JP2016219584A

JP2016219584A - Laser anneal apparatus

Info

Publication number: JP2016219584A
Application number: JP2015102340A
Authority: JP
Inventors: 若林　直木; Naoki Wakabayashi; 直木若林; 雅史萬; Masafumi Yorozu; 岡田　康弘; Yasuhiro Okada; 康弘岡田; 剛臣鈴木; Takeomi Suzuki; 定彦木村; Sadahiko Kimura; 正樹坂本; Masaki Sakamoto
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-05-20
Also published as: JP6534297B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser anneal apparatus capable of estimating activation rate of a dopant injected into a deep area.SOLUTION: An object to be annealed is held at a position where a laser beam emitted from a laser source is incident. An infrared detector detects heat radiation light from the object to be annealed. In a path of heat radiation light from the object to be annealed to the infrared detector, an optical element that prohibits the incidence of light of a wavelength shorter than 1 μm to the infrared detector is provided.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザアニール装置に関する。 The present invention relates to a laser annealing apparatus.

絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の製造工程では、基板の背面から１〜３μｍ程度の深い領域にバッファ層が形成される。このため、深い領域にイオン注入されたドーパントを活性化させる必要がある。特許文献１に、深い領域に注入されたドーパントの活性化アニールに適したレーザアニール装置が開示されている。このレーザアニール装置では、レーザダイオードに、トップフラットの時間波形を有するパルス電流が供給される。これにより、低いピークパワー密度でも、十分なアニールを行うことができる。 In the manufacturing process of an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a buffer layer is formed in a deep region of about 1 to 3 μm from the back surface of the substrate. For this reason, it is necessary to activate the dopant ion-implanted in the deep region. Patent Document 1 discloses a laser annealing apparatus suitable for activation annealing of a dopant implanted in a deep region. In this laser annealing apparatus, a pulse current having a top flat time waveform is supplied to a laser diode. Thereby, sufficient annealing can be performed even at a low peak power density.

特開２０１３−７４０１９号公報JP 2013-74019 A

ドーパントの活性化率は、半導体基板のシート抵抗を測定することにより推測可能である。シート抵抗の測定には、通常、四探針法が用いられる。ところが、１〜３μｍ程度の深い領域に注入されたドーパントに起因するシート抵抗を四探針法で測定することは困難である。活性化率の測定には、拡がり抵抗測定法が採用される。拡がり抵抗測定を行なうには、アニール対象物に切断、研削等の前処理を行わなければならない。 The activation rate of the dopant can be estimated by measuring the sheet resistance of the semiconductor substrate. For the measurement of sheet resistance, a four-probe method is usually used. However, it is difficult to measure the sheet resistance due to the dopant implanted in a deep region of about 1 to 3 μm by the four-probe method. For measuring the activation rate, a spreading resistance measurement method is adopted. In order to measure the spread resistance, it is necessary to perform pretreatment such as cutting and grinding on the object to be annealed.

本発明の目的は、深い領域に注入されたドーパントの活性化率を推測することが可能なレーザアニール装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a laser annealing apparatus capable of estimating the activation rate of a dopant implanted in a deep region.

本発明の一観点によると、
レーザビームを出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出力された前記レーザビームが入射する位置にアニール対象物を保持するステージと、
前記ステージに保持されている前記アニール対象物からの熱放射光を検出する赤外線検出器と、
前記アニール対象物から前記赤外線検出器までの前記熱放射光の経路に配置され、波長１μｍより短い光を前記赤外線検出器に入射させない光学素子とを有するレーザアニール装置が提供される。 According to one aspect of the invention,
A laser light source for outputting a laser beam;
A stage for holding an object to be annealed at a position where the laser beam output from the laser light source is incident;
An infrared detector that detects thermal radiation from the annealing object held on the stage;
There is provided a laser annealing apparatus including an optical element that is disposed in a path of the thermal radiation light from the annealing object to the infrared detector and does not allow light shorter than a wavelength of 1 μm to enter the infrared detector.

１μｍより短い波長の光は、シリコンからなるアニール対象物で吸収されるため、深い領域からは、１μｍより短い波長の熱放射光が外部に放射されにくい。このため、１μｍより短い波長の熱放射光の強度には、相対的に浅い領域の温度情報が反映され、深い領域の温度情報は反映されない。これに対し、１μｍより長い波長の熱放射光の強度には、浅い領域及び深い領域の両方の温度情報が反映される。 Since light having a wavelength shorter than 1 μm is absorbed by an annealing object made of silicon, thermal radiation light having a wavelength shorter than 1 μm is hardly emitted to the outside from a deep region. For this reason, the temperature information of a relatively shallow region is reflected in the intensity of heat radiation light having a wavelength shorter than 1 μm, and the temperature information of a deep region is not reflected. On the other hand, the temperature information of both the shallow region and the deep region is reflected in the intensity of the thermal radiation light having a wavelength longer than 1 μm.

光学素子が、波長１μｍより短い熱放射光を赤外線検出器に入射させない。このため、浅い領域の温度情報が赤外線検出器の検出結果に与える寄与度が低下する。その結果、赤外線検出器の検出結果と、活性化率換算データとを用いて、深い領域のドーパントの活性化率を推定することが可能になる。 The optical element does not allow thermal radiation light having a wavelength shorter than 1 μm to enter the infrared detector. For this reason, the contribution which the temperature information of a shallow area gives to the detection result of an infrared detector falls. As a result, the activation rate of the dopant in the deep region can be estimated using the detection result of the infrared detector and the activation rate conversion data.

図１は、実施例によるレーザアニール装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a laser annealing apparatus according to an embodiment. 図２は、実施例によるレーザアニール装置を用いて製造されるＩＧＢＴの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an IGBT manufactured using the laser annealing apparatus according to the embodiment. 図３は、アニール対象物にパルスレーザビームを１ショット入射したときのパルスレーザビームの波形、及び赤外線検出器からの出力信号波形の測定結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the measurement result of the waveform of the pulse laser beam and the output signal waveform from the infrared detector when one shot of the pulse laser beam is incident on the annealing object. 図４は、熱放射光のピーク強度と、リンの活性化率との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the peak intensity of thermal radiation and the activation rate of phosphorus. 図５は、熱放射光のピーク強度と、リンの活性化率との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the peak intensity of thermal radiation and the activation rate of phosphorus. 図６は、熱放射光の強度の積分値と、リンの活性化率との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the integrated value of the intensity of thermal radiation and the activation rate of phosphorus. 図７は、熱放射光の強度の積分値と、リンの活性化率との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the integrated value of the intensity of thermal radiation and the activation rate of phosphorus. 図８は、パルスレーザビームの１ショットの波形、及び赤外線検出器からの出力信号の時間変化の一例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing an example of a waveform of one shot of the pulse laser beam and a time change of an output signal from the infrared detector. 図９は、実施例によるレーザアニール装置を用いたアニール方法のフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart of an annealing method using the laser annealing apparatus according to the embodiment. 図１０は、他の実施例によるレーザアニール装置の概略図である。FIG. 10 is a schematic view of a laser annealing apparatus according to another embodiment. 図１１は、図１０に示したレーザアニール装置の検出系の概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a detection system of the laser annealing apparatus shown in FIG. 図１２は、図１０、図１１に示したレーザアニール装置を用いたアニール方法のフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart of an annealing method using the laser annealing apparatus shown in FIGS.

図１に、実施例によるレーザアニール装置の概略図を示す。レーザ光源１０がパルスレーザビームを出力する。レーザ光源１０から出力されたパルスレーザビームのビームプロファイルが、均一化光学系１１によって均一化される。均一化光学系１１を通過したパルスレーザビームが、ダイクロイックミラー１２に入射する。ダイクロイックミラー１２は、レーザ光源１０から出力されるパルスレーザビームの波長域の光を反射する。ダイクロイックミラー１２で反射されたパルスレーザビームが、レンズ１３で収束されて、アニール対象物３０に入射する。アニール対象物３０は、ステージ３１に保持されている。アニール対象物３０は、例えばドーパントイオンが注入されたシリコンウエハである。 FIG. 1 shows a schematic diagram of a laser annealing apparatus according to an embodiment. The laser light source 10 outputs a pulse laser beam. The beam profile of the pulse laser beam output from the laser light source 10 is made uniform by the uniformizing optical system 11. The pulse laser beam that has passed through the homogenizing optical system 11 enters the dichroic mirror 12. The dichroic mirror 12 reflects light in the wavelength region of the pulse laser beam output from the laser light source 10. The pulse laser beam reflected by the dichroic mirror 12 is converged by the lens 13 and enters the annealing object 30. The annealing object 30 is held on the stage 31. The annealing target 30 is, for example, a silicon wafer into which dopant ions are implanted.

ステージ３１は、制御装置２０から制御されて、アニール対象物３０を面内方向に移動させる。アニール対象物３０を移動させながら、パルスレーザビームを入射させることにより、アニール対象物３０の表面の全域をアニールすることができる。 The stage 31 is controlled by the control device 20 to move the annealing object 30 in the in-plane direction. The entire surface of the annealing object 30 can be annealed by making the pulse laser beam incident while moving the annealing object 30.

パルスレーザビームがアニール対象物３０に入射すると、入射位置の表層部が加熱されることにより、ドーパントが活性化する。加熱された部分から熱放射光３５が放射される。熱放射光３５の一部は、レンズ１３で収束される。ダイクロイックミラー１２は、波長１μｍ以上の波長域の光を透過させる。ダイクロイックミラー１２を透過した熱放射光３５は、全反射ミラー１４で反射され、光学フィルタ１５及びレンズ１６を透過して、赤外線検出器１７に入射する。 When the pulse laser beam is incident on the annealing target 30, the dopant is activated by heating the surface layer portion at the incident position. Thermal radiation light 35 is emitted from the heated portion. A part of the heat radiation light 35 is converged by the lens 13. The dichroic mirror 12 transmits light having a wavelength range of 1 μm or more. The thermal radiation light 35 that has passed through the dichroic mirror 12 is reflected by the total reflection mirror 14, passes through the optical filter 15 and the lens 16, and enters the infrared detector 17.

光学フィルタ１５としては、波長が１μｍより短い波長域の光を透過させないロングパスフィルタまたはバンドパスフィルタが用いられる。アニール対象物３０から赤外線検出器１７までの経路に配置されているレンズ１３、１６等の光学素子を構成する光学ガラスは波長約３μｍ以上の光を吸収する性質を持つため、赤外線検出器１７で検出可能な熱放射光の波長の上限は、約３μｍである。従って、光学フィルタ１５としてバンドパスフィルタを用いる場合には、長波長側のカットオフ波長を３μｍ以上とすることが好ましい。赤外線検出器１７の前に光学フィルタ１５を配置することにより、熱放射光のうち波長が１μｍより短い成分は赤外線検出器１７で検出されず、波長が１μｍより長い成分の強度のみが、赤外線検出器１７により検出される。 As the optical filter 15, a long pass filter or a band pass filter that does not transmit light having a wavelength shorter than 1 μm is used. The optical glass constituting the optical elements such as the lenses 13 and 16 disposed in the path from the annealing object 30 to the infrared detector 17 has a property of absorbing light having a wavelength of about 3 μm or more. The upper limit of the wavelength of detectable thermal radiation is about 3 μm. Therefore, when a band-pass filter is used as the optical filter 15, it is preferable that the cut-off wavelength on the long wavelength side is 3 μm or more. By disposing the optical filter 15 in front of the infrared detector 17, the component having a wavelength shorter than 1 μm is not detected by the infrared detector 17 in the thermal radiation light, and only the intensity of the component having a wavelength longer than 1 μm is detected by infrared rays. It is detected by the device 17.

光学フィルタ１５に代えて、１μｍより短い波長の熱放射光を赤外線検出器１７まで到達させない他の光学素子を配置してもよい。一例として、ダイクロイックミラー１２が１μｍより短い波長の光を反射する場合、ダイクロイックミラー１２が、１μｍより短い波長の熱放射光を赤外線検出器１７まで到達させない光学素子としても機能する。 Instead of the optical filter 15, another optical element that does not allow the heat radiation light having a wavelength shorter than 1 μm to reach the infrared detector 17 may be disposed. As an example, when the dichroic mirror 12 reflects light having a wavelength shorter than 1 μm, the dichroic mirror 12 also functions as an optical element that prevents thermal radiation light having a wavelength shorter than 1 μm from reaching the infrared detector 17.

赤外線検出器１７による熱放射光の検出結果が制御装置２０に入力される。制御装置２０は、赤外線検出器１７からの検出結果を、アニール対象物３０の面内の位置と関連付けて、熱放射光検出値２３として記憶装置２１に格納する。一例として、パルスレーザビームの１ショットごとに、熱放射光の強度の時間変化が得られる。記憶装置２１に格納される検出結果は、例えば、パルスレーザビームの１ショットごとの熱放射光の強度のピーク値、または積分値である。 The detection result of the thermal radiation light by the infrared detector 17 is input to the control device 20. The control device 20 stores the detection result from the infrared detector 17 in the storage device 21 as the thermal radiation light detection value 23 in association with the position in the surface of the annealing object 30. As an example, the time change of the intensity of the heat radiation light is obtained for each shot of the pulse laser beam. The detection result stored in the storage device 21 is, for example, a peak value or integrated value of the intensity of the thermal radiation light for each shot of the pulse laser beam.

レンズ１３及びレンズ１６は、アニール対象物３０の表面を、赤外線検出器１７の受光面に結像させる。結像倍率は、例えば１倍である。赤外線検出器１７の受光面は、直径約１ｍｍの円形である。アニール対象物３０の表面におけるパルスレーザビームのビームスポットは、例えば長さ約２．５ｍｍ、幅約０．２５ｍｍの長尺形状である。この場合、ビームスポットの幅方向の全域が、赤外線検出器１７の受光面に収まる。長さ方向に関しては、ビームスポットの一部分のみが受光面に収まる。赤外線検出器１７の受光面の位置を調整することにより、長さ方向に関して、ビームスポットの所望の位置からの熱放射光を受光することができる。例えば、長さ方向に関してビームスポットの中心からの熱放射光が受光面に入射する。 The lens 13 and the lens 16 image the surface of the annealing object 30 on the light receiving surface of the infrared detector 17. The imaging magnification is, for example, 1 time. The light receiving surface of the infrared detector 17 is circular with a diameter of about 1 mm. The beam spot of the pulse laser beam on the surface of the annealing object 30 has a long shape having a length of about 2.5 mm and a width of about 0.25 mm, for example. In this case, the entire region of the beam spot in the width direction fits on the light receiving surface of the infrared detector 17. With respect to the length direction, only a part of the beam spot fits on the light receiving surface. By adjusting the position of the light receiving surface of the infrared detector 17, it is possible to receive heat radiation light from a desired position of the beam spot in the length direction. For example, thermal radiation from the center of the beam spot in the length direction is incident on the light receiving surface.

赤外線検出器１７の受光面の大きさや結像倍率を変更することにより、ビームスポットの幅方向に関して全域を検出せず、一部分のみを検出することも可能である。ビームスポットの全域に対して、受光面で検出される領域の面積比を小さくすることは、赤外線検出器１７から出力される信号強度の低下につながる。必要な信号強度に応じて、結像倍率や、赤外線検出器１７の受光面の大きさを決定することが好ましい。 By changing the size of the light-receiving surface of the infrared detector 17 and the imaging magnification, it is possible to detect only a part of the beam spot in the width direction without detecting the entire area. Reducing the area ratio of the region detected by the light receiving surface with respect to the entire beam spot leads to a decrease in the signal intensity output from the infrared detector 17. It is preferable to determine the imaging magnification and the size of the light receiving surface of the infrared detector 17 according to the required signal intensity.

赤外線検出器１７の検出結果が制御装置２０に入力される。制御装置２０の記憶装置２１に、活性化率換算データ２２が格納されている。活性化率換算データ２２は、赤外線検出器１７によって検出される熱放射光の強度と、アニール対象物３０に注入されているドーパントの活性化率との対応関係を定義している。 The detection result of the infrared detector 17 is input to the control device 20. Activation rate conversion data 22 is stored in the storage device 21 of the control device 20. The activation rate conversion data 22 defines a correspondence relationship between the intensity of the thermal radiation detected by the infrared detector 17 and the activation rate of the dopant injected into the annealing object 30.

制御装置２０は、記憶装置２１に格納されている熱放射光検出値２３と、活性化率換算データ２２とに基づいて、活性化率の推定値を求める。この推定値が、出力装置２５に出力される。一例として、出力装置２５は画像表示装置であり、アニール対象物３０の面内における活性化率の分布が画像、グラフ、または数値で表示される。 The control device 20 obtains an estimated value of the activation rate based on the thermal radiation light detection value 23 stored in the storage device 21 and the activation rate conversion data 22. This estimated value is output to the output device 25. As an example, the output device 25 is an image display device, and the distribution of the activation rate in the plane of the annealing object 30 is displayed as an image, a graph, or a numerical value.

活性化率換算データ２２は、ドーパントの種類ごと、及びドーパントのイオン注入条件ごとに予め準備されている。制御装置２０は、アニール対象物３０に注入されているドーパントの種類、及びイオン注入条件に対応する活性化率換算データ２２を参照して、活性化率の推定値を求める。 The activation rate conversion data 22 is prepared in advance for each type of dopant and for each ion implantation condition of the dopant. The controller 20 refers to the activation rate conversion data 22 corresponding to the type of dopant implanted into the annealing object 30 and the ion implantation conditions, and obtains an estimated value of the activation rate.

活性化率の推定値を求めるための赤外線検出器１７の検出結果として、パルスレーザビームの１ショットごとに検出される熱放射光の強度のピーク値を採用することができる。その他に、１ショットごとに検出される熱放射光の強度の積分値を採用することも可能である。 As the detection result of the infrared detector 17 for obtaining the estimated value of the activation rate, the peak value of the intensity of the thermal radiation light detected for each shot of the pulse laser beam can be adopted. In addition, it is possible to adopt an integrated value of the intensity of the heat radiation light detected for each shot.

１μｍより長い波長域の光は、シリコンウエハを透過する。このため、波長が１μｍより長い熱放射光は、アニール対象物３０の深い領域からも外部に放射される。これに対し、波長が１μｍより短い熱放射光は、アニール対象物３０によって吸収されやすいため、深い領域で発生した波長１μｍより短い熱放射光は、アニール対象物３０の外部まで達しにくい。このため、１μｍより短い波長の熱放射光の強度には、主に浅い領域の温度情報が反映される。これに対し、１μｍより長い波長の熱放射光の強度には、浅い領域と深い領域との両方の温度情報が反映される。実施例においては、１μｍより短い波長域の熱放射光が遮光され、１μｍより長い波長域の熱放射光が、赤外線検出器１７で検出される。このため、アニール対象物３０の浅い領域のみならず、深い領域の温度情報を得ることも可能である。 Light having a wavelength region longer than 1 μm is transmitted through the silicon wafer. For this reason, thermal radiation light having a wavelength longer than 1 μm is radiated from the deep region of the annealing object 30 to the outside. On the other hand, heat radiation light having a wavelength shorter than 1 μm is easily absorbed by the annealing object 30, and therefore, heat radiation light having a wavelength shorter than 1 μm generated in a deep region hardly reaches the outside of the annealing object 30. For this reason, temperature information in a shallow region is mainly reflected in the intensity of thermal radiation light having a wavelength shorter than 1 μm. On the other hand, the temperature information of both the shallow region and the deep region is reflected in the intensity of the thermal radiation light having a wavelength longer than 1 μm. In the embodiment, thermal radiation light having a wavelength range shorter than 1 μm is shielded, and thermal radiation light having a wavelength range longer than 1 μm is detected by the infrared detector 17. For this reason, it is possible to obtain temperature information not only in the shallow region of the annealing object 30 but also in the deep region.

アニール対象物３０の深い領域の温度情報が、赤外線検出器１７の検出結果に反映されるため、深い領域に注入されているドーパントの活性化率を推測することが可能である。 Since the temperature information of the deep region of the annealing target 30 is reflected in the detection result of the infrared detector 17, it is possible to estimate the activation rate of the dopant implanted in the deep region.

アニール対象物３０の温度が上昇すると、エネルギバンドギャップが狭くなるため、１μｍよりやや長い波長域の熱放射光もアニール対象物３０を透過しにくくなる。このため、１μｍ近傍の波長域の熱放射光には、アニール対象物３０の浅い領域の温度が大きく反映され、深い領域の温度は反映されにくくなる。全体として、１μｍより長い波長域の熱放射光に、浅い領域の温度が相対的に大きく反映されることになる。 When the temperature of the annealing object 30 is increased, the energy band gap is narrowed, so that the heat radiation light having a wavelength range slightly longer than 1 μm is not easily transmitted through the annealing object 30. For this reason, the temperature of the shallow region of the annealing target 30 is greatly reflected in the heat radiation light in the wavelength region near 1 μm, and the temperature of the deep region is less likely to be reflected. As a whole, the temperature of the shallow region is relatively greatly reflected in the heat radiation in the wavelength region longer than 1 μm.

アニール対象物３０の温度が上昇しても、熱放射光の強度に、深い領域の温度を十分反映させるために、光学フィルタ１５によって、１．５μｍより短い波長の熱放射光をカットすることが好ましく、２μｍより短い波長の熱放射光をカットすることがより好ましい。 Even if the temperature of the annealing object 30 rises, in order to sufficiently reflect the temperature of the deep region in the intensity of the heat radiation light, the heat radiation light having a wavelength shorter than 1.5 μm may be cut by the optical filter 15. Preferably, it is more preferable to cut the heat radiation light having a wavelength shorter than 2 μm.

光学フィルタ１５としてロングパスフィルタを用いる場合に、１．５μｍより短い波長の熱放射光をカットするためには、カットオフ波長を１．５μｍ、またはそれよりも長くすればよい。光学フィルタ１５としてバンドパスフィルタを用いる場合には、短波長側のカットオフ波長を１．５μｍ、またはそれよりも長くすればよい。２μｍより短い波長の熱放射光をカットするためには、カットオフ波長を２μｍ、またはそれよりも長くすればよい。 When a long pass filter is used as the optical filter 15, in order to cut the heat radiation light having a wavelength shorter than 1.5 μm, the cut-off wavelength may be 1.5 μm or longer. When a bandpass filter is used as the optical filter 15, the cut-off wavelength on the short wavelength side may be set to 1.5 μm or longer. In order to cut the heat radiation light having a wavelength shorter than 2 μm, the cut-off wavelength may be set to 2 μm or longer.

ロングパスフィルタのカットオフ波長、またはバンドパスフィルタの短波長側のカットオフ波長を長くし過ぎると、熱放射光のほとんどの成分が、光学フィルタ１５によってカットされてしまう。赤外線検出器１７に入射する熱放射光の強度を保つために、カットオフ波長は２．５μｍ、またはそれよりも短くすることが好ましい。 If the cut-off wavelength of the long-pass filter or the cut-off wavelength on the short-wavelength side of the band-pass filter is too long, most components of the heat radiation light are cut by the optical filter 15. In order to maintain the intensity of the heat radiation light incident on the infrared detector 17, it is preferable to set the cutoff wavelength to 2.5 μm or shorter.

バンドパスフィルタの長波長側のカットオフ波長は、３μｍ以上にすることが好ましい。約３μｍ以上の波長の熱放射光は、アニール対象物３０から赤外線検出器１７までの経路に配置されているレンズ１３、１６等の光学素子によって吸収されてしまう。従って、バンドパスフィルタの長波長側のカットオフ波長を３μｍより長くすると、検出すべき波長域の熱放射光の透過率を高く維持することができる。言い換えると信号強度の低下を抑制することができる。 The cut-off wavelength on the long wavelength side of the bandpass filter is preferably 3 μm or more. Thermal radiation light having a wavelength of about 3 μm or more is absorbed by optical elements such as lenses 13 and 16 arranged in the path from the annealing object 30 to the infrared detector 17. Therefore, if the cutoff wavelength on the long wavelength side of the bandpass filter is longer than 3 μm, the transmittance of the heat radiation light in the wavelength region to be detected can be kept high. In other words, a decrease in signal intensity can be suppressed.

図２に、実施例によるレーザアニール装置を用いて製造されるＩＧＢＴの断面図を示す。ＩＧＢＴは、ｎ型のシリコン基板４０の表面に、ｐ型のベース領域４１、ｎ型のエミッタ領域４２、ゲート電極４３、ゲート絶縁膜４４、エミッタ電極４５が配置される。ゲート−エミッタ間の電圧で、電流のオンオフ制御を行うことができる。 FIG. 2 is a cross-sectional view of an IGBT manufactured using the laser annealing apparatus according to the embodiment. In the IGBT, a p-type base region 41, an n-type emitter region 42, a gate electrode 43, a gate insulating film 44, and an emitter electrode 45 are disposed on the surface of an n-type silicon substrate 40. Current on / off control can be performed by the voltage between the gate and the emitter.

シリコン基板４０の反対側の面に、ｐ型のコレクタ層４６が形成されている。コレクタ層４６より深い領域にｎ型のバッファ層４７が形成されている。コレクタ層４６及びバッファ層４７は、それぞれ不純物として、例えばボロン及びリンをイオン注入により注入し、活性化アニールを行うことにより形成される。この活性化アニールに、図１に示したレーザアニール装置が用いられる。コレクタ電極４８が、活性化アニールの後に、コレクタ層４６の表面に形成される。 A p-type collector layer 46 is formed on the opposite surface of the silicon substrate 40. An n-type buffer layer 47 is formed in a region deeper than the collector layer 46. The collector layer 46 and the buffer layer 47 are formed by implanting boron and phosphorus, for example, as impurities, respectively, by ion implantation, and performing activation annealing. The laser annealing apparatus shown in FIG. 1 is used for this activation annealing. A collector electrode 48 is formed on the surface of the collector layer 46 after activation annealing.

図３に、アニール対象物３０にパルスレーザビームを１ショット入射したときのパルスレーザビームの波形、及び赤外線検出器１７からの出力信号波形の測定結果を示す。横軸は経過時間を単位「μｓ」で表し、縦軸は信号強度を表す。実線ａがパルスレーザビームの波形を示し、実線ｂが、赤外線検出器１７からの出力信号波形を示す。赤外線検出器１７の出力信号の強度は、アニール対象物３０からの熱放射光の強度に対応する。 FIG. 3 shows the measurement result of the waveform of the pulse laser beam when the pulse laser beam is incident on the annealing object 30 and the waveform of the output signal from the infrared detector 17. The horizontal axis represents elapsed time in the unit “μs”, and the vertical axis represents signal intensity. A solid line a indicates the waveform of the pulse laser beam, and a solid line b indicates the output signal waveform from the infrared detector 17. The intensity of the output signal of the infrared detector 17 corresponds to the intensity of the heat radiation light from the annealing object 30.

パルスレーザビームが立ち上がった直後は、アニール対象物３０の温度の上昇が十分ではないため、熱放射光の強度が赤外線検出器１７の検出限界以下である。パルスレーザビームが立ち上がってから約１０μｓ経過した時点から、赤外線検出器１７の出力信号強度が増加し始める。温度シミュレーションの結果から、このときのアニール対象物３０の表面温度は約８００℃であった。アニール対象物３０の表面温度が８００℃以上になると、熱放射光の強度を計測することが可能になる。なお、熱放射光の強度が計測可能になる表面温度は、赤外線検出器１７の感度や、アニール対象物３０から赤外線検出器１７に達するまでの経路での熱放射光の減衰量に依存する。 Immediately after the pulse laser beam rises, the temperature of the annealing object 30 is not sufficiently increased, so that the intensity of the heat radiation light is below the detection limit of the infrared detector 17. The output signal intensity of the infrared detector 17 starts to increase from about 10 μs after the pulse laser beam rises. From the result of the temperature simulation, the surface temperature of the annealing object 30 at this time was about 800 ° C. When the surface temperature of the annealing target 30 is 800 ° C. or higher, the intensity of the heat radiation light can be measured. The surface temperature at which the intensity of the thermal radiation light can be measured depends on the sensitivity of the infrared detector 17 and the attenuation amount of the thermal radiation light in the path from the annealing object 30 to the infrared detector 17.

パルスレーザビームが立ち下がった時点から、赤外線検出器１７の出力信号強度が低下し始める。これは、アニール対象物３０の温度が低下し始めたことを意味する。 From the time when the pulse laser beam falls, the output signal intensity of the infrared detector 17 starts to decrease. This means that the temperature of the annealing object 30 has started to decrease.

レーザ光源１０から出力されるパルスレーザビームのパルスエネルギ密度を最大定格値に設定した条件でアニールを行なった時に、赤外線検出器１７の信号強度が飽和しないように、赤外線検出器１７の受光面における熱放射光の強度を調整することが好ましい。この調整には、例えば反射型ニュートラルデンシティフィルタを用いることができる。 When annealing is performed under the condition that the pulse energy density of the pulse laser beam output from the laser light source 10 is set to the maximum rated value, the signal intensity of the infrared detector 17 is not saturated on the light receiving surface of the infrared detector 17. It is preferable to adjust the intensity of the heat radiation light. For this adjustment, for example, a reflective neutral density filter can be used.

次に、活性化アニールを行って、熱放射光の強度と活性化率とを計測した評価実験の結果について説明する。アニール対象物３０（図１）として、リンがイオン注入されたシリコンウエハを用いた。レーザ光源１０として、発振波長８０８ｎｍのレーザダイオードを用いた。アニール対象物３０の表面におけるビームスポットは、長さ２．５ｍｍ、幅０．２５ｍｍの長尺形状である。このビームスポットを、幅方向にオーバラップ率６７％で移動させて主走査を行い、その後長手方向にオーバラップ率５０％で移動させて副走査を行う。主走査と副走査とを繰り返して、アニール対象物３０の表面のほぼ全域のアニールを行った。 Next, the results of an evaluation experiment in which activation annealing is performed to measure the intensity of thermal radiation and the activation rate will be described. As the annealing object 30 (FIG. 1), a silicon wafer into which phosphorus was ion-implanted was used. As the laser light source 10, a laser diode having an oscillation wavelength of 808 nm was used. The beam spot on the surface of the annealing target 30 has a long shape with a length of 2.5 mm and a width of 0.25 mm. The beam spot is moved in the width direction at an overlap rate of 67% to perform main scanning, and then moved in the longitudinal direction at an overlap rate of 50% to perform sub-scanning. The main scanning and the sub scanning were repeated, and the annealing of the entire surface of the annealing target 30 was performed.

図４〜図７に、評価実験の結果を示す。図４及び図５は、熱放射光のピーク強度と、リンの活性化率との関係を示す。図６及び図７は、熱放射光の強度の積分値と、リンの活性化率との関係と示す。 4 to 7 show the results of the evaluation experiment. 4 and 5 show the relationship between the peak intensity of thermal radiation and the activation rate of phosphorus. 6 and 7 show the relationship between the integrated value of the intensity of the thermal radiation and the activation rate of phosphorus.

図４及び図５の横軸は、熱放射光のピーク強度を、赤外線検出器１７からの出力信号の単位「Ｖ」で表し、縦軸は、リンの活性化率を単位「％」で表す。図４及び図５の丸記号及び四角記号は、それぞれパルス幅２０μｓ及び１５μｓの条件でアニールを行ったときの活性化率を示す。図４及び図５の評価実験で用いたアニール対象物３０は、それぞれ加速エネルギ３ＭｅＶ及び２ＭｅＶでリンがイオン注入されたシリコンウエハである。リンのドーズ量は、図４及び図５のいずれの評価実験においても、５×１０^１２ｃｍ^−２である。 4 and 5, the horizontal axis represents the peak intensity of the thermal radiation light in the unit “V” of the output signal from the infrared detector 17, and the vertical axis represents the phosphorus activation rate in the unit “%”. . The circle symbols and square symbols in FIGS. 4 and 5 indicate the activation rates when annealing is performed under conditions of pulse widths of 20 μs and 15 μs, respectively. The annealing object 30 used in the evaluation experiments of FIGS. 4 and 5 is a silicon wafer into which phosphorus is ion-implanted with acceleration energy of 3 MeV and 2 MeV, respectively. The dose amount of phosphorus is 5 × 10 ¹² cm ⁻² in any of the evaluation experiments of FIGS.

加速エネルギが３ＭｅＶの条件でリンをイオン注入した場合、深さ約２μｍで不純物濃度がピークを示し、深さ約４μｍまで不純物濃度分布の裾野が延びる。加速エネルギが２ＭｅＶの条件でリンをイオン注入した場合、深さ１．６〜１．８μｍで不純物濃度がピークを示し、深さ約３μｍまで不純物濃度分布の裾野が延びる。 When phosphorus is ion-implanted under the condition of acceleration energy of 3 MeV, the impurity concentration shows a peak at a depth of about 2 μm, and the bottom of the impurity concentration distribution extends to a depth of about 4 μm. When phosphorus is ion-implanted under the condition of acceleration energy of 2 MeV, the impurity concentration shows a peak at a depth of 1.6 to 1.8 μm, and the base of the impurity concentration distribution extends to a depth of about 3 μm.

図４及び図５から、熱放射光のピーク強度が大きくなるに従って、活性化率が高くなっていることがわかる。このため、熱放射光のピーク強度と活性化率との対応関係を参照することにより、熱放射光のピーク強度から活性化率の推定値を求めることができる。本実施例においては、図１に示した活性化率換算データ２２が、熱放射光のピーク強度と活性化率との対応関係を含む。この対応関係は、パルス幅、イオン注入の加速エネルギ、及びドーパントの種類ごとに規定される。活性化率換算データ２２は、熱放射光のピーク強度から活性化率の推定値を算出する関数式で表してもよいし、数値テーブルで表してもよい。 4 and 5 that the activation rate increases as the peak intensity of the heat radiation increases. For this reason, the estimated value of the activation rate can be obtained from the peak intensity of the thermal radiation light by referring to the correspondence relationship between the peak intensity of the thermal radiation light and the activation rate. In the present embodiment, the activation rate conversion data 22 shown in FIG. 1 includes the correspondence between the peak intensity of the thermal radiation and the activation rate. This correspondence is defined for each pulse width, ion implantation acceleration energy, and dopant type. The activation rate conversion data 22 may be expressed by a functional expression that calculates an estimated value of the activation rate from the peak intensity of the heat radiation light, or may be expressed by a numerical table.

本実施例では、制御装置２０は、パルスレーザビームの１ショットごとに、熱放射光のピーク強度を検出する。このピーク強度と、活性化率換算データ２２とに基づいて、活性化率の推定値を算出する。 In the present embodiment, the control device 20 detects the peak intensity of the thermal radiation light for each shot of the pulse laser beam. Based on this peak intensity and the activation rate conversion data 22, an estimated value of the activation rate is calculated.

図６及び図７の横軸は、熱放射光の強度の積分値を、赤外線検出器１７からの出力信号強度の積分値の単位「μＶｓ」で表し、縦軸は、リンの活性化率を単位「％」で表す。積分範囲は、パルスレーザビームの１ショットに相当する。図６及び図７の丸記号及び四角記号は、それぞれパルス幅２０μｓ及び１５μｓの条件でアニールを行ったときの活性化率を示す。図６及び図７の評価実験で用いたアニール対象物３０は、それぞれ加速エネルギ３ＭｅＶ及び２ＭｅＶでリンがイオン注入されたシリコンウエハである。リンのドーズ量は、図６及び図７のいずれの評価実験においても、５×１０^１２ｃｍ^−２である。 The horizontal axis of FIGS. 6 and 7 represents the integrated value of the intensity of the thermal radiation light in the unit “μVs” of the integrated value of the output signal intensity from the infrared detector 17, and the vertical axis represents the activation rate of phosphorus. Expressed in units of “%”. The integration range corresponds to one shot of the pulse laser beam. The circle symbols and square symbols in FIGS. 6 and 7 indicate the activation rates when annealing is performed under conditions of pulse widths of 20 μs and 15 μs, respectively. The annealing object 30 used in the evaluation experiments of FIGS. 6 and 7 is a silicon wafer into which phosphorus is ion-implanted with acceleration energy of 3 MeV and 2 MeV, respectively. The dose amount of phosphorus is 5 × 10 ¹² cm ⁻² in any of the evaluation experiments of FIG. 6 and FIG.

図６及び図７から、熱放射光の強度の積分値が大きくなるに従って、活性化率が高くなっていることがわかる。このため、熱放射光の強度の積分値と活性化率との対応関係を参照することにより、熱放射光の強度の積分値から活性化率の推定値を求めることができる。本実施例の変形例においては、図１に示した活性化率換算データ２２が、熱放射光の強度の積分値と活性化率との対応関係を含む。この対応関係は、パルス幅、イオン注入の加速エネルギ、及びドーパントの種類ごとに規定される。 6 and 7 that the activation rate increases as the integrated value of the intensity of the heat radiation light increases. For this reason, the estimated value of the activation rate can be obtained from the integrated value of the intensity of the thermal radiation light by referring to the correspondence relationship between the integral value of the intensity of the thermal radiation light and the activation rate. In the modification of the present embodiment, the activation rate conversion data 22 shown in FIG. 1 includes the correspondence between the integrated value of the intensity of thermal radiation and the activation rate. This correspondence is defined for each pulse width, ion implantation acceleration energy, and dopant type.

本実施例の変形例では、制御装置２０は、パルスレーザビームの１ショットごとに、熱放射光の強度の積分値を算出する。この積分値と、活性化率換算データ２２とに基づいて、活性化率の推定値を算出する。 In a modification of the present embodiment, the control device 20 calculates an integrated value of the intensity of the thermal radiation light for each shot of the pulse laser beam. Based on the integrated value and the activation rate conversion data 22, an estimated value of the activation rate is calculated.

次に、図８及び図９を参照して、他の実施例について説明する。以下、図１〜図７に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成について説明を省略する。図１〜図７に示した実施例では、パルスレーザビームのパルス幅が固定であった。図８及び図９に示した実施例では、熱放射光の強度に基づいて、パルス幅がパルスレーザビームのショットごとに調整される。 Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. Hereinafter, differences from the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 will be described, and description of common configurations will be omitted. 1 to 7, the pulse width of the pulse laser beam is fixed. In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the pulse width is adjusted for each shot of the pulse laser beam based on the intensity of the thermal radiation light.

図８に、パルスレーザビームの１ショットの波形、及び赤外線検出器１７からの出力信号の時間変化の一例を示す。赤外線検出器１７からの出力信号の強度は、熱放射光の強度に対応するため、熱放射光の強度と言い換えることができる。 FIG. 8 shows an example of the waveform of one shot of the pulse laser beam and the time change of the output signal from the infrared detector 17. Since the intensity of the output signal from the infrared detector 17 corresponds to the intensity of the thermal radiation, it can be rephrased as the intensity of the thermal radiation.

パルスレーザビームのレーザパルスｃ１、ｃ２、ｃ３を、それぞれ太い実線、細い実線、及び破線で表す。レーザパルスｃ１、ｃ２、ｃ３の立ち上がり時刻をｔ１で表す。レーザパルスｃ１、ｃ２、ｃ３がアニール対象物３０に入射したときの熱放射光の強度ｄ１、ｄ２、ｄ３の時間変化を、それぞれ太い実線、細い実線、及び破線で表す。 Laser pulses c1, c2, and c3 of the pulse laser beam are represented by a thick solid line, a thin solid line, and a broken line, respectively. The rising times of the laser pulses c1, c2, and c3 are represented by t1. The time changes of the intensities d1, d2, and d3 of the thermal radiation when the laser pulses c1, c2, and c3 are incident on the annealing object 30 are represented by thick solid lines, thin solid lines, and broken lines, respectively.

レーザパルスの強度が同一であっても、種々の要因によって温度の上昇の程度にばらつきが生じる。例えば、レーザパルスの入射開始時点で、既にアニール対象物３０が予熱されている場合がある。一例として、レーザアニール時にレーザビームの走査が進むに従って、予熱が進む。アニール対象物３０が予熱されている場合、熱放射光の強度ｄ１は、時刻ｔ１の直後から、アニール対象物３０の温度の上昇に伴って徐々に強くなる。 Even if the intensity of the laser pulse is the same, the degree of temperature rise varies due to various factors. For example, the annealing object 30 may already be preheated at the start of laser pulse incidence. As an example, preheating advances as laser beam scanning advances during laser annealing. When the annealing object 30 is preheated, the intensity d1 of the heat radiation light gradually increases as the temperature of the annealing object 30 increases immediately after the time t1.

アニール対象物３０のレーザ入射面とは反対側に、金属パターンが形成されている場合がある。金属パターンが形成されている領域は、金属パターンが形成されていない領域よりも大きな熱容量を有する。このため、金属パターンが形成されている領域は、金属パターンが形成されていない領域より温度が上昇し難い。その結果、金属パターンが形成されている領域における熱放射光の強度ｄ３は、金属パターンが形成されていない領域における熱放射光の強度ｄ２よりも緩やかに上昇する。 A metal pattern may be formed on the opposite side of the annealing object 30 from the laser incident surface. The region where the metal pattern is formed has a larger heat capacity than the region where the metal pattern is not formed. For this reason, the region where the metal pattern is formed is less likely to rise in temperature than the region where the metal pattern is not formed. As a result, the intensity d3 of the heat radiation light in the region where the metal pattern is formed rises more slowly than the intensity d2 of the heat radiation light in the region where the metal pattern is not formed.

制御装置２０（図１）は、パルスレーザビームの入射を停止させる契機となる閾値Ｔｈを記憶している。制御装置２０は、熱放射光の強度が閾値Ｔｈに達したことを検知すると、レーザ光源１０の発振を停止させる。熱放射光の強度ｄ１、ｄ２、ｄ３が閾値Ｔｈに達する時刻を、それぞれｔ２、ｔ３、ｔ４で表す。レーザパルスｃ１、ｃ２、ｃ３は、それぞれ時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４で立ち下がる。このため、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４の後に、それぞれ熱放射光の強度ｄ１、ｄ２、ｄ３が徐々に低下する。 The control device 20 (FIG. 1) stores a threshold value Th that triggers the stop of the incidence of the pulse laser beam. When the control device 20 detects that the intensity of the thermal radiation light has reached the threshold Th, the control device 20 stops the oscillation of the laser light source 10. The times at which the intensities d1, d2, and d3 of the thermal radiation light reach the threshold Th are represented by t2, t3, and t4, respectively. Laser pulses c1, c2, and c3 fall at times t2, t3, and t4, respectively. For this reason, after the times t2, t3, and t4, the intensities d1, d2, and d3 of the heat radiation light gradually decrease.

図９に、本実施例によるレーザアニール装置を用いたアニール方法のフローチャートを示す。ステップＳＡ１において、制御装置２０（図１）がレーザ光源１０に発振開始を指令する。これにより、パルスレーザビームのパルスが立ち上がる。ステップＳＡ２において、発振が正常であるか否かを判定する。例えば、レーザ光源１０のドライバ回路の動作、駆動電流の大きさ、アニール対象物３０からの反射光の強度等を観測することにより発振の正常性を判定することができる。 FIG. 9 shows a flowchart of an annealing method using the laser annealing apparatus according to this embodiment. In step SA1, the control device 20 (FIG. 1) instructs the laser light source 10 to start oscillation. Thereby, the pulse of the pulse laser beam rises. In step SA2, it is determined whether or not the oscillation is normal. For example, the normality of oscillation can be determined by observing the operation of the driver circuit of the laser light source 10, the magnitude of the drive current, the intensity of reflected light from the annealing target 30, and the like.

発振の正常性が確認されなかった場合には、アニール処理を終了する。発振の正常性が確認された場合には、ステップＳＡ３において、パルスの立ち上がり時点からの経過時間が、パルス幅の定格上限値に達したか否かを判定する。パルス幅の定格上限値は、アニール処理時のパルスの繰り返し周波数の設定値と、レーザダイオード及びドライバ回路の定格上限値とに基づいて決まる。 If the normality of oscillation is not confirmed, the annealing process is terminated. If the normality of oscillation is confirmed, it is determined in step SA3 whether the elapsed time from the rising edge of the pulse has reached the rated upper limit value of the pulse width. The rated upper limit value of the pulse width is determined based on the set value of the pulse repetition frequency during the annealing process and the rated upper limit values of the laser diode and the driver circuit.

経過時間がパルス幅の定格上限値に達した場合、ステップＳＡ５において発振を停止させる。経過時間がパルス幅の定格上限値に達していない場合には、ステップＳＡ４において、熱放射光の強度が閾値Ｔｈ（図８）に達したか否かを判定する。 When the elapsed time reaches the rated upper limit value of the pulse width, the oscillation is stopped in step SA5. If the elapsed time has not reached the rated upper limit value of the pulse width, it is determined in step SA4 whether the intensity of the heat radiation light has reached the threshold Th (FIG. 8).

熱放射光の強度が閾値Ｔｈに達した場合には、ステップＳＡ５において発振を停止させる。熱放射光の強度が閾値Ｔｈに達していない場合には、ステップＳＡ３に戻る。すなわち、パルスの立ち上がりからの経過時間がパルス幅の定格上限値に達した場合、または熱放射光の強度が閾値Ｔｈに達した場合に、発振を停止させる。 When the intensity of the heat radiation light reaches the threshold value Th, the oscillation is stopped in step SA5. When the intensity of the heat radiation light does not reach the threshold Th, the process returns to Step SA3. That is, the oscillation is stopped when the elapsed time from the rising edge of the pulse reaches the rated upper limit value of the pulse width or when the intensity of the heat radiation light reaches the threshold Th.

ステップＳＡ５で発振を停止させた後、ステップＳＡ６において、アニール対象物３０の表面の全域へのパルスレーザビームを入射が完了したか否かを判定する。全域へのパルスレーザビームの入射が完了した場合には、アニール処理を終了する。全域へのパルスレーザビームの入射が完了していない場合には、ステップＳＡ１に戻って、設定された繰り返し周波数で次の発振を開始させる。 After stopping the oscillation in step SA5, it is determined in step SA6 whether or not the incidence of the pulse laser beam on the entire surface of the annealing target 30 has been completed. When the pulse laser beam is incident on the entire area, the annealing process is terminated. If the pulse laser beam has not been incident on the entire region, the process returns to step SA1 to start the next oscillation at the set repetition frequency.

次に、図８及び図９に示した実施例の優れた効果について説明する。アニール対象物３０の予熱の程度、金属パターンの有無等の条件が異なる場合に、パルス幅一定でレーザアニールを行うと、これらの条件の相違によって熱放射光のピーク強度がばらついたデータが得られる。すなわち、アニール対象物３０の面内の場所によって、活性化率にばらつきが生じている。 Next, the excellent effect of the embodiment shown in FIGS. 8 and 9 will be described. When laser annealing is performed with a constant pulse width when conditions such as the degree of preheating of the annealing target 30 and the presence / absence of a metal pattern are different, data in which the peak intensity of thermal radiation varies due to the difference in these conditions is obtained. . That is, the activation rate varies depending on the location within the surface of the annealing target 30.

図８に示した実施例では、熱放射光のピーク強度が閾値に達した時点で、レーザパルスが立ち下がる。このため、熱放射光のピーク強度のばらつきを抑制することができる。その結果、活性化率のばらつきも抑制される。 In the embodiment shown in FIG. 8, the laser pulse falls when the peak intensity of the thermal radiation reaches a threshold value. For this reason, the dispersion | variation in the peak intensity of thermal radiation light can be suppressed. As a result, variation in activation rate is also suppressed.

次に、図１０〜図１２を参照して、さらに他の実施例について説明する。以下、図１〜図７に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。 Next, still another embodiment will be described with reference to FIGS. Hereinafter, differences from the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 will be described, and description of common configurations will be omitted.

図１０に、本実施例によるレーザアニール装置の概略図を示す。このレーザアニール装置は、第１のレーザ光源５１、及び第２のレーザ光源６１を有する。第１のレーザ光源５１には、レーザダイオードが用いられる。第１のレーザ光源５１は、例えば波長８０８ｎｍのパルスレーザビームを出力する。第２のレーザ光源６１は、固体レーザ発振器６１Ａ及び６１Ｂで構成される。固体レーザ発振器６１Ａ及び６１Ｂは、緑色域の波長を有するパルスレーザビームを出力する。固体レーザ発振器６１Ａ及び６１Ｂには、例えば２次高調波を出力するＮｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザ等が用いられる。 FIG. 10 shows a schematic diagram of a laser annealing apparatus according to the present embodiment. This laser annealing apparatus has a first laser light source 51 and a second laser light source 61. A laser diode is used for the first laser light source 51. The first laser light source 51 outputs a pulse laser beam having a wavelength of 808 nm, for example. The second laser light source 61 includes solid laser oscillators 61A and 61B. The solid-state laser oscillators 61A and 61B output a pulsed laser beam having a green wavelength. As the solid-state laser oscillators 61A and 61B, for example, an Nd: YAG laser, an Nd: YLF laser, an Nd: YVO ₄ laser, or the like that outputs a second harmonic is used.

第１のレーザ光源５１から出力されたパルスレーザビーム、及び第２のレーザ光源６１から出力されたパルスレーザビームが、伝搬光学系５７を経由して、アニール対象物３０に入射する。第１のレーザ光源５１から出力されたパルスレーザビームと、第２のレーザ光源６１から出力されたパルスレーザビームとは、アニール対象物３０の表面の同一の領域に入射する。アニール対象物３０はステージ３１に保持されている。 The pulse laser beam output from the first laser light source 51 and the pulse laser beam output from the second laser light source 61 are incident on the annealing object 30 via the propagation optical system 57. The pulse laser beam output from the first laser light source 51 and the pulse laser beam output from the second laser light source 61 are incident on the same region on the surface of the annealing object 30. The annealing object 30 is held on the stage 31.

次に、伝搬光学系５７の構成及び作用について説明する。第１のレーザ光源５１から出力されたパルスレーザビームが、アッテネータ５２、ビームエキスパンダ５３、ビームホモジナイザ５４、ダイクロイックミラー５５、及びコンデンサレンズ５６を経由して、アニール対象物３０に入射する。 Next, the configuration and operation of the propagation optical system 57 will be described. The pulse laser beam output from the first laser light source 51 is incident on the annealing object 30 via the attenuator 52, the beam expander 53, the beam homogenizer 54, the dichroic mirror 55, and the condenser lens 56.

一方の固体レーザ発振器６１Ａから出力されたパルスレーザビームが、アッテネータ６２Ａ及びビームエキスパンダ６３Ａを経由して、ビームスプリッタ６５に入射する。他方の固体レーザ発振器６１Ｂから出力されたパルスレーザビームが、アッテネータ６２Ｂ、ビームエキスパンダ６３Ｂ、及びミラー６４を経由して、ビームスプリッタ６５に入射する。２つの固体レーザ発振器６１Ａ、６１Ｂから出力されたパルスレーザビームが、ビームスプリッタ６５で合流し、共通の経路に沿って伝搬する。 The pulse laser beam output from one solid-state laser oscillator 61A enters the beam splitter 65 via the attenuator 62A and the beam expander 63A. The pulse laser beam output from the other solid-state laser oscillator 61B enters the beam splitter 65 via the attenuator 62B, the beam expander 63B, and the mirror 64. The pulse laser beams output from the two solid-state laser oscillators 61A and 61B are merged by the beam splitter 65 and propagate along a common path.

ビームスプリッタ６５で１本の経路に合流したパルスレーザビームは、ビームホモジナイザ６６、ダイクロイックミラー６７、ダイクロイックミラー５５、及びコンデンサレンズ５６を経由して、アニール対象物３０に入射する。 The pulse laser beam merged into one path by the beam splitter 65 enters the annealing object 30 via the beam homogenizer 66, the dichroic mirror 67, the dichroic mirror 55, and the condenser lens 56.

ダイクロイックミラー５５は、８００ｎｍの波長域の光を反射し、その他の波長域の光を透過させる。ダイクロイックミラー６７は、緑色の波長域の光を反射し、その他の波長域の光を透過させる。制御装置２０が、第１のレーザ光源５１、第２のレーザ光源６１、及びステージ３１を制御する。 The dichroic mirror 55 reflects light in the wavelength region of 800 nm and transmits light in other wavelength regions. The dichroic mirror 67 reflects light in the green wavelength range and transmits light in other wavelength ranges. The control device 20 controls the first laser light source 51, the second laser light source 61, and the stage 31.

アニール対象物３０からの熱放射光が、コンデンサレンズ５６、ダイクロイックミラー５５及び６７を透過して、検出系７０に入射する。さらに、検出系７０から出力された測定用の光が、ダイクロイックミラー６７、５５を透過し、レンズ５６で収束されてアニール対象物３０に入射する。アニール対象物３０からの反射光が、同一の経路を逆方向に辿って検出系７０に入射する。 Thermal radiation light from the annealing target 30 passes through the condenser lens 56 and the dichroic mirrors 55 and 67 and enters the detection system 70. Further, the measurement light output from the detection system 70 passes through the dichroic mirrors 67 and 55, is converged by the lens 56, and enters the annealing object 30. Reflected light from the annealing target 30 follows the same path in the reverse direction and enters the detection system 70.

第１のレーザ光源５１から出力されたパルスレーザビームは、主としてアニール対象物３０の深い領域を加熱する。これにより、深い領域のドーパントが活性化する。 The pulse laser beam output from the first laser light source 51 mainly heats a deep region of the annealing object 30. Thereby, the dopant in the deep region is activated.

第２のレーザ光源６１の２つの固体レーザ発振器６１Ａ、６１Ｂから出力されるパルスレーザビームのパルス幅は、１００ｎｓ程度である。すなわち、第１のレーザ光源５１から出力されるパルスレーザビームのパルス幅の１／１００より短い。また、固体レーザ発振器６１Ａ、６１Ｂから出力されるパルスレーザビームのピーク強度は、第１のレーザ光源５１から出力されるパルスレーザビームのピーク強度よりも十分大きい。第２のレーザ光源６１から出力された短パルスかつ高強度のパルスレーザビームは、アニール対象物３０の表層部を溶融させる。溶融した表層部が再結晶化するときに、ドーパントが活性化する。第２のレーザ光源６１は、相対的に浅い領域のドーパントの活性化に用いられる。 The pulse width of the pulse laser beam output from the two solid-state laser oscillators 61A and 61B of the second laser light source 61 is about 100 ns. That is, it is shorter than 1/100 of the pulse width of the pulse laser beam output from the first laser light source 51. Further, the peak intensity of the pulse laser beam output from the solid laser oscillators 61 </ b> A and 61 </ b> B is sufficiently larger than the peak intensity of the pulse laser beam output from the first laser light source 51. The short-pulse and high-intensity pulse laser beam output from the second laser light source 61 melts the surface layer portion of the annealing object 30. The dopant is activated when the molten surface layer is recrystallized. The second laser light source 61 is used to activate a dopant in a relatively shallow region.

図１１に、検出系７０の概略図を示す。全反射ミラー１４、光学フィルタ１５、レンズ１６、及び赤外線検出器１７の構成は、図１に示した実施例の構成と同一である。全反射ミラー１４と光学フィルタ１５との間に、ダイクロイックミラー７１が配置されている。ダイクロイックミラー７１は、１μｍ以上の波長域の光を透過させ、６００ｎｍ以上１μｍ未満の波長域の光を反射する。 FIG. 11 shows a schematic diagram of the detection system 70. The configurations of the total reflection mirror 14, the optical filter 15, the lens 16, and the infrared detector 17 are the same as those of the embodiment shown in FIG. A dichroic mirror 71 is disposed between the total reflection mirror 14 and the optical filter 15. The dichroic mirror 71 transmits light having a wavelength range of 1 μm or more and reflects light having a wavelength range of 600 nm or more and less than 1 μm.

伝搬光学系５７から検出系７０に入射した熱放射光のうち、１μｍ未満の波長域の光は、ダイクロイックミラー７１で反射され、次のダイクロイックミラー７２に入射する。ダイクロイックミラー７２は、８６０ｎｍ以上９４０ｎｍ以下の波長域の光を反射し、波長６３３ｎｍの光を透過させる。ダイクロイックミラー７２で反射した熱放射光は、レンズ７３で収束された後、表面温度検出器７４に入射する。表面温度検出器７４には、例えばアバランシェフォトダイオードを用いることができる。 Of the thermal radiation light that has entered the detection system 70 from the propagation optical system 57, the light in the wavelength region of less than 1 μm is reflected by the dichroic mirror 71 and enters the next dichroic mirror 72. The dichroic mirror 72 reflects light having a wavelength range of 860 nm or more and 940 nm or less and transmits light having a wavelength of 633 nm. The thermal radiation reflected by the dichroic mirror 72 is converged by the lens 73 and then enters the surface temperature detector 74. For the surface temperature detector 74, for example, an avalanche photodiode can be used.

表面温度検出器７４には、短パルスによる短時間の溶融を検出するために、高速応答性が求められる。表面温度検出器７４にアバランシェフォトダイオードを用いることにより、十分な高速応答性を確保することができる。 The surface temperature detector 74 is required to have high-speed responsiveness in order to detect short-time melting due to a short pulse. By using an avalanche photodiode for the surface temperature detector 74, sufficient high-speed response can be ensured.

測定用光源８１が、測定用のレーザビームを出力する。測定用光源８１には、例えばＨｅＮｅレーザ発振器を用いることができる。ＨｅＮｅレーザ発振器の出力波長は約６３３ｎｍである。測定用光源８１から出力されたレーザビームが１／２波長板８０を透過した後、ビームスプリッタ７７で分岐される。 The measurement light source 81 outputs a measurement laser beam. For example, a HeNe laser oscillator can be used as the measurement light source 81. The output wavelength of the HeNe laser oscillator is about 633 nm. The laser beam output from the measurement light source 81 passes through the half-wave plate 80 and is branched by the beam splitter 77.

ビームスプリッタ７７を直進したレーザビームは、参照光検出器８２に入射する。ビームスプリッタ７７で反射したレーザビームは、１／４波長板７６、全反射ミラー７５、ダイクロイックミラー７２、７１、及び全反射ミラー１４を経由して、伝搬光学系５７に入射する。 The laser beam that has traveled straight through the beam splitter 77 is incident on the reference light detector 82. The laser beam reflected by the beam splitter 77 enters the propagation optical system 57 via the quarter-wave plate 76, the total reflection mirror 75, the dichroic mirrors 72 and 71, and the total reflection mirror 14.

アニール対象物３０（図１）で反射したレーザビームが、同一の経路を逆方向に辿り、ビームスプリッタ７７に入射する。測定用のレーザビームは、往路と復路で１／４波長板７６を２回通過しているため、反射レーザビームはビームスプリッタ７７を直進する。その後、レンズ７８で収束され、反射光検出器７９に入射する。 The laser beam reflected by the annealing object 30 (FIG. 1) follows the same path in the opposite direction and enters the beam splitter 77. Since the measurement laser beam passes through the quarter-wave plate 76 twice in the forward path and the return path, the reflected laser beam travels straight through the beam splitter 77. Thereafter, the light is converged by the lens 78 and enters the reflected light detector 79.

赤外線検出器１７、表面温度検出器７４、反射光検出器７９、及び参照光検出器８２の検出結果が、制御装置２０に入力される。制御装置２０は、表面温度検出器７４の検出結果から、アニール対象物３０の溶融した表層部の温度を求める。さらに、制御装置２０は、反射光検出器７９及び参照光検出器８２の検出結果から、アニール対象物３０の表面の反射率を算出する。アニール対象物３０の表層部が溶融すると、反射率が高くなるため、反射率の算出結果から、溶融時間を算出することができる。溶融していた時間に基づいて、溶融した部分の深さを算出することができる。なお、測定用の光の強度が一定である場合には、反射光検出器７９の検出結果のみから、アニール対象物３０が溶融しているか否かを判定することができる。 Detection results of the infrared detector 17, the surface temperature detector 74, the reflected light detector 79, and the reference light detector 82 are input to the control device 20. The control device 20 obtains the temperature of the melted surface layer portion of the annealing object 30 from the detection result of the surface temperature detector 74. Further, the control device 20 calculates the reflectance of the surface of the annealing target 30 from the detection results of the reflected light detector 79 and the reference light detector 82. When the surface layer portion of the annealing target 30 is melted, the reflectance is increased, and therefore the melting time can be calculated from the reflectance calculation result. Based on the melted time, the depth of the melted portion can be calculated. When the intensity of the measurement light is constant, it can be determined whether or not the annealing object 30 is melted based only on the detection result of the reflected light detector 79.

図１２に、本実施例によるレーザアニール装置を用いたアニール方法のフローチャートを示す。ステップＳＢ１において、アニール対象物３０（図１０）にパルスレーザビームの１周期分の照射を行う。「１周期分の照射」の具体的な態様は、アニールの目的によって異なる。例えば、「１周期分の照射」は、第１のレーザ光源５１からのパルスレーザビームの１ショットの入射、第２のレーザ光源６１からのパルスレーザビームの１ショットの入射、第１のレーザ光源５１からのパルスレーザビーム及び第２のレーザ光源６１からのパルスレーザビームの１ショットずつの入射等の態様が含まれる。 FIG. 12 shows a flowchart of an annealing method using the laser annealing apparatus according to this embodiment. In step SB1, the annealing object 30 (FIG. 10) is irradiated with one pulse laser beam. The specific mode of “irradiation for one period” varies depending on the purpose of annealing. For example, “irradiation for one period” includes the incidence of one shot of the pulse laser beam from the first laser light source 51, the incidence of one shot of the pulse laser beam from the second laser light source 61, and the first laser light source. A mode in which the pulse laser beam from 51 and the pulse laser beam from the second laser light source 61 are incident one shot at a time is included.

ステップＳＢ２において、ステップＳＢ１で行われた照射によってアニール対象物３０の表層部が溶融したか否かを判定する。溶融したか否かは、反射光検出器７９からの信号強度が、ある閾値を超え、かつ一定時間以上維持されていた場合に、溶融したと判定される。 In step SB2, it is determined whether or not the surface layer portion of the annealing object 30 is melted by the irradiation performed in step SB1. Whether or not it has melted is determined to have melted when the signal intensity from the reflected light detector 79 exceeds a certain threshold and has been maintained for a certain time or more.

アニール対象物３０の表層部が溶融した場合には、ステップＳＢ３において、表面温度検出器７４からの検出結果、及び反射光検出器７９と参照光検出器８２（図１１）とからの検出結果を、記憶装置２１（図１０）に格納する。アニール対象物３０の表層部が溶融しなかった場合には、ステップＳＢ４において、赤外線検出器１７（図１１）の検出結果を記憶装置２１（図１０）に格納する。 When the surface layer portion of the annealing target 30 is melted, in step SB3, the detection result from the surface temperature detector 74 and the detection result from the reflected light detector 79 and the reference light detector 82 (FIG. 11) are displayed. And stored in the storage device 21 (FIG. 10). If the surface layer portion of the annealing object 30 has not melted, the detection result of the infrared detector 17 (FIG. 11) is stored in the storage device 21 (FIG. 10) in step SB4.

ステップＳＢ３またはＳＢ４の後、ステップＳＢ５において、アニール対象物３０の全域へのパルスレーザビームの入射が完了したか否かを判定する。全域へのパルスレーザビームの入射が完了した場合には、アニール処理を終了する。全域へのパルスレーザビームの入射が完了していない場合には、ステップＳＢ１に戻り、設定されている繰り返し周波数で、次の１周期分の照射を行う。 After step SB3 or SB4, in step SB5, it is determined whether or not the irradiation of the pulse laser beam to the entire area of the annealing object 30 is completed. When the pulse laser beam is incident on the entire area, the annealing process is terminated. If the pulse laser beam has not been incident on the entire region, the process returns to step SB1, and irradiation is performed for the next one cycle at the set repetition frequency.

図１０〜図１２に示した実施例によるレーザアニール装置は、第２のレーザ光源６１により、相対的に浅い領域を溶融させることにより、浅い領域のドーパントを活性化させることができる。さらに、第１のレーザ光源５１により、相対的に深い領域のドーパントを、非溶融状態で活性化させることができる。表層部を溶融させる条件でアニールを行う場合には、検出系７０の検出結果により、溶融した部分の深さを推定することができる。表層部を溶融させない条件でアニールを行う場合には、検出系７０の検出結果により、深い領域の活性化率を推定することができる。 The laser annealing apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 10 to 12 can activate the dopant in the shallow region by melting the relatively shallow region with the second laser light source 61. Furthermore, the first laser light source 51 can activate a dopant in a relatively deep region in an unmelted state. When annealing is performed under conditions for melting the surface layer portion, the depth of the melted portion can be estimated from the detection result of the detection system 70. When annealing is performed under the condition that the surface layer portion is not melted, the activation rate of the deep region can be estimated from the detection result of the detection system 70.

表層部が溶融すると、深い領域からの熱放射光が溶融部分で反射または吸収されてしまう。このため、赤外線検出器１７では、溶融した部分からのみの熱放射光が検出され、溶融部分より深い領域からの熱放射光が検出されない。その結果、赤外線検出器１７の検出結果からは、深い領域の温度情報が得られない。すなわち、赤外線検出器１７の検出結果からは、有意な情報を得ることが困難である。実施例においては、アニール対象物３０の表層部が溶融した場合には、有意な情報を含まない赤外線検出器１７の検出結果が、記憶装置２１に格納されない。 When the surface layer is melted, heat radiation from a deep region is reflected or absorbed by the melted portion. For this reason, in the infrared detector 17, the thermal radiation light from only the melted portion is detected, and the thermal radiation light from the region deeper than the melted portion is not detected. As a result, temperature information in a deep region cannot be obtained from the detection result of the infrared detector 17. That is, it is difficult to obtain significant information from the detection result of the infrared detector 17. In the embodiment, when the surface layer portion of the annealing target 30 is melted, the detection result of the infrared detector 17 that does not include significant information is not stored in the storage device 21.

逆に、アニール対象物３０の表層部が溶融しなかった場合には、溶融深さを算出ための表面温度検出器７４、反射光検出器７９、及び参照光検出器８２の検出結果が記憶装置２１に格納されない。 Conversely, when the surface layer portion of the annealing target 30 has not melted, the detection results of the surface temperature detector 74, the reflected light detector 79, and the reference light detector 82 for calculating the melting depth are stored in the storage device. 21 is not stored.

上述のように、図１０〜図１２に示した実施例では、検出系７０（図１１）で検出されたデータのうち一部のデータのみが記憶装置２１に格納される。すべてのデータを記憶装置２１に格納する場合に比べて、データ量を削減することが可能である。パルスの繰り返し周波数が高くなり、かつ１周期あたりに発生するデータ量が多くなると、データ転送速度がボトルネックになり、すべてのデータを格納できない場合がある。図１０〜図１２に示した実施例においては、有意なデータのみを抽出して記憶装置２１に格納するため、データ転送速度によるボトルネックを回避しやすくなる。 As described above, in the embodiment shown in FIGS. 10 to 12, only a part of the data detected by the detection system 70 (FIG. 11) is stored in the storage device 21. Compared with the case where all data is stored in the storage device 21, the amount of data can be reduced. If the pulse repetition frequency increases and the amount of data generated per period increases, the data transfer rate becomes a bottleneck, and there is a case where all data cannot be stored. In the embodiment shown in FIGS. 10 to 12, since only significant data is extracted and stored in the storage device 21, a bottleneck due to the data transfer rate can be easily avoided.

図１２では、ステップＳＢ４において、赤外線検出器１７の検出結果のみを記憶装置２１に格納したが、さらに、表面温度検出器７４の検出結果を格納してもよい。これにより、相対的に深い領域までの温度情報と、相対的に浅い領域のみの温度情報との両方を保存することができる。 In FIG. 12, only the detection result of the infrared detector 17 is stored in the storage device 21 in step SB4, but the detection result of the surface temperature detector 74 may be stored. Thereby, both the temperature information up to a relatively deep region and the temperature information of only a relatively shallow region can be stored.

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。例えば、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。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

１０レーザ光源
１１均一化光学系
１２ダイクロイックミラー
１３レンズ
１４全反射ミラー
１５光学フィルタ
１６レンズ
１７赤外線検出器
２０制御装置
２１記憶装置
２２活性化率換算データ
２３熱放射光検出値
２５出力装置
３０アニール対象物
３１ステージ
３５熱放射光
４０シリコン基板
４１ベース領域
４２エミッタ領域
４３ゲート電極
４４ゲート絶縁膜
４５エミッタ電極
４６コレクタ層
４７バッファ層
４８コレクタ電極
５１第１のレーザ光源
５２アッテネータ
５３ビームエキスパンダ
５４ビームホモジナイザ
５５ダイクロイックミラー
５６コンデンサレンズ
５７伝搬光学系
６１第２のレーザ光源
６１Ａ、６１Ｂ固体レーザ発振器
６２Ａ、６２Ｂアッテネータ
６３Ａ、６３Ｂビームエキスパンダ
６４ミラー
６５ビームスプリッタ
６６ビームホモジナイザ
６７ダイクロイックミラー
７０検出系
７１、７２ダイクロイックミラー
７３レンズ
７４表面温度検出器
７５全反射ミラー
７６１／４波長板
７７ビームスプリッタ
７８レンズ
７９反射光検出器
８０１／２波長板
８１測定用光源
８２参照光検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser light source 11 Uniform optical system 12 Dichroic mirror 13 Lens 14 Total reflection mirror 15 Optical filter 16 Lens 17 Infrared detector 20 Control device 21 Storage device 22 Activation rate conversion data 23 Thermal radiation detection value 25 Output device 30 Annealing object Object 31 Stage 35 Thermal radiation light 40 Silicon substrate 41 Base region 42 Emitter region 43 Gate electrode 44 Gate insulating film 45 Emitter electrode 46 Collector layer 47 Buffer layer 48 Collector electrode 51 First laser light source 52 Attenuator 53 Beam expander 54 Beam homogenizer 55 Dichroic mirror 56 Condenser lens 57 Propagation optical system 61 Second laser light source 61A, 61B Solid state laser oscillator 62A, 62B Attenuator 63A, 63B Beam expander 64 Mirror 65 B Splitter 66 Beam homogenizer 67 Dichroic mirror 70 Detection system 71, 72 Dichroic mirror 73 Lens 74 Surface temperature detector 75 Total reflection mirror 76 1/4 wavelength plate 77 Beam splitter 78 Lens 79 Reflected light detector 80 1/2 wavelength plate 81 Measurement Light source 82 Reference light detector

Claims

A laser light source for outputting a laser beam;
A stage for holding an object to be annealed at a position where the laser beam output from the laser light source is incident;
An infrared detector that detects thermal radiation from the annealing object held on the stage;
A laser annealing apparatus, comprising: an optical element that is disposed in a path of the thermal radiation light from the annealing object to the infrared detector and does not allow light having a wavelength shorter than 1 μm to enter the infrared detector.

Further, a control storing activation rate conversion data defining a correspondence relationship between the intensity of the thermal radiation detected by the infrared detector and the activation rate of the dopant implanted into the annealing object. Have the equipment,
The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the control device obtains an estimated value of an activation rate based on a detection result of the infrared detector and the activation rate conversion data.

Furthermore, it has an output device,
The laser annealing apparatus according to claim 2, wherein the control device outputs the estimated value to the output device.

The laser beam output from the laser light source is a pulsed laser beam,
The infrared detector detects the intensity of the thermal radiation from the annealing object for each shot of the pulsed laser beam,
The laser annealing apparatus according to claim 2 or 3, wherein the control device obtains an estimated value of the activation rate based on a peak value of the intensity of the thermal radiation light detected by the infrared detector.

The laser beam output from the laser light source is a pulsed laser beam,
The infrared detector detects the intensity of the thermal radiation from the annealing object for each shot of the pulsed laser beam,
The laser annealing apparatus according to claim 2 or 3, wherein the control device obtains an estimated value of the activation rate based on an integrated value of the intensity of the thermal radiation light detected by the infrared detector.

The laser beam output from the laser light source is a pulsed laser beam,
The infrared detector detects the intensity of the thermal radiation from the annealing object for each shot of the pulsed laser beam,
The controller is
Stores a threshold value that triggers the stop of the incidence of the pulse laser beam,
The laser annealing apparatus according to claim 2 or 3, wherein when the intensity of the thermal radiation light exceeds the threshold value, output from the laser light source is stopped.

further,
A surface temperature detector for detecting the thermal radiation from the surface of the annealing object;
A measurement light source for making measurement light incident on the annealing object;
A reflected light detector for detecting reflected light from the annealing object of the measurement light output from the measurement light source;
The controller is
For each period of the pulse laser beam output from the laser light source, it is determined whether or not the surface layer portion of the annealing target has melted based on the intensity of the reflected light detected by the reflected light detector The laser annealing apparatus according to any one of claims 4 to 6.

The controller is
When it is determined that the surface layer portion of the annealing object has not melted, the detection result of the infrared detector is stored,
The laser annealing apparatus according to claim 7, wherein when it is determined that a surface layer portion of the annealing target is melted, the detection result of the reflected light is stored.

9. The laser annealing apparatus according to claim 7, wherein the control device further stores a detection result of the surface temperature detector when it is determined that a surface layer portion of the annealing target is melted.