JP5590925B2 - 半導体装置の製造方法及びレーザアニール装置 - Google Patents
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Description
不純物が注入された半導体ウエハからなる照射対象物の表面へのレーザビームの入射を開始する工程と、
前記レーザビームが前記照射対象物に入射している期間に、前記レーザビームが入射している領域の表面温度に依存する物理量である前記照射対象物の表面からの反射光の強度または黒体放射強度を測定する工程と、
測定された前記物理量に基づいて、前記レーザビームの照射を停止するか否かの判定を行う工程と、
前記レーザビームの照射を停止すると判定された場合には、前記レーザビームの照射を停止した後、ある待機時間経過後に、該レーザビームの照射を再開し、前記レーザビームの照射を停止させないと判定された場合には、前記レーザビームの照射を継続することにより前記不純物の活性化を行う工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザビームが入射する位置に、不純物が注入された半導体ウエハからなる照射対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源から出射したレーザビームが前記ステージに保持された照射対象物まで到達する状態と、到達しないように該レーザビームを遮断する状態とを切り替える遮断装置と、
前記照射対象物のうち前記レーザビームが入射している位置の表面温度に依存する物理量である前記照射対象物の表面からの反射光の強度または黒体放射強度を測定する測定装置と
を有し、
前記遮断装置は、
前記測定装置による前記物理量の測定結果に基づいて、前記レーザビームの照射を停止するか否かの判定を行い、
前記レーザビームの照射を停止すると判定した場合には、前記レーザビームを遮断した後、ある待機時間経過後に、該レーザビームの照射を再開し、前記レーザビームの照射を停止させないと判定した場合には、前記レーザビームの照射を継続する不純物活性化レーザアニール装置が提供される。
図1に、実施例1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、連続発振レーザビームを出射する。レーザ光源10には、例えば半導体レーザが用いられる。その発振波長は、例えば808nmである。なお、発振波長が650nm〜850nmの範囲内の半導体レーザを用いてもよい。ステージ35に照射対象物60が保持されている。照射対象物60は、例えば不純物が注入された後、活性化アニールを行う前のシリコンウエハである。照射対象物60にレーザビームが入射することにより、レーザアニールが行われる。レーザ光源10から出射するレーザビームを、「アニール用レーザビーム」ということとする。
図7に、実施例2によるレーザアニール装置の概略図を示す。実施例2では、図1に示した電気光学素子22に代えて、半波長板22Aが用いられる。半波長板22Aは、制御装置21によって、レーザビームの中心光線を中心として回転方向に変位する。半波長板22Aを回転させることにより、ビームスプリッタ23に対するS成分とP成分との比率を変化させることができる。これにより、ビームスプリッタ23を透過するレーザビームのパワーが変化する。このように、制御装置21、半波長板22A、ビームスプリッタ23、及びビームダンパ24は、パワー調節装置20Aとして作用する。その他の構成は、図1に示した実施例1によるレーザアニール装置の構成と同一である。
図10に実施例3によるレーザアニール方法のフローチャートを示す。実施例1及び実施例2では、照射対象物を静止させてレーザ照射を行ったが、実施例3では、照射対象物を移動させながらレーザ照射を行う。以下、実施例1によるレーザアニール方法との相違点に着目して説明する。
20 遮断装置
20A パワー調節装置
21 制御装置
22 電気光学素子
22A 半波長板
23 ビームスプリッタ
24 ビームダンパ
25 ビーム整形光学系
26 均一化光学系
30 折り返しミラー
31 レンズ
35 ステージ
36 走査機構
40 参照光光源
41、42 折り返しミラー
43 参照光検出器
45 参照用レーザビームのビームスポット
50 集光レンズ
51 黒体放射検出器
60 照射対象物
61 アニール用レーザビームのビームスポット
70 シリコン基板
71 n−型の領域
72 バッファ層
73 コレクタ層
74 ベース領域
75 エミッタ領域
80 エミッタ電極
81 ゲート電極
82 ゲート絶縁膜
83 コレクタ電極
Claims (6)
- 不純物が注入された半導体ウエハからなる照射対象物の表面へのレーザビームの入射を開始する工程と、
前記レーザビームが前記照射対象物に入射している期間に、前記レーザビームが入射している領域の表面温度に依存する物理量である前記照射対象物の表面からの反射光の強度または黒体放射強度を測定する工程と、
測定された前記物理量に基づいて、前記レーザビームの照射を停止するか否かの判定を行う工程と、
前記レーザビームの照射を停止すると判定された場合には、前記レーザビームの照射を停止した後、ある待機時間経過後に、該レーザビームの照射を再開し、前記レーザビームの照射を停止させないと判定された場合には、前記レーザビームの照射を継続することにより前記不純物の活性化を行う工程と
を有する半導体装置の製造方法。 - 前記判定する工程において、前記物理量が、温度許容範囲の上限値に相当するしきい値を超えたことを検出すると、前記レーザビームの照射を停止すると判定する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザビームが入射する位置に、不純物が注入された半導体ウエハからなる照射対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源から出射したレーザビームが前記ステージに保持された照射対象物まで到達する状態と、到達しないように該レーザビームを遮断する状態とを切り替える遮断装置と、
前記照射対象物のうち前記レーザビームが入射している位置の表面温度に依存する物理量である前記照射対象物の表面からの反射光の強度または黒体放射強度を測定する測定装置と
を有し、
前記遮断装置は、
前記測定装置による前記物理量の測定結果に基づいて、前記レーザビームの照射を停止するか否かの判定を行い、
前記レーザビームの照射を停止すると判定した場合には、前記レーザビームを遮断した後、ある待機時間経過後に、該レーザビームの照射を再開し、前記レーザビームの照射を停止させないと判定した場合には、前記レーザビームの照射を継続する不純物活性化レーザアニール装置。 - さらに、前記ステージに保持された照射対象物の表面において、前記レーザビームの入射位置が移動するように、前記レーザビームの経路及び前記照射対象物の一方を他方に対して移動させる走査機構を有し、
前記測定装置は、前記走査機構によって、前記レーザビームの経路及び前記照射対象物の一方が他方に対して移動している期間に、前記物理量を測定し、
前記遮断装置は、前記走査機構によって、前記レーザビームの経路及び前記照射対象物の一方が他方に対して移動している期間に、前記レーザビームの照射を停止するか否かの判定を行なう請求項3に記載のレーザアニール装置。 - レーザビームの経路に対して、不純物が注入された半導体ウエハからなる照射対象物の移動を開始する工程と、
前記レーザビームの照射を開始する工程と、
前記レーザビームが入射している領域の前記照射対象物の表面温度に依存する物理量である前記照射対象物の表面からの反射光の強度または黒体放射強度を測定する工程と、
測定された前記物理量に基づいて、前記レーザビームの照射を停止するか否かを判定する工程と、
前記レーザビームの照射を停止すると判定された場合には、前記照射対象物への前記レーザビームの照射を停止させた後、ある待機時間経過後に、前記レーザビームの照射を再開させ、前記レーザビームの照射を停止させない判定された場合には、前記レーザビームの照射をそのまま継続する工程と
を有し、
前記照射対象物の表面のうち前記レーザビームのビームスポットが通過するある着目点において、前記レーザビームの照射開始、照射停止を繰り返すことにより、前記不純物を活性化させる半導体装置の製造方法。 - 前記判定する工程において、前記物理量が、温度許容範囲の上限値に相当するしきい値を超えたことを検出すると、前記レーザビームの照射を停止させると判定する請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
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