laser light 15a
  • the end of the irradiation position in the +X direction corresponds to laser light 15b.
  • Laser light 15a and 15b are incident on the workpiece 16 through the window portion 14.
  • the optical system unit 30 moves the irradiation position of the laser light 15 from the position indicated by the laser light 15a to the position indicated by the laser light 15b.
  • the irradiation position of the laser light 15a is one end of the workpiece 16 that is furthest from the rotation axis AX
  • the irradiation position of the laser light 15b is the other end of the workpiece 16 that is closest to the rotation axis AX.
  • the optical system unit 30 moves so that the irradiation position of the laser light 15 changes in the radial direction from one end of the workpiece 16 to the other end.
  • the movement range of the optical system unit 30 corresponds to the diameter of the workpiece 16. This allows the laser light 15 to be irradiated over the entire workpiece 16.
  • the optical system unit 30 moves in the X direction.
  • the optical system unit 30 moves from the outer circumferential end side of the stage 11 toward the rotation axis AX.
  • the irradiation position of the laser light 15 coincides with the position of the rotation axis AX.
  • the optical system unit 30 moves continuously or stepwise in the -X direction. This causes the trajectory of the laser light 15 on the stage 11 to become spiral-shaped. Therefore, the laser light can be evenly irradiated onto multiple workpieces 16.
  • the optical system unit 30 may move back and forth between the +X direction and the -X direction.
  • a measuring instrument 70 is provided on the +X side of the chamber 10.
  • the measuring instrument 70 has a light detector such as a photodiode, and measures the beam profile of the laser light 15.
  • the measuring instrument 70 measures the spatial distribution of the laser light 15 in a cross section perpendicular to the optical axis, i.e., in the XY plane.
  • the measuring instrument 70 has a plurality of pixels (light detection elements) arranged in a row or array. It is preferable that the light receiving surface of the measuring instrument 70 is at the same height as the workpiece 16. This allows the measuring instrument 70 to measure a beam profile equivalent to the beam profile on the workpiece 16.
  • the measuring instrument 70 has multiple pixels arranged along the X direction. Therefore, based on the measurement results of the measuring instrument 70, the uniformity of the laser light spot in the longitudinal direction can be evaluated. In other words, the uniformity of the top flat distribution can be evaluated, enabling a stable process.
  • the measuring instrument 70 is disposed outside the stage 11. Therefore, the measuring instrument 70 can measure the beam profile of the laser light 15 before or after the laser irradiation process.
  • a UV solid-state laser is used as the laser light source 35.
  • a high irradiation intensity can be obtained. Therefore, a highly productive laser irradiation device 1 can be realized. In other words, it is possible to form an alloy film over the entire surface of the substrate 16a in a short period of time.
  • the beam shaping unit 307 converts the laser light into a top flat beam, thereby reducing the number of times the laser light is overlapped. This improves throughput, and therefore productivity. This point will be explained using Figure 3.
  • Figure 3 is a schematic diagram for explaining the overlapping portion of the laser light in the top flat beam and Gaussian beam.
  • spots 15-1 and 15-2 on the workpiece 16 are linear with the X direction as the long side and the Y direction as the short side.
  • the region X1 where the laser light intensity I is uniform is long. Therefore, the proportion of the overlapping portion between the first and second revolutions can be reduced.
  • the length F1 of the overlapping portion can be shortened. In other words, the moving distance during one revolution of the stage 11 can be increased, and therefore the moving speed of the optical system unit 30 can be increased.
  • the region X2 where the laser light intensity I is uniform is short. Therefore, the proportion of overlap between the first and second revolutions becomes large. It is necessary to increase the length F2 of the overlap. In other words, the movement distance during one revolution of the stage 11 becomes short, making it difficult to increase the movement speed of the optical system unit 30.
  • the number of times the beam spots overlap can be reduced, even when irradiating almost the entire surface of the workpiece 16 with laser light. This allows the rotation speed and movement speed to be increased, improving throughput and productivity.
  • the distance from the rotation axis AX to the irradiation position is the rotation radius. If the rotation speed is constant, the irradiation time per unit length in the circumferential direction changes depending on the rotation radius. Therefore, it is preferable to change the movement speed of the optical system unit 30 depending on the X-direction position of the optical system unit 30. In other words, it is preferable to increase the movement speed in the X direction as the rotation radius becomes smaller.
  • the movement speed of the optical system unit 30 is the fastest at the irradiation position of the laser light 15a, and the movement speed of the optical system unit 30 is the slowest at the irradiation position of the laser light 15b. In this way, the amount of laser light irradiation per unit area can be made uniform.
  • the optical system unit 30 moves continuously in the X direction while the stage 11 rotates at a constant rotational speed (number of rotations).
  • the moving speed of the optical system unit 30 is set to be faster the closer it is to the rotation axis AX.
  • the distance from the rotation axis AX to the irradiation position (radius of rotation) is set to have a linear relationship with the moving speed. In this way, the entire workpiece 16 can be uniformly irradiated with laser light.
  • the moving speed of the optical system unit 30 may be kept constant, while the rotation speed of the stage 11 may be changed.
  • the smaller the rotation radius the faster the rotation speed may be.
  • the workpiece 16 is assumed to be a semiconductor wafer with a diameter of 300 mm, and the rotation radius varies within a range of 450 mm to 750 mm.
  • the rotation radius is 450 mm at the irradiation position of the laser light 15a in FIG. 2, and 750 mm at the position of the laser light 15b.
  • the movement distance in the X direction for one revolution of the stage 11 is assumed to be 0.2 mm.
  • the rotation speed can be 4.24 rps when the rotation radius is 750 mm, and 7.07 rps when the rotation radius is 450 mm.
  • the rotation speed can be 2.12 rps when the rotation radius is 750 mm, and 3.54 rps when the rotation radius is 450 mm.
  • the rotation speed of the optical system unit 30 in the X direction is 5 m/sec
  • the rotation speed can be 1.06 rps when the rotation radius is 750 mm, and 1.77 rps when the rotation radius is 450 mm.
  • the rotation speed and movement speed are not limited to the above examples.
  • the laser light source 35 is fixed to a rack 38 that is different from the stand 60. This allows easy replacement and maintenance of the laser light source 35.
  • the pulsed laser light may be irradiated to the workpiece 16 when the workpiece 16 is directly below the window 14. This makes it possible to prevent the laser light from being irradiated to the stage 11 when the workpiece 16 is not directly below the window 14.
  • the measuring device 70 measures the profile of the laser light. This allows the workpiece 16 to be irradiated with laser light having a uniform spatial distribution. Since the workpiece 16 can be irradiated with laser light in a stable manner, productivity can be improved.
  • the laser irradiation method using the laser irradiation apparatus 1 irradiates a metal film formed on a SiC film with laser light.
  • the laser irradiation method includes, for example, the following steps 1 to 3.
  • Step 1) generating UV pulsed laser light using a laser light source.
  • Step 2) A step of directing the laser light to the semiconductor substrate on a rotating stage using an optical system unit.
  • Step 3) A step of moving the optical system unit so as to change the irradiation position of the laser light in a direction different from the rotation direction of the rotary stage when viewed from above.
  • the laser irradiation method according to this embodiment can be applied to the manufacturing method of semiconductor devices. This allows semiconductor devices to be manufactured with high productivity.
  • Figure 4 is a graph showing the beam profile of a top-flat distribution.
  • the horizontal axis indicates the position [mm]
  • the vertical axis indicates the beam intensity [%].
  • the center of the beam is set to 0.
  • the average intensity in the range of ⁇ a from the center of the beam is normalized to 100%.
  • the average intensity in the range of -a to +a is 100%.
  • a is 0.05 mm.
  • the width of 88% intensity is defined as the beam width of a top-flat distribution.
  • the beam width is 0.22 mm (-0.11 mm to +0.11 mm).
  • a beam that is 50% or more of the half-width (0.25 mm in Figure 4) of this beam width can be defined as a top-flat beam.
  • the value of a above is set to 25% or more of the half-width.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an optical system.
  • the optical system 300 includes an AO modulator 321, a beam splitter 322, a mirror 323, a mirror 324, a beam splitter 325, and a beam dumper 329. At least a portion of each component of the optical system 300 may or may not be mounted on the optical system unit 30 in FIGS. 1 and 2. In other words, each optical element of the optical system 300 may be installed in the optical system unit 30, or may be installed in front of the optical system unit 30.
  • the laser light 15 from the laser light source 35 is incident on the AO modulator 321.
  • the AO (Acousto Optics) modulator 321 functions as a switch that switches the laser irradiation on the workpiece 16 on and off.
  • the control unit 328 has a power supply that generates a control voltage to be applied to the AO modulator 321.
  • the control unit 328 supplies the control voltage to the AO modulator 321.
  • the voltage of the AO modulator 321 changes, the laser light 15 is deflected.
  • the control unit 328 applies a control voltage to the AO modulator 321, the laser light 15 is deflected in the direction of the beam dumper 329.
  • the beam dumper 329 absorbs the laser light from the AO modulator 321.
  • the laser light deflected by the AO modulator 321 passes outside the beam splitter 322. In this case, the laser light is not irradiated onto the workpiece 16.
  • the control unit 328 When the control unit 328 does not apply a control voltage to the AO modulator 321, the laser light 15 enters the beam splitter 322. In this case, the laser light is irradiated onto the workpiece 16.
  • the control unit 328 controls the voltage to switch the laser irradiation by the AO modulator 321 on and off. When the control voltage is on, the laser irradiation is on, and when the control voltage is off, the laser irradiation is off. Of course, the opposite is also possible.
  • the control unit 328 may also supply different voltages to the AO modulator 321 depending on whether the laser irradiation is on or off. There is no particular limitation on the voltage that switches the laser irradiation on and off. Also, the switch is not limited to the AO modulator 321, and an electronic shutter such as an EO (Electro Optics) modulator or a liquid crystal element may be used.
  • EO Electro Optics
  • the control unit 328 and AO modulator 321 are provided to synchronize the on/off of the laser irradiation with the rotational position of the stage. In this way, the laser light can be irradiated only onto the workpiece 16. In other words, it is possible to prevent the laser light from entering a portion of the stage 11 where the workpiece 16 is not placed. This control will be described later.
  • Beam splitter 322, mirror 323, mirror 324, and beam splitter 325 function as a pulse stretcher that extends the pulse width.
  • the pulse stretcher may be placed in front of AO modulator 321.
  • Beam splitter 322 functions as a splitting means for splitting laser light 15 into two light beams SL1 and SL2.
  • Beam splitter 322 is, for example, a polarizing beam splitter or a half mirror. Of laser light 15, the component that passes through beam splitter 322 becomes light beam SL1, and the component that is reflected by beam splitter 322 becomes light beam SL2.
  • One of the light beams split by the laser light, SL1 is directly incident on the beam splitter 325.
  • the other light beam split by the laser light, SL2 is reflected by mirrors 323 and 324 and is incident on the beam splitter 325.
  • the optical path length of light beam SL2 is longer than the optical path length of light beam SL1.
  • the pulse of light beam SL2 arrives at beam splitter 325 later than the pulse of light beam SL1. In this way, a delay according to the optical path length difference is given between light beam SL2 and light beam SL1. In other words, light beam SL2 is delayed relative to light beam SL1.
  • Beam splitter 325 functions as a combining means for combining two light beams SL1 and SL2.
  • Beam splitter 325 is, for example, a polarizing beam splitter or a half mirror.
  • the light beam combined by beam splitter 325 is called combined beam CL.
  • Beam splitter 325 combines light beams SL1 and SL2 so that they are coaxial.
  • the pulse width before entering the beam splitter 322 is t.
  • the pulse widths of the light beams SL1 and SL2 generated by the beam splitter 322 are both t. Since the light beam SL2 has a longer optical path length than the light beam SL1, it enters the beam splitter 325 later than the light beam SL1. Therefore, the pulse width of the combined beam CL is longer by the delay time.
  • the optical path length is set so that the pulses of the light beams SL1 and SL2 partially overlap.
  • the optical path length is adjusted so that the pulse width of the combined beam CL is 2t. In other words, the pulse width is adjusted by changing the positions of the mirrors 323 and 324.
  • the composite beam CL is irradiated onto the workpiece 16. It is also possible to provide the optical system 300 before the optical system unit 30. In this case, the composite beam CL with an extended pulse width is incident on the mirror 303 in FIG. 1. It is also possible to omit at least one of the pulse stretcher and the AO modulator.
  • Fig. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the stage 11. Specifically, a top view of the stage 11 is shown. Furthermore, Fig. 6 shows the pulse timing.
  • FIG. 6 six objects 16 to be processed are placed on the stage 11.
  • the six objects 16 to be processed are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the centers of the six objects 16 to be processed are located on a radius R centered on the center of rotation of the stage 11.
  • a sensor 11a for detecting the rotational position of the stage 11 is provided on the outer peripheral side of the stage 11.
  • the sensor 11a is, for example, an encoder, and outputs a detection signal indicating the rotational position (rotation angle) to the control unit 328 in FIG. 5.
  • the AO modulator 321 can switch the laser irradiation on and off.
  • the control unit 328 controls the AO modulator 321 based on the detection signal from the sensor 11a. That is, at the rotational position where the optical axis of the optical system unit 30 coincides with the workpiece 16, the control unit 328 turns off the voltage to the AO modulator 321. This causes the laser light 15 to enter the beam splitter 322. Therefore, the laser light is irradiated onto the workpiece 16. That is, at the rotational position where the workpiece 16 is on the optical axis, the laser irradiation is turned on.
  • the control unit 328 turns on the voltage of the AO modulator 321. This causes the laser light 15 to be deflected in the direction of the beam damper 329. In other words, at a rotational position where the workpiece 16 is not on the optical axis, the laser irradiation is turned off. This prevents the laser light 15 from being absorbed by the stage 11.
  • the pulse width is 30 nsec.
  • the pulse repetition frequency is 10 kHz.
  • the AO modulator 321 is switched on and off at the timing between two pulses. At a rotational position where the optical axis of the optical system unit 30 does not coincide with the workpiece 16, the laser irradiation is turned off. At a rotational position where the optical axis of the optical system unit 30 coincides with the workpiece 16, the laser irradiation is turned on.
  • the AO modulator 321 switches the laser irradiation on and off according to the rotational position detected by the sensor 11a.
  • Figs. 7 and 8 are cross-sectional views that typically show the configuration of a semiconductor device 600.
  • the semiconductor device 600 is a power semiconductor device such as a vertical MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • the semiconductor device 600 corresponds to the workpiece 16 in Figs. 1 and 2.
  • the semiconductor device 600 is arranged so that the back side of the semiconductor substrate 601 faces up.
  • a SiC film 602 is formed on the back side of the semiconductor substrate 601.
  • the SiC film 602 is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like.
  • a metal film 603 is formed on the SiC film 602.
  • the metal film 603 is made of nickel or titanium.
  • the metal film 603 is formed by, for example, sputtering.
  • the semiconductor substrate 601 and the metal film 603 correspond to the substrate 16a and the metal film 16b in FIG. 1 and FIG. 2, respectively. Note that other conductive layers, insulating layers, semiconductor layers, etc. may be formed on the semiconductor substrate 601.
  • the laser irradiation device 1 irradiates the metal film 603 with laser light 15. This anneals the metal film 603. As a result, the metal film 603 and the SiC film 602 melt to form an alloy film 604 (see FIG. 8). As shown in FIG. 8, the alloy film 604 is formed at the interface between the metal film 603 and the SiC film 602.
  • the alloy film 604 is a titanium silicide film or a nickel silicide film. For example, the alloy film 604 becomes a back electrode of the semiconductor device 600.
  • the method according to this embodiment is an irradiation method for forming an alloy curtain on a semiconductor device, and includes the steps of generating ultraviolet pulsed laser light, shaping the laser light using an optical system unit so that the laser light has a flat-top distribution on the semiconductor substrate having the metal film, and directing the laser light to the semiconductor substrate on a rotating stage, and moving the optical system unit so as to change the irradiation position of the laser light in a direction different from the rotation direction of the rotating stage when viewed from above.
  • This method makes it possible to appropriately form an alloy curtain.
  • This laser irradiation method is suitable for manufacturing semiconductor devices. In other words, the laser irradiation method is applied to an activation step in the manufacturing method of semiconductor devices.

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Abstract

本実施形態にかかるレーザ照射装置は、ＵＶパルスレーザ光を発生するレーザ光源（３５）と、半導体基板を回転する回転ステージ（１１）と、半導体基板（１６ａ）上においてレーザ光がトップフラット分布となるようにレーザ光を整形して、レーザ光を回転ステージ上の半導体基板（１６ａ）に導く光学系ユニット（３０）と、上面視において回転ステージの回転方向と異なる方向にレーザ光（１５）の照射位置を変更させるように、光学系ユニット（３０）を移動させる移動機構とを備えている。

Description

レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体デバイスの製造方法
　本発明はレーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体デバイスの製造方法に関する。
　特許文献１には、エキシマレーザを用いたレーザアニール装置が開示されている。特許文献１では、浮上ユニットが基板を浮上した状態で、搬送ユニットが基板を搬送している。そして、ライン状のレーザ光が、搬送中の基板に照射される。
特開２０１８－６４０４８号
　このような装置では、より均一にレーザ光を照射することが望まれる。また、レーザ光の照射プロセスを短時間で行うことで、生産性を向上することができる。
　その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　一実施の形態によれば、レーザ照射装置は、炭化ケイ素半導体膜上に形成された金属膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置であって、ＵＶパルスレーザ光を発生するレーザ光源と、前記金属膜を有する半導体基板を回転する回転ステージと、前記レーザ光を前記回転ステージ上の前記半導体基板に導く光学系ユニットと、上面視において前記回転ステージの回転方向と異なる方向に前記レーザ光の照射位置を変更させるように、前記光学系ユニットを移動させる移動機構と備えている。
　一実施の形態によれば、レーザ照射方法は、合金膜を形成するために、炭化ケイ素半導体膜上に形成された金属膜にレーザ光を照射するレーザ照射方法であって、（Ａ１）ＵＶパルスレーザ光源を用いて、ＵＶパルスレーザ光を発生するステップと、（Ａ２）光学系ユニットを用いて、前記レーザ光を回転ステージ上の半導体基板に導くステップと、（Ａ３）上面視において前記回転ステージの回転方向と異なる方向に前記レーザ光の照射位置を変更させるように、前記光学系ユニットを移動させるステップと、を備えている。
　一実施の形態によれば、炭化ケイ素半導体膜上に形成された金属膜にレーザ光を照射して、半導体基板上に合金膜を形成する半導体デバイスの製造方法であって、（Ｓ１）レーザ光源を用いて、ＵＶパルスレーザ光を発生するステップと、（Ｓ２）光学系ユニットを用いて、前記レーザ光を回転ステージ上の半導体基板に導くステップと、（Ｓ３）上面視において前記回転ステージの回転方向と異なる方向に前記レーザ光の照射位置を変更させるように、前記光学系ユニットを移動させるステップと、を備えている。
　前記一実施の形態によれば、生産性の高いレーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
実施の形態にかかるレーザ照射装置を模式的に示す側面図である。 実施の形態にかかるレーザ照射装置を模式的に示す上面図である。 ビームの空間分布とレーザ光の重複部分を示す模式図である。 トップフラット分布のビームプロファイルを示す図である。 光学系の構成例を示す模式図である。 レーザ照射タイミングと基板位置を同期させる制御を説明する図である。 半導体装置の製造工程を示す図である。 半導体装置の製造工程を示す図である。
　本実施の形態にかかるレーザ照射装置は、被処理体（ワークともいう）にレーザ光を照射することでアニール処理を行う。レーザ照射装置は、レーザ光により基板を加熱することで、基板に設けられた金属膜とＳｉＣ（炭化ケイ素）とを合金化して合金膜を形成する。例えば、金属膜はＮｉ膜やＴｉ膜である。被処理体は、半導体デバイスを形成するための半導体基板となっている。半導体基板はシリコンウェハや化合物半導体ウェハである。
　例えば、半導体基板には、縦型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体デバイスが形成される。つまり、被処理体は、パワー半導体デバイスのチップが形成される半導体ウェハである。半導体基板は、ＳｉＣ膜を有している。あるいは、半導体基板はＳｉＣ基板であってもよい。そして、ＳｉＣの上には、Ｎｉ膜やＴｉ膜等の金属膜が積層される。金属膜はＳｉＣと接するように形成されている。そして、金属膜にレーザ光を照射することで、金属膜が加熱される。これにより、裏面電極等となる合金膜が形成される。本実施の形態では、合金膜を形成するために、ＳｉＣの上に形成された金属膜にレーザ光を照射する。
　レーザ照射装置は、レーザ光源として、固体レーザ光源を用いている。レーザ光源は、例えば、波長３５５ｎｍのＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）レーザ光を発生する。レーザ照射装置は、パルスレーザ光を被処理体に照射することで、アニール処理を行う。例えば、非線形光学結晶を用いて、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ光の第３高調波を生成する。なお、レーザ光は波長３５５ｎｍのＵＶレーザ光に限られるものではなく、例えば、波長２６６ｎｍの第４高調波などを用いてもよい。また、パルス幅は１０～１００ｎｓｅｃとすることが好ましいが、この範囲に限られるものではない。
　図１～図２を用いて、本実施の形態にかかるレーザ照射装置の構成について説明する。図１は、レーザ照射装置１の構成を模式的に示す側面図ある。図２は、レーザ照射装置１の構成を模式的に示す上面図である。
　なお、以下に示す図では、説明の簡略化のため、適宜、ＸＹＺ３次元直交座標系を示している。Ｚ方向は鉛直上下方向であり、被処理体１６の主面と直交する方向である。Ｘ方向は、光学系ユニット３０の移動方向である。光学系ユニット３０を移動することで、レーザ光１５の照射位置がＸ方向に変化していく。Ｙ方向は、Ｚ方向、及びＸ方向と直交する方向である。
　図１～図２に示すように、レーザ照射装置１は、チャンバ１０、光学系ユニット３０、レーザ光源３５、光学系ステージ４０，直動機構４１、ガイド機構４３，架台６０、回転モータ６１、及び計測器７０等を備えている。なお、図１では、光学系ユニット３０が、チャンバ１０の上方に移動した状態を示しており、図２では、光学系ユニット３０がチャンバ１０の上方から退避した状態を示している。
　架台６０はチャンバ１０、及び光学系ステージ４０などを支持している。チャンバ１０は、架台６０の上に固定されている。チャンバ１０は被処理体１６及びステージ１１等を収容する。ステージ１１は、回転モータ６１に連結されている。回転モータ６１は架台６０に固定されている。回転モータ６１は、ステージ１１を回転軸ＡＸ周りに回転する。回転軸ＡＸはＺ方向と平行になっている。
　ステージ１１の上には、被処理体１６を吸着する吸着板１２が固定されている。吸着板１２は、例えば、バキュームチャックや静電チャックを備えており、被処理体１６を吸着保持する。被処理体１６は、チャンバ１０内に移載されて、吸着板１２上に載置される。吸着板１２が被処理体１６を吸着保持した状態で、回転モータ６１がステージ１１を回転させる。これにより、被処理体１６に対するレーザ光１５の照射位置が変化する。
　図２に示すように、ステージ１１には、４つの吸着板１２が取り付けられている。よって、ステージ１１には、４枚の被処理体１６が載置される。ステージ１１の上に複数の被処理体１６を配置することで、スループットが向上する。複数の被処理体１６は、回転軸ＡＸを中心として回転対称に配置されている。具体的には、４つの被処理体１６の中心は、回転軸ＡＸを中心とする円上に配置される。複数の被処理体１６に対して、ほぼ均等にレーザ光を照射することができる。
　なお、図２では、ステージ１１の回転方向（周方向）において、４枚の被処理体１６が９０°毎の等間隔に配置されている。もちろん、ステージ１１に載せられる被処理体１６の数は４枚に限られるものではない。つまり、ステージ１１は、１枚又は複数の被処理体１６を保持できればよい。
　被処理体１６は実質的に円形の半導体ウェハとなっている。なお、半導体ウェハにはオリフラやノッチなどが形成されていてもよい。被処理体１６は、基板１６ａと、基板１６ａ上に形成された金属膜１６ｂを備えている。基板１６ａはシリコンウェハや化合物半導体ウェハ（ＳｉＣ，ＧａＮ）などの基板である。もちろん、基板１６aの材料は特に限定されるものではない。
　金属膜１６ｂはニッケル又はチタンなどで形成された導電膜である。金属膜１６ｂにレーザ光１５を照射してアニール処理することで、合金膜を形成することができる。レーザ照射装置１はＳｉＣと金属膜とを溶融することで、合金化する。なお、図１では金属膜１６ｂのみが示されているが、その他の膜や層が形成されていても良い。例えば、配線などとなる銅やアルミニウムの薄膜が形成されていてもよい。さらには、基板１６ａには、酸化シリコン膜などの絶縁層が形成されていてもよい。
　チャンバ１０の上面には窓部１４が設けられている。窓部１４は、ガラス又は樹脂などの透明材料で形成されている。レーザ光１５は窓部１４を透過する。窓部１４は、上面視において、Ｘ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。つまり、窓部１４は、後述する光学系ステージ４０の移動方向に沿って形成されている。また、窓部１４は、ステージ１１の回転方向と直交する径方向に沿って配置されている。
　光学系ステージ４０は、光学系ユニット３０を支持している。図１に示すように、光学系ステージ４０は、光学系ユニット３０をステージ１１の上方で保持することができる。具体的には、光学系ステージ４０は、ガイド機構４３を介して架台６０に取り付けられている。ガイド機構４３はリニアガイド４３ａと、スライダ４３ｂとを備えている。リニアガイド４３ａはＸ方向に沿って延びるガイドレールやガイド溝などを有している。スライダ４３ｂは、リニアガイド４３ａに沿って、Ｘ方向にスライド移動する。リニアガイド４３ａは、架台６０に固定されている。スライダ４３ｂは光学系ステージ４０に固定されている。リニアガイド４３ａは、スライダ４３ｂをスライド可能に保持している。
　さらに、光学系ステージ４０と架台６０との間には、直動機構４１が設けられている。直動機構４１はリニアモータなどのアクチュエータを備えている。直動機構４１が伸縮することで光学系ステージ４０がＸ方向に移動する。つまり、光学系ステージ４０はガイド機構４３でガイドされて、Ｘ方向に沿って移動する。光学系ステージ４０が移動することで、Ｘ方向において、光学系ユニット３０の位置が変化する。
　このように、直動機構４１が光学系ステージ４０を駆動することで、光学系ユニット３０がＸ方向に移動する。よって、直動機構４１及びガイド機構４３が光学系ユニット３０を移動させる移動機構となる。なお、光学系ユニット３０を移動するための移動機構は、上記の構成に限られるものではなく、公知の手法を用いることができる。例えば、移動機構は、ボールねじやシリンダなどを有していてもよい。
　また、架台６０と別にレーザ光源３５を保持するラック３８が設けられている。レーザ光源３５は、ラック３８に固定されている。レーザ光源３５は、被処理体１６をアニールするためのレーザ光１５を発生する。レーザ光源３５は、固体レーザ光源で有り、例えば、中心波長３５５ｎｍのＵＶパルスレーザ光を発生する。ＵＶパルスレーザ光のパルス幅は１０～１００ｎｓｅｃとすることが好ましい。
　レーザ光源３５は、光学系ユニット３０に向けてレーザ光を出射する。レーザ光源３５からのレーザ光の光軸は、Ｘ軸と平行になっている。レーザ光は、－Ｘ方向に進んでいって、光学系ユニット３０に入射する。
　図１に示されるように、光学系ユニット３０は、筐体３１０、レンズ３０１、レンズ３０２、ミラー３０３、及びビーム整形部３０７を備えている。レンズ３０１、レンズ３０２、ミラー３０３，及びビーム整形部３０７は筐体３１０に固定されている。もちろん、光学系ユニット３０にはレンズ３０１、レンズ３０２、ミラー３０３、ビーム整形部３０７以外の光学素子が設けられていても良い。
　レーザ光源３５からのレーザ光は、光学系ユニット３０のミラー３０３に入射する。ミラー３０３は、レーザ光を－Ｘ方向に反射する。ミラー３０３で反射したレーザ光は、ビーム整形部３０７に入射する。ビーム整形部３０７が、レーザ光１５のスポット形状を整形する。例えば、ビーム整形部３０７は、スリットやビームホモジナイザなどのビーム整形機構を有している。
　レーザ光１５はガウスビームであってもよく、トップフラットビームであってもよい。ガウスビームでは、被処理体１６におけるレーザ光１５の空間強度分布がガウス分布となっている。トップフラットビームでは、被処理体１６におけるレーザ光１５の空間強度分布がトップフラット分布となっている。ビーム整形部３０７は空間強度分布を均一にするためのビームホモジナイザを有していてもよい。例えば、ビーム整形部３０７は、トップフラット分布とするためのビームホモジナイザを有していてもよい。ビームホモジナイザはフライアイレンズなどの光学素子を有している。
　例えば、ビーム整形部３０７は、被処理体１６において、Ｘ方向に沿ってフラットな分布とするトップフラットビームを形成する。また、被処理体１６におけるビームのスポット形状は、長手方向と短手方向を有するラインビームであってもよい。この場合、被処理体１６におけるスポット形状は、Ｘ方向を長手方向とし、Ｙ方向を短手方向とすることができる。例えば、長手方向におけるスポットの大きさは１ｍｍ程度で有り、Ｘ方向におけるスポットの大きさは０．２ｍｍとすることができる。そして、ビーム整形部３０７は、Ｘ方向において強度分布が均一なトップフラットビームになるようにビームを整形することができる。もちろん、ビーム整形部３０７は、Ｙ方向において、強度分布が均一なトップフラットビームを成型してもよい。なお、被処理体１６におけるビームのスポット形状とその空間分布については後述する。
　ビーム整形部３０７で整形されたレーザ光は、レンズ３０１に入射する。レンズ３０１で集光されたレーザ光１５は、レンズ３０２に入射する。レンズ３０１及びレンズ３０２の光軸はＺ方向と平行になっている。レンズ３０２からのレーザ光１５が被処理体１６に照射される。レンズ３０２は、レーザ光１５を被処理体１６に集光する。よって、光学系ユニット３０からのレーザ光１５は集束ビームとなって、被処理体１６に照射される。レンズ３０２はシリンドリカルレンズとなっていてもよい。このようにすることで、レーザ光１５が被処理体１６においてライン状となるラインビームとすることができる。
　レンズ３０２は、レーザ光１５を被処理体１６に集光する。図１において、光学系ユニット３０は、窓部１４の真上に配置されている。光学系ユニット３０からのレーザ光１５は、窓部１４を介して、被処理体１６に入射する。光学系ユニット３０は窓部１４に沿って移動する。光学系ユニット３０は、上方からレーザ光１５を被処理体１６に照射する。被処理体１６の金属膜１６ｂがアニールされる。
　ステージ１１は、回転モータ６１を有する回転ステージである。ステージ１１は、Ｚ軸と平行な回転軸ＡＸ周りに回転する。ステージ１１の回転中に、光学系ユニット３０は、Ｘ方向に移動する。上面視において、光学系ユニット３０の移動方向と、ステージ１１の回転方向が交差する方向となる。具体的には、光学系ユニット３０の移動方向は、ステージ１１の径方向と平行になっている。径方向は、回転方向と直交する方向である。このようにすることで、被処理体１６の任意の位置にレーザ光を照射することができる。
　ステージ１１を用いて被処理体１６を回転させることで、短時間で被処理体１６の全体にレーザ光１５を照射することができる。よって、高いスループットで被処理体１６にレーザ光を照射することができるため、生産性を向上することができる。
　例えば、ステージ１１の回転によって、レーザ光１５の位置が周方向に変化する。光学系ユニット３０の移動によって、レーザ光１５の位置が径方向に変化する。図２では、ステージ１１においてレーザ光１５が照射される軌跡を照射軌跡Ｔ１として示している。
　図２では、Ｘ方向におけるレーザ光１５の照射位置の両端をレーザ光１５ａ、１５ｂとして示している。－Ｘ方向における照射位置の端がレーザ光１５ａに対応し、＋Ｘ方向における照射位置の端がレーザ光１５ｂに対応する。レーザ光１５ａ、１５ｂは窓部１４を介して、被処理体１６に入射する。
　光学系ユニット３０は、レーザ光１５の照射位置をレーザ光１５ａに示す位置からレーザ光１５ｂに示す位置に移動させていく。レーザ光１５ａの照射位置は、回転軸ＡＸから最も離れた側での被処理体１６の一端となり、レーザ光１５ｂの照射位置は回転軸ＡＸに最も近い側での被処理体１６の他端となる。つまり、径方向においてレーザ光１５の照射位置が被処理体１６の一端から他端まで変化するように、光学系ユニット３０が移動する。光学系ユニット３０の移動範囲は、被処理体１６の直径に対応する。これにより、被処理体１６の全体にレーザ光１５を照射することができる。
　例えば、ステージ１１を一定の回転速度で回転させている間、光学系ユニット３０がＸ方向に移動する。光学系ユニット３０は、ステージ１１の外周端側から回転軸ＡＸに向かって移動していく。Ｙ方向において、レーザ光１５の照射位置は、回転軸ＡＸの位置と一致している。ステージ１１の回転中に、光学系ユニット３０は連続的又は段階的に－Ｘ方向に移動する。これにより、ステージ１１におけるレーザ光１５の軌跡が渦巻き状になる。よって、複数の被処理体１６に均等にレーザ光を照射することができる。また、被処理体１６の回転中において、光学系ユニット３０は＋Ｘ方向と－Ｘ方向に往復移動してもよい。
　さらに、チャンバ１０の＋Ｘ側には計測器７０が設けられている。計測器７０は、フォトダイオードなどの光検出器を有しており、レーザ光１５のビームプロファイルを計測する。つまり、計測器７０は光軸と直交する断面、つまりＸＹ平面におけるレーザ光１５の空間分布を測定する。例えば、計測器７０は、１列又はアレイ状に配列された複数の画素（光検出素子）を有している。計測器７０の受光面は、被処理体１６と同じ高さにすることが好ましい。これにより、計測器７０は、被処理体１６上でのビームプロファイルと同等のビームプロファイルを計測することができる。
　計測器７０は、Ｘ方向に沿って配列された複数の画素を有している。よって、計測器７０の測定結果に基づいて、レーザ光スポットの長手方向における均一性を評価することができる。つまり、トップフラット分布の均一性を評価することができ、安定したプロセスが可能となる。計測器７０は、ステージ１１の外側に配置されている。よって、レーザ照射プロセスの前又は後において、計測器７０がレーザ光１５のビームプロファイルを測定することができる。
　本実施の形態では、レーザ光源３５としてＵＶ固体レーザを用いている。高い照射強度を得ることができる。よって、生産性の高いレーザ照射装置１を実現することができる。つまり、短時間で基板１６ａの全面に合金膜を形成することが可能となる。
　ビーム整形部３０７がレーザ光をトップフラットビームとすることで、レーザ光の重ね合わせ回数を減らすことができる。これにより、スループットを向上できるため、生産性を向上することができる。この点について、図３を用いて説明する。図３はトップフラットビームとガウスビームでのレーザ光の重複部分を説明するための模式図である。
　図３では、ステージ１１の１周目におけるレーザ光のスポットをスポット１５－１とし、ステージ１１の２周目におけるスポット１５－２として示している。スポット１５－２は、スポット１５－１よりも－Ｘ側に移動している。また、被処理体１６におけるスポット１５－１、１５－２は、Ｘ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とするライン状になっている。
　トップフラットビームでは、レーザ光強度Ｉが均一な領域Ｘ１が長い。よって、１周目と２周目とでの重複部分の割合を小さくすることができる。重複部分の長さＦ１を短くすることができる。換言すると、ステージ１１の１回転の間における移動距離を長くすることができるため、光学系ユニット３０の移動速度を速くすることができる。
　一方、ガウスビームでは、レーザ光強度Ｉが均一な領域Ｘ２が短い。よって、１周目と２周目とでの重複部分の割合が大きくなってしまう。重複部分の長さＦ２を長くする必要がある。換言すると、ステージ１１の１回転の間における移動距離が短くなってしまうため、光学系ユニット３０の移動速度を速くすることが困難である。
　従って、トップフラットビームを用いることで、被処理体１６のほぼ全面にレーザ光を照射する場合であっても、ビームスポットを重ねる回数を減らすことができる。これにより、回転速度、及び移動速度を高速にすることができるため、スループットを向上することができ、生産性を向上することができる。
　また、ステージ１１上において、径方向の位置が回転軸ＡＸに近いほど、円周が短くなる。回転軸ＡＸから照射位置までの距離を回転半径とする。回転速度が一定であるとすると、回転半径に応じて、円周方向における単位長さ当たりの照射時間が変化する。したがって、光学系ユニット３０のＸ方向位置に応じて、光学系ユニット３０の移動速度を変えていくことが好ましい。つまり、回転半径が小さくなるほど、Ｘ方向の移動速度を速くしていくことが好ましい。例えば、レーザ光１５ａの照射位置で光学系ユニット３０の移動速度が最も速くなり、レーザ光１５ｂの照射位置で光学系ユニット３０の移動速度が最も遅くなる。このようにすることで、単位面積当たりのレーザ光の照射量を均一にすることができる。
　一定の回転速度（回転数）でステージ１１が回転している間に、光学系ユニット３０がＸ方向に連続的に移動する場合について説明する。この場合、回転軸ＡＸに近くなるほど、光学系ユニット３０の移動速度が速くなるようにする。具体的には、回転軸ＡＸからの照射位置までの距離（回転半径）が、移動速度と線形の関係になるようにする。このようにすることで、被処理体１６の全体にレーザ光を均一に照射することができる。
　あるいは、光学系ユニット３０の移動速度を一定として、ステージ１１の回転速度を変えるようにしてもよい。つまり、回転半径が小さいほど、回転速度を速くしてもよい。
　回転速度と移動速度の例について説明する。ここで、被処理体１６が直径３００ｍｍの半導体ウェハであり、回転半径が４５０ｍｍ～７５０ｍｍの範囲で変化するとして説明する。つまり、図２のレーザ光１５ａの照射位置では、回転半径が４５０ｍｍとなっており、レーザ光１５ｂの位置では、回転半径が７５０ｍｍとなっているとする。また、ステージ１１の１周でのＸ方向の移動距離を０．２ｍｍとする。
　Ｘ方向における光学系ユニット３０の移動速度が２０ｍ／ｓｅｃの場合、回転半径７５０ｍｍでは、回転速度４．２４ｒｐｓとし、回転半径が４５０ｍｍでは、回転速度７．０７ｒｐｓとすることができる。
　Ｘ方向における光学系ユニット３０の移動速度が１０ｍ／ｓｅｃの場合、回転半径が７５０ｍｍでは、回転速度２．１２ｒｐｓとし、回転半径４５０ｍｍでは、回転速度３．５４ｒｐｓとすることができる。
　Ｘ方向における光学系ユニット３０の移動速度が５ｍ／ｓｅｃの場合、回転半径が７５０ｍｍでは、回転速度１．０６ｒｐｓとし、回転半径４５０ｍｍでは、回転速度１．７７ｒｐｓとすることができる。もちろん、回転速度や移動速度は上記の例二限られるものではない。
　本実施の形態では、レーザ光源３５が架台６０とは異なるラック３８に固定されている。よって、レーザ光源３５の交換、メンテナンスを容易に行うことができる。窓部１４の直下に被処理体１６があるタイミングでパルスレーザ光が被処理体１６に照射されるようにしてもよい。これにより、被処理体１６が窓部１４の直下にないタイミングで、レーザ光がステージ１１に照射されることを防ぐことができる。
　また、計測器７０がレーザ光のプロファイルを測定している。これにより、均一な空間分布のレーザ光を被処理体１６に照射することができる。レーザ光を安定して被処理体１６に照射することができるため、生産性を向上することができる。
　レーザ照射装置１を用いたレーザ照射方法は、合金膜を形成するために、ＳｉＣ膜の上に形成された金属膜にレーザ光を照射する。レーザ照射方法は、例えば、以下のステップ１～３を有している。
　（ステップ１）レーザ光源を用いて、ＵＶパルスレーザ光を発生するステップ。
　（ステップ２）光学系ユニットを用いて、前記レーザ光を回転ステージ上の前記半導体基板に導くステップ。
　（ステップ３）上面視において前記回転ステージの回転方向と異なる方向に前記レーザ光の照射位置を変更させるように、前記光学系ユニットを移動させるステップ。
　本実施の形態にかかるレーザ照射方法は半導体デバイスの製造方法に適用可能である。これにより、半導体デバイスを高い生産性で製造することができる。
　図４を用いて、レーザ光のトップフラット分布について説明する。図４は、トップフラット分布のビームプロファイルを示すグラフである。図４において、横軸は位置［ｍｍ］を示し、縦軸はビーム強度［％］を示している。横軸において、ビーム中心を０としている。縦軸において、ビーム中心から±ａの範囲の平均強度を１００％として正規化されている。
　上記のように、－ａ～＋ａの範囲の平均強度が100％となっている。図４では、aは０．０５ｍｍとなっている。そして、８８％強度の幅をトップフラット分布のビーム幅として規定する。ここで、ビーム幅は０．２２ｍｍ（－０．１１ｍｍ～＋０．１１ｍｍ）である。このビーム幅に対して、半値幅（図４では０．２５ｍｍ）に対して、５０％以上あるビームをトップフラットビームと定義することができる。図４は、ビーム幅が半値幅の８８％（＝０．２２／０．２５）となっている。また、上記ａの値は半値幅の２５％以上とする。
　次に、光学系の一例について、図５を用いて説明する。図５は、光学系の構成例を模式的に示すである。光学系３００は、ＡＯ変調器３２１、ビームスプリッタ３２２、ミラー３２３、ミラー３２４、ビームスプリッタ３２５、ビームダンパ３２９を備えている。光学系３００の各構成要素の少なくとも一部は、図１及び図２の光学系ユニット３０に搭載されていてもよく、搭載されていなくても良い。つまり、光学系３００の各光学素子は光学系ユニット３０に設置されていても良く、光学系ユニット３０の前段に設置されていても良い。
　レーザ光源３５からのレーザ光１５はＡＯ変調器３２１に入射する。ＡＯ（Ａｃｏｕｓｔｏ　Ｏｐｔｉｃｓ）変調器３２１は、被処理体１６に対するレーザ照射のオンオフを切替える切替器として機能する。制御部３２８は、ＡＯ変調器３２１に印加する制御電圧を発生する電源を有している。制御部３２８は、制御電圧をＡＯ変調器３２１に供給する。ＡＯ変調器３２１の電圧が変化すると、レーザ光１５が偏向される。
　例えば、制御部３２８がＡＯ変調器３２１に制御電圧を印加すると、レーザ光１５がビームダンパ３２９の方向に偏向される。ビームダンパ３２９は、ＡＯ変調器３２１からのレーザ光を吸収する。つまり、ＡＯ変調器３２１で偏向されたレーザ光はビームスプリッタ３２２の外側を通過する。この場合、レーザ光が被処理体１６に照射されない。
　制御部３２８がＡＯ変調器３２１に制御電圧を印加しないと、レーザ光１５がビームスプリッタ３２２に入射する。この場合、レーザ光が被処理体１６に照射される。制御部３２８が電圧を制御することで、ＡＯ変調器３２１によるレーザ照射のオンオフが切替えられる。制御電圧ＯＮでレーザ照射がオンし、制御電圧ＯＦＦでレーザ照射がオフする。もちろん、この反対でも良い。また、制御部３２８は、レーザ照射のオンとオフで異なる電圧をＡＯ変調器３２１に供給してもよい。レーザ照射のオンオフを切替える電圧は特に限定されるものではない。また、切替器はＡＯ変調器３２１に限らず、ＥＯ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｏｐｔｉｃｓ）変調器や、液晶素子などの電子シャッタを用いることができる。
　制御部３２８、及びＡＯ変調器３２１は、レーザ照射のオンオフと、ステージの回転位置を同期させるために設けられている。このようにすることで、レーザ光を被処理体１６のみ照射することができる。換言する、ステージ１１において被処理体１６が載せられていない箇所にレーザ光が入射するのを防ぐことができる。この制御については、後述する。
　ビームスプリッタ３２２、ミラー３２３、ミラー３２４，及びビームスプリッタ３２５は、パルス幅を延ばすパルスストレッチャとして機能する。なお、パルスストレッチャは、ＡＯ変調器３２１の前段に配置されていても良い。
　ビームスプリッタ３２２は、レーザ光１５を２つの光ビームＳＬ１、ＳＬ２に分岐する分岐手段として機能する。ビームスプリッタ３２２は例えば、偏光ビームスプリッタやハーフミラーである。レーザ光１５のうち、ビームスプリッタ３２２を透過した成分が光ビームＳＬ１となり、ビームスプリッタ３２２で反射した成分が光ビームＳＬ２となる。
　レーザ光で分岐された一方の光ビームＳＬ１は、直接ビームスプリッタ３２５に入射する。レーザ光で分岐された他方の光ビームＳＬ２は、ミラー３２３、３２４で反射して、ビームスプリッタ３２５に入射する。
　したがって、光ビームＳＬ２の光路長は、光ビームＳＬ１の光路長よりも長くなる。光ビームＳＬ２のパルスは、光ビームＳＬ１のパルスよりも遅れて、ビームスプリッタ３２５に到達する。このように、光ビームＳＬ２と光ビームＳＬ１との間には、光路長差に応じた遅延が与えられる。つまり、光ビームＳＬ２が光ビームＳＬ１よりも遅延する。
　ビームスプリッタ３２５は、２つの光ビームＳＬ１、ＳＬ２を合成する合波手段として機能する。ビームスプリッタ３２５は例えば、偏光ビームスプリッタやハーフミラーである。ビームスプリッタ３２５で合成された光ビームを合成ビームＣＬとする。ビームスプリッタ３２５は、光ビームＳＬ１、ＳＬ２は同軸となるように合成する。
　図５に示されるように、ビームスプリッタ３２２に入射前のパルス幅をｔとする。ビームスプリッタ３２２で生成された光ビームＳＬ１、ＳＬ２のパルス幅はそれぞれｔとなる。光ビームＳＬ２は、光ビームＳＬ１に対して光路長が長くなっているため、光ビームＳＬ１よりも遅れてビームスプリッタ３２５に入射する。よって、合成ビームＣＬのパルス幅は遅延時間の分だけ長くなる。光ビームＳＬ１のパルスと光ビームＳＬ２のパルスとは部分的に重複するように、光路長が設定されている。ここでは、合成ビームＣＬのパルス幅が２ｔになるように、光路長を調整している。すなわち、ミラー３２３，３２４の位置を変えることで、パルス幅が調整される。
　そして、合成ビームＣＬが被処理体１６に照射される。なお、光学系３００を光学系ユニット３０の前段に設けることも可能である。この場合、パルス幅が延びた合成ビームＣＬが図１のミラー３０３に入射する。なお、パルスストレッチャとＡＯ変調器の少なくとも一方は省略可能である。
　次に、制御部３２８がレーザ照射のオンオフと、ステージの回転位置を同期させるための構成について、図５、及び図６を用いて説明する。図６は、ステージ１１の構成を模式的に示す図である。具体的には、ステージ１１の上面図が示されている。さらに、図６にはパルスのタイミングが示されている。
　なお、図６では、６つの被処理体１６がステージ１１の上に配置されている。６つの被処理体１６は、周方向において等間隔に配置されている。ステージ１１の回転中心を中心とする半径Ｒ上に、６つの被処理体１６の中心が配置される。
　ステージ１１の外周側面にはステージ１１の回転位置を検出するためのセンサ１１ａが設けられている。センサ１１ａは、例えばエンコーダであり、回転位置（回転角度）を示す検出信号を図５の制御部３２８に出力する。
　図５に示したように、ＡＯ変調器３２１は、レーザ照射のオンオフを切替えることができる。制御部３２８は、センサ１１ａからの検出信号に基づいて、ＡＯ変調器３２１を制御する。つまり、光学系ユニット３０の光軸が被処理体１６と一致する回転位置では、制御部３２８がＡＯ変調器３２１の電圧をオフする。これにより、レーザ光１５がビームスプリッタ３２２に入射する。よって、レーザ光が被処理体１６に照射される。つまり、光軸上に被処理体１６がある回転位置では、レーザ照射がオンする。
　光学系ユニット３０の光軸が被処理体１６と一致しない回転位置では、制御部３２８がＡＯ変調器３２１の電圧をオンする。これにより、レーザ光１５がビームダンパ３２９の方向に偏向される。つまり、光軸上に被処理体１６がない回転位置では、レーザ照射がオフする。したがって、レーザ光１５がステージ１１に吸収されるのを防ぐことができる。
　図６では、パルス幅が３０ｎｓｅｃとなっている。また、パルスの繰り返し周波数が１０ｋＨｚとなっている。そして、２つのパルスの間のタイミングにおいて、ＡＯ変調器３２１のオンオフを切替える。光学系ユニット３０の光軸が被処理体１６と一致しない回転位置では、レーザ照射がオフする。光学系ユニット３０の光軸が被処理体１６と一致する回転位置では、レーザ照射がオンする。センサ１１ａで検出された回転位置に応じて、ＡＯ変調器３２１がレーザ照射のオンオフを切替える。
（半導体デバイス）
　以下、本実施の形態にかかるレーザ照射装置を用いた、半導体デバイスの製造方法について、図７、図８を用いて説明する。図７、図８は、半導体デバイス６００の構成を模式的に示す断面図である。半導体デバイス６００は、縦型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体デバイスとなる。半導体デバイス６００は、図１、図２の被処理体１６に対応する。
　図７に示すように、半導体デバイス６００は、半導体基板６０１の裏面側が上になるように配置されている。半導体基板６０１の裏面側には、ＳｉＣ膜６０２が形成されている。ＳｉＣ膜６０２はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等により形成されている。さらに、ＳｉＣ膜６０２の上には、金属膜６０３が形成されている。金属膜６０３は、ニッケルやチタンで形成されている。金属膜６０３は、例えば、スパッタなど成膜されている。半導体基板６０１、及び金属膜６０３は図１、図２の基板１６ａ、金属膜１６ｂにそれぞれ対応している。なお、半導体基板６０１には、他の導電層、絶縁層、半導体層などが形成されていてもよい。
　レーザ照射装置１が、金属膜６０３にレーザ光１５を照射する。これにより、金属膜６０３がアニールされる。よって、金属膜６０３とＳｉＣ膜６０２とが溶融して、合金膜６０４が形成される（図８参照）。図８に示すように、金属膜６０３とＳｉＣ膜６０２の界面に、合金膜６０４が形成される。合金膜６０４は、チタンシリサイド膜又はニッケルシリサイド膜である。例えば、合金膜６０４は半導体デバイス６００の裏面電極となる。
　また、本実施の形態にかかる方法は、半導体デバイスに合金幕を形成するための照射方法であって、紫外線のパルスレーザ光を発生するステップと、光学系ユニットを用いて、前記金属膜を有する半導体基板上において前記レーザ光がトップフラット分布となるように前記レーザ光を整形して、前記レーザ光を回転ステージ上の前記半導体基板に導くステップと、上面視において前記回転ステージの回転方向と異なる方向に前記レーザ光の照射位置を変更させるように、前記光学系ユニットを移動させるステップと、を備えている。この方法により、適切に合金幕を形成することができる。このレーザ照射方法は、半導体デバイスの製造方法に好適である。つまり、レーザ照射方法は、半導体デバイスの製造方法における活性化工程に適用される。
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
　１　レーザ照射装置
　１０　チャンバ
　１１　ステージ
　１２　吸着板
　１４　窓部
　１５　レーザ光
　１６　被処理体
　１６ａ　基板
　１６ｂ　金属膜
　３０　光学系ユニット
　３５　レーザ光源
　４０　光学系ステージ
　４１　直動機構
　４３　ガイド機構
　４３ａ　リニアガイド
　４３ｂ　スライダ
　６０　架台
　７０　計測器
　３０１　レンズ
　３０２　レンズ
　３０３　ミラー
　３０７　ビーム整形部
　３１０　筐体
　３２１　ＡＯ変調器
　３２２　ビームスプリッタ
　３２３　ミラー
　３２４　ミラー
　３２５　ビームスプリッタ
　３２８　制御部
　３２９　ビームダンパ
　６００　半導体デバイス
　６０１　半導体基板
　６０２　ＳｉＣ膜
　６０３　金属膜

Claims (27)

  1. 　炭化ケイ素半導体膜上に形成された金属膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置であって、
    　ＵＶパルスレーザ光を発生するレーザ光源と、
    　前記金属膜を有する半導体基板を回転する回転ステージと、
    　前記レーザ光を前記回転ステージ上の前記半導体基板に導く光学系ユニットと、
    　上面視において前記回転ステージの回転方向と異なる方向に前記レーザ光の照射位置を変更させるように、前記光学系ユニットを移動させる移動機構とを備えたレーザ照射装置。
  2. 　前記半導体基板上において、前記レーザ光がトップフラット分布になるように、前記レーザ光が整形されている請求項１に記載のレーザ照射装置。
  3. 　前記半導体基板上におけるレーザ光が、前記回転ステージの回転方向を短手方向とし、前記回転方向と直交する径方向を長手方向とするスポット形状とするように、前記レーザ光が整形されている請求項１、又は２に記載のレーザ照射装置。
  4. 　前記移動機構が前記回転ステージの回転方向と直交する径方向に沿って前記光学系ユニットを移動させ、
    　前記回転ステージの回転軸に近くなるほど、前記光学系ユニットの移動速度が速くなる請求項１、又は２に記載のレーザ照射装置。
  5. 　複数の前記半導体基板が前記回転ステージの回転軸に対して対称に配置されている請求項１、又は２に記載のレーザ照射装置。
  6. 　前記回転ステージの外側において、前記レーザ光のプロファイルを測定する計測器が設けられている請求項１、又は２に記載のレーザ照射装置。
  7. 　前記ＵＶパルスレーザ光のパルス幅が１０～１００ｎｓｅｃである請求項１、又は２に記載のレーザ照射装置。
  8. 　前記ＵＶパルスレーザ光を２つの光ビームに分岐する分岐手段と、
    　前記分岐手段で分岐された２つの光ビームを合成する合波手段と、を備え、
    　前記２つの光ビームの間に光路長差に応じた遅延を与えることで、前記パルス幅を１０～１００ｎｓｅｃにする請求項７に記載のレーザ照射装置。
  9. 　前記半導体基板に対するレーザ照射のオンオフを切替える切替器と、
    　前記回転ステージの回転位置を検出するセンサと、
    　前記半導体基板にＵＶパルスレーザ光が照射されるように、前記センサの検出結果に応じて前記切替器を制御する制御部と、を備えた請求項１、又は２に記載のレーザ照射装置。
  10. 　炭化ケイ素半導体膜上に形成された金属膜にレーザ光を照射するレーザ照射方法であって、
    　（Ａ１）ＵＶパルスレーザ光源を用いて、ＵＶパルスレーザ光を発生するステップと、
    　（Ａ２）光学系ユニットを用いて、前記レーザ光を回転ステージ上の半導体基板に導くステップと、
    　（Ａ３）上面視において前記回転ステージの回転方向と異なる方向に前記レーザ光の照射位置を変更させるように、前記光学系ユニットを移動させるステップと、を備えたレーザ照射方法。
  11. 　前記光学系ユニットを用いて、前記金属膜を有する半導体基板上において前記レーザ光がトップフラット分布となるように前記レーザ光を整形する請求項１０に記載のレーザ照射方法。
  12. 　前記半導体基板上におけるレーザ光が、前記回転ステージの回転方向を短手方向とし、前記回転方向と直交する径方向を長手方向とするスポット形状とするように、前記レーザ光が整形されている請求項１０、又は１１に記載のレーザ照射方法。
  13. 　（Ａ３）のステップでは、前記回転ステージの回転方向と直交する径方向に沿って前記光学系ユニットを移動させ、
    　前記回転ステージの回転軸に近くなるほど、前記光学系ユニットの移動速度が速くなる請求項１０、又は１１に記載のレーザ照射方法。
  14. 　複数の前記半導体基板が前記回転ステージの回転軸に対して対称に配置されている請求項１０、又は１１に記載のレーザ照射方法。
  15. 　前記回転ステージの外側において、計測器が、前記レーザ光のプロファイルを測定する請求項１０、又は１１に記載のレーザ照射方法。
  16. 　前記ＵＶパルスレーザ光のパルス幅が１０～１００ｎｓｅｃである請求項１０、又は１１に記載のレーザ照射方法。
  17. 　前記ＵＶパルスレーザ光を２つの光ビームに分岐し、
    　前記２つの光ビームを合成し、
    前記２つの光ビームの間に光路長差に応じた遅延を与えることで、合成されたＵＶパルスレーザ光の前記パルス幅を１０～１００ｎｓｅｃとする請求項１６に記載のレーザ照射方法。
  18. 　前記半導体基板に対するレーザ照射のオンオフを切替える切替器と、
    　前記回転ステージの回転位置を検出するセンサと、
    　前記半導体基板にＵＶパルスレーザ光が照射されるように、前記センサの検出結果に応じて前記切替器を制御する制御部と、を備えた請求項１０、又は１１に記載のレーザ照射方法。
  19. 　炭化ケイ素半導体膜上に形成された金属膜にレーザ光を照射する半導体デバイスの製造方法であって、
    　（Ｓ１）レーザ光源を用いて、ＵＶパルスレーザ光を発生するステップと、
    　（Ｓ２）光学系ユニットを用いて、前記レーザ光を回転ステージ上の半導体基板に導くステップと、
    　（Ｓ３）上面視において前記回転ステージの回転方向と異なる方向に前記レーザ光の照射位置を変更させるように、前記光学系ユニットを移動させるステップと、を備えた半導体デバイスの製造方法。
  20. 　前記光学系ユニットを用いて、前記金属膜を有する半導体基板上において前記レーザ光がトップフラット分布となるように前記レーザ光を整形する請求項１９に記載の半導体デバイスの製造方法。
  21. 　前記半導体基板上におけるレーザ光が、前記回転ステージの回転方向を短手方向とし、前記回転方向と直交する径方向を長手方向とするスポット形状とするように、前記レーザ光が整形されている請求項１９、又は２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
  22. 　（Ｓ３）のステップでは、前記回転ステージの回転方向と直交する径方向に沿って前記光学系ユニットを移動させ、
    　前記回転ステージの回転軸に近くなるほど、前記光学系ユニットの移動速度が速くなる請求項１９、又は２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
  23. 　複数の前記半導体基板が前記回転ステージの回転軸に対して対称に配置されている請求項１９、又は２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
  24. 　前記回転ステージの外側において、計測器が、前記レーザ光のプロファイルを測定する請求項１９、又は２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
  25. 　前記ＵＶパルスレーザ光のパルス幅が１０～１００ｎｓｅｃである請求項１９、又は２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
  26. 　前記ＵＶパルスレーザ光を２つの光ビームに分岐し、
    　前記２つの光ビームを合成し、
    前記２つの光ビームの間に光路長差に応じた遅延を与えることで、合成されたＵＶパルスレーザ光の前記パルス幅を１０～１００ｎｓｅｃとする請求項２５に記載の半導体デバイスの製造方法。
  27. 　前記半導体基板に対するレーザ照射のオンオフを切替える切替器と、
    　前記回転ステージの回転位置を検出するセンサと、
    　前記半導体基板にＵＶパルスレーザ光が照射されるように、前記センサの検出結果に応じて前記切替器を制御する制御部と、を備えた請求項１９、又は２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
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