JP2008041868A - 不純物活性化方法及びレーザ照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 不純物活性化方法は、(a)パルスレーザビームを出射する第1のパルスレーザ光源から出射され、第1のパルス幅を有する第1のレーザパルスを、表層部に不純物が添加された半導体層を含む基板に入射させて、該表面を溶融させる工程と、(b)基板の表面上の、工程(a)で第1のレーザパルスが入射した入射領域と重なりを持つ領域に、第1のパルス幅よりも長い第2のパルス幅を有し、基板の表面でのピークパワーが第1のレーザパルスのピークパワーと等しいかそれよりも低く、パルスレーザビームを出射する第2のパルスレーザ光源から出射された第2のレーザパルスを入射させる工程とを有する。
【選択図】 図5
Description
P1、P2 パルスレーザビーム
2、6 コリメータレンズ
3 偏光ビームスプリッタ
5 1/2波長板
7 折り返しミラー
61 レンズ駆動機構
71 ミラー駆動機構
100 制御装置
8、10 折り返しミラー
9 ホモジナイザ
95 ホモジナイズ面
11 マスク
12 結像レンズ
13 基板
14 XYステージ
21 光共振器
21a、21b、21d ミラー
21c ダイクロイックミラー
22 レーザ媒質
23 Qスイッチ
24 波長変換素子
25 励起源
26 温度調節器
27 フィルタ
28 フォトディテクタ
29 オシロスコープ
30 振り分け光学系
31 パワーメータ
Claims (14)
- (a)パルスレーザビームを出射する第1のパルスレーザ光源から出射され、第1のパルス幅を有する第1のレーザパルスを、表層部に不純物が添加された半導体層を含む基板に入射させて、該表面を溶融させる工程と、
(b)前記基板の表面上の、前記工程(a)で前記第1のレーザパルスが入射した入射領域と重なりを持つ領域に、前記第1のパルス幅よりも長い第2のパルス幅を有し、該基板の表面でのピークパワーが該第1のレーザパルスのピークパワーと等しいかそれよりも低く、パルスレーザビームを出射する第2のパルスレーザ光源から出射された第2のレーザパルスを入射させる工程と
を有する不純物活性化方法。 - 前記工程(b)は、前記工程(a)における前記第1のレーザパルスの前記基板への入射開始時刻から1μs以内に、前記第2のレーザパルスを該基板に入射させる請求項1に記載の不純物活性化方法。
- 前記第1のパルス幅が200ns以下である請求項1または2に記載の不純物活性化方法。
- 前記第1のレーザパルスの前記基板の表面でのピークパワーが50kW以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の不純物活性化方法。
- 前記第2のパルス幅が100ns以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の不純物活性化方法。
- 前記第2のレーザパルスの前記基板の表面でのピークパワーが10kW以上である請求項1〜5のいずれか1項に記載の不純物活性化方法。
- さらに、(c)前記第1のレーザパルスの入射領域を前記基板の表面上で一方向にずらしながら、前記工程(a)及び(b)を交互に繰り返す工程を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の不純物活性化方法。
- 前記工程(b)は、該基板に入射する第2のレーザパルスの入射領域が、該工程(b)の直前の工程(a)で該基板に入射した第1のレーザパルスの入射領域を内包するように、第2のレーザパルスを該基板に入射させる請求項1〜7のいずれか1項に記載の不純物活性化方法。
- 前記第1のパルスレーザ光源は、非線形光学結晶を含む第1の波長変換素子を有し、レーザ媒質から放出される基本波を該第1の波長変換素子により高調波に変換して前記第1のレーザパルスを出射し、
さらに、
(d)前記第1の波長変換素子の温度と該第1の波長変換素子で生成される高調波のパルス幅との対応関係に基づいて、該第1の波長変換素子の温度を、前記第1のパルスレーザ光源から前記第1のパルス幅のレーザパルスが出射されるように制御する工程
を有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の不純物活性化方法。 - 前記第2のパルスレーザ光源は、非線形光学結晶を含む第2の波長変換素子を有し、レーザ媒質から放出される基本波を該第2の波長変換素子により高調波に変換して高調波のパルスレーザビームを出射し、
さらに、
(e)前記第2の波長変換素子の温度と該第2の波長変換素子で生成される高調波のパルス幅との対応関係に基づいて、該第2の波長変換素子の温度を、前記第2のパルスレーザ光源から前記第2のパルス幅のレーザパルスが出射されるように制御する工程と
を有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の不純物活性化方法。 - 外部から制御されて、第1のパルス幅及び第1のピークパワーを有する第1のレーザパルスを出射する第1のパルスレーザ光源と、
外部から制御されて、前記第1のパルス幅より長い第2のパルス幅を有し、前記第1のピークパワーと等しいかそれよりも低い第2のピークパワーを有する第2のレーザパルスを出射する第2のパルスレーザ光源と、
光照射対象物を保持する保持機構と、
前記第1のパルスレーザ光源から出射された第1のレーザパルス及び前記第2のパルスレーザ光源から出射された第2のレーザパルスを、該第2のレーザパルスの前記光照射対象物の表面上の入射領域が該第1のレーザパルスのそれと重なりを持つように、該光照射対象物に入射させる入射光学系と、
制御装置と
を有し、
前記第1のパルスレーザ光源は、光共振器内に配置されたQスイッチを含むQスイッチレーザ光源であり、非線形光学結晶を含む第1の波長変換素子、及び該第1の波長変換素子の温度を変化させる第1の温度調節器を有し、レーザ媒質から放出される基本波を該第1の波長変換素子により高調波に変換して前記第1のレーザパルスを出射し、
前記第2のパルスレーザ光源は、光共振器内に配置されたQスイッチを含むQスイッチレーザ光源であり、
前記制御装置は、前記第1の波長変換素子の温度と該第1の波長変換素子で生成される高調波のパルス幅との第1の対応関係を記憶し、該第1の波長変換素子の温度が該第1の対応関係から得られた前記第1のパルス幅に対応する目標温度となるように、前記第1の温度調節器を制御して、前記第1のパルスレーザ光源から出射される前記第1のレーザパルスのパルス幅を該第1のパルス幅とする第1の制御を行うとともに、
(A)前記第1のパルスレーザ光源から前記第1のレーザパルスを出射させ、該第1のレーザパルスを前記光照射対象物に入射させる工程と、
(B)前記第1のレーザパルスの前記光照射対象物への入射開始時刻から第1の期間以内に前記第2のレーザパルスが該光照射対象物に入射するように、前記第2のパルスレーザ光源から該第2のレーザパルスを出射させる工程と
が行われるように、前記第1及び第2のパルスレーザ光源のQスイッチを制御するレーザ照射装置。 - 前記第2のパルスレーザ光源は、さらに、非線形光学結晶を含む第2の波長変換素子、及び該第2の波長変換素子の温度を変化させる第2の温度調節器を有し、レーザ媒質から放出される基本波を該第2の波長変換素子により高調波に変換して前記第2のレーザパルスを出射し、
前記制御装置は、前記第2の波長変換素子の温度と該第2の波長変換素子で生成される高調波のパルス幅との第2の対応関係を記憶し、該第2の波長変換素子の温度が該第2の対応関係から得られた前記第2のパルス幅に対応する目標温度となるように、前記第2の温度調節器を制御して、前記第2のパルスレーザ光源から出射される前記第2のレーザパルスのパルス幅を該第2のパルス幅とする第2の制御を行う請求項11に記載のレーザ照射装置。 - 外部から制御されて、第1のパルス幅及び第1のピークパワーを有する第1のレーザパルスを出射する第1のパルスレーザ光源と、
外部から制御されて、前記第1のパルス幅より長い第2のパルス幅を有し、前記第1のピークパワーと等しいかそれよりも低い第2のピークパワーを有する第2のレーザパルスを出射する第2のパルスレーザ光源と、
光照射対象物を保持する保持機構と、
前記第1のパルスレーザ光源から出射された第1のレーザパルス及び前記第2のパルスレーザ光源から出射された第2のレーザパルスを、該第2のレーザパルスの前記光照射対象物の表面上の入射領域が該第1のレーザパルスのそれと重なりを持つように、該光照射対象物に入射させる入射光学系と、
制御装置と
を有し、
前記第1のパルスレーザ光源は、光共振器内に配置されたQスイッチを含むQスイッチレーザ光源であり、
前記第2のパルスレーザ光源は、光共振器内に配置されたQスイッチを含むQスイッチレーザ光源であり、非線形光学結晶を含む波長変換素子、及び該波長変換素子の温度を変化させる温度調節器を有し、レーザ媒質から放出される基本波を該波長変換素子により高調波に変換して前記第2のレーザパルスを出射し、
前記制御装置は、前記波長変換素子の温度と該波長変換素子で生成される高調波のパルス幅との対応関係を記憶し、該波長変換素子の温度が該対応関係から得られた前記第2のパルス幅に対応する目標温度となるように、前記温度調節器を制御して、前記第2のパルスレーザ光源から出射される前記第2のレーザパルスのパルス幅を該第2のパルス幅とする制御を行うとともに、
(A)前記第1のパルスレーザ光源から前記第1のレーザパルスを出射させ、該第1のレーザパルスを前記光照射対象物に入射させる工程と、
(B)前記第1のレーザパルスの前記光照射対象物への入射開始時刻から第1の期間以内に前記第2のレーザパルスが該光照射対象物に入射するように、前記第2のパルスレーザ光源から該第2のレーザパルスを出射させる工程と
が行われるように、前記第1及び第2のパルスレーザ光源のQスイッチを制御するレーザ照射装置。 - 前記保持機構は、前記光照射対象物を前記第1及び第2のレーザパルスが入射する表面と平行な方向に移動させ、
前記入射光学系は、前記保持機構が前記光照射対象物を移動させていない状態で、前記第2のレーザパルスの前記光照射対象物の表面上のビーム断面が、前記第1のレーザパルスの該光照射対象物の表面上のビーム断面を含む大きさとなるように、該第1及び第2のレーザパルスのビーム断面を整形する整形光学系を含み、
前記制御装置は、前記工程(B)で該光照射対象物に入射する第2のレーザパルスの入射領域が、該工程(B)の直前の工程(A)で該光照射対象物に入射した第1のレーザパルスの入射領域を内包するような速度で、前記光照射対象物を移動させるように、前記保持機構を制御する請求項11〜13のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
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