JPWO2019123611A1 - レーザ照射方法、及びレーザ照射システム - Google Patents
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Abstract
Description
A.レーザドーピング用の第1の照射条件として、被照射物上に設定された矩形状の照射領域に照射されるパルスレーザ光の1パルス当たりのフルーエンスである第1のフルーエンスと、照射領域に照射される2以上の照射パルス数である第1の照射パルス数とを読み込むステップであって、第1のフルーエンスは、パルスレーザ光を第1の照射パルス数だけ被照射物に照射した場合に、不純物源膜にアブレーションが生じる閾値以上であって、かつ、半導体基板の表面に損傷が生じる閾値未満である;
B.照射領域のスキャン方向への幅をBx、第1の照射パルス数をNd、パルスレーザ光の繰り返し周波数をfとした場合に、下式(a)に基づいて第1のスキャン速度Vdxを算出するステップ;及び
C.パルスレーザ光を照射領域に繰り返し周波数fで照射しながら、照射領域に対して相対的に被照射物を第1のスキャン速度Vdxで移動させるステップ。
Vdx=f・Bx/Nd ・・・(a)
A.少なくともドーパントとしての不純物元素を含む不純物源膜が半導体基板上に形成されてなる被照射物を、少なくとも1つのスキャン方向に移動させるステージ;
B.半導体基板のバンドギャップエネルギよりも大きなフォトンエネルギを有するパルスレーザ光を発生するレーザ装置;
C.パルスレーザ光のビーム形状を矩形状に整形し、被照射物上に設定された矩形状の照射領域に照射する光学システム;及び
D.ステージ及びレーザ装置を制御するレーザ照射制御部であって、以下の処理を行う;
D1.レーザドーピング用の第1の照射条件として、照射領域に照射されるパルスレーザ光の1パルス当たりのフルーエンスである第1のフルーエンスと、照射領域に照射される2以上の照射パルス数である第1の照射パルス数とを読み込む処理であって、第1のフルーエンスは、パルスレーザ光を第1の照射パルス数だけ被照射物に照射した場合に、不純物源膜にアブレーションが生じる閾値以上であって、かつ、半導体基板の表面に損傷が生じる閾値未満である;
D2.照射領域のスキャン方向への幅をBx、第1の照射パルス数をNd、パルスレーザ光の繰り返し周波数をfとした場合に、下式(e)に基づいて第1のスキャン速度Vdxを算出する処理;及び
D3.パルスレーザ光を照射領域に繰り返し周波数fで照射しながら、照射領域に対して相対的に被照射物を第1のスキャン速度Vdxで移動させる処理。
Vdx=f・Bx/Nd ・・・(e)
1.概要
2.比較例
2.1 レーザ照射システムの構成
2.2 レーザ照射制御
2.3 アッテネータの透過率の設定値
2.4 レーザ照射システムの動作
2.4.1 メインフロー
2.4.2 S110の詳細
2.4.3 S120の詳細
2.4.4 S150の詳細
2.4.5 S160の詳細
2.5 課題
3.第1の実施形態
3.1 構成
3.2 スキャン照射制御
3.3 パルスレーザ光のフルーエンスの設定値
3.4 レーザ照射システムの動作
3.4.1 メインフロー
3.4.2 S210の詳細
3.4.3 S250の詳細
3.4.4 S260の詳細
3.4.5 S270の詳細
3.5 効果
3.6 半導体基板がSiCの具体例
4.第2の実施形態
4.1 構成
4.2 スキャン照射制御
4.3 パルスレーザ光のフルーエンスの設定値
4.4 アッテネータの透過率の設定値
4.5 レーザ照射システムの動作
4.5.1 メインフロー
4.5.2 S310の詳細
4.5.3 S350の詳細
4.5.4 S360の詳細
4.5.5 S410の詳細
4.6 効果
4.7 パラメータの具体例
4.8 照射領域のアスペクト比
4.9 レーザ装置の種類
5.第1の変形例
5.1 スキャン照射制御
5.2 レーザ照射システムの動作
5.3 効果
6.第2の変形例
7.レーザ装置の変形例
8.その他の変形例
本開示は、不純物源膜が半導体基板上に形成されてなる被照射物にパルスレーザ光を照射することによって、半導体基板中への不純物のドーピングを行うレーザ照射システムに関する。
2.1 レーザ照射システムの構成
図1は、比較例に係るレーザ照射システム2の構成を概略的に示す。レーザ照射システム2は、レーザ装置3と、レーザ照射装置4と、を含む。レーザ装置3とレーザ照射装置4は、光路管5によって接続されている。
次に、レーザ照射制御部31により行われるステップ・アンド・リピート方式のレーザ照射制御について説明する。図2Aは、前述の半導体基板51がウエハ状に形成された被照射物50を示す。半導体基板51には、複数のチップ形成領域53がX軸方向及びY軸方向に2次元配列されている。各チップ形成領域53は矩形状である。なお、チップ形成領域53は、半導体基板51を切断してチップ化する際の最小領域である。
次に、パルスレーザ光のフルーエンスを所定値とするためのアッテネータ42の透過率の設定値について説明する。まず、アッテネータ42の透過率をTとし、アッテネータ42から被照射物50までの光路における透過率をT’とする。また、アッテネータ42に入射するパルスレーザ光のパルスエネルギをEtとし、被照射物50の表面上におけるパルスレーザ光のフルーエンスをFとする。この場合、フルーエンスFは、下式(1)で表される。
2.4.1 メインフロー
図3は、レーザ照射制御部31によるレーザドーピング制御の処理を示すフローチャートである。レーザ照射制御部31は、以下の処理により、レーザ照射システム2を動作させる。
図4は、図3に示されるメインフローにおいて照射条件の読み込みを行う処理(ステップS110)の詳細を示すサブルーチンである。本比較例では、ステップS110において、レーザ照射制御部31は、記憶部から、レーザドーピング用の照射条件としてのフルーエンスFdを読み込む(ステップS111)。この後、レーザ照射制御部31は、処理をメインフローに戻す。
図5は、図3に示されるメインフローにおいてレーザ装置3に調整発振を行わせる処理(ステップS120)の詳細を示すサブルーチンである。ステップS120では、まず、レーザ照射制御部31は、目標パルスエネルギEtのデータ等をレーザ制御部13に送信する(ステップS121)。ここで、目標パルスエネルギEtは、例えば1Jである。
図6は、図3に示されるメインフローにおいてレーザドーピング用のパラメータを算出する処理(ステップS150)の詳細を示すサブルーチンである。本比較例では、ステップS150において、レーザ照射制御部31は、ステップS111で読み込んだフルーエンスFdのデータを用い、上式(2)に基づいてレーザドーピング用のアッテネータ42の透過率Tdを算出する(ステップS151)。この後、レーザ照射制御部31は、処理をメインフローに戻す。
図7は、図3に示されるメインフローにおいてレーザドーピング用のパラメータを設定する処理(ステップS160)の詳細を示すサブルーチンである。本比較例では、ステップS160において、レーザ照射制御部31は、アッテネータ42の透過率を、ステップS151で算出した透過率Tdに設定する(ステップS161)。具体的には、レーザ照射制御部31は、アッテネータ42の透過率が透過率Tdとなるように、アッテネータ42に含まれる回転ステージ42c及び42dを設定する。この後、レーザ照射制御部31は、処理をメインフローに戻す。
次に、比較例に係るレーザ照射システム2の課題を、図8〜図10を参照しながら説明する。図8〜図10は、被照射物50の表面上に設定された照射領域Aに、半導体基板51のバンドギャップエネルギよりも高いフォトンエネルギを有するパルスレーザ光を1パルス照射した場合に、ドーピング領域51aが形成される様子を示している。
3.1 構成
図11は、本開示の第1の実施形態に係るレーザ照射システム2aの構成を概略的に示す。第1の実施形態に係るレーザ照射システム2aは、比較例に係るレーザ照射システム2に含まれるレーザ装置3に代えてレーザ装置3aを含み、レーザ照射装置4に代えてレーザ照射装置4aを含む。なお、以下では、比較例に係るレーザ照射システム2の構成要素と略同じ部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本実施形態においてレーザ照射制御部31により行われるスキャン照射制御について説明する。図13Aは、前述の半導体基板51がウエハ状に形成された被照射物50を示す。半導体基板51には、複数のチップ形成領域53がX軸方向及びY軸方向に2次元配列されている。各チップ形成領域53は矩形状である。
ここで、nは1以上の整数である。
次に、レーザドーピング時におけるパルスレーザ光のフルーエンスについて説明する。ここで、フルーエンスとは、被照射物50の表面上におけるパルスレーザ光の1パルス当たりのエネルギ密度(J/cm2)である。レーザ照射制御部31は、アッテネータ42の透過率を制御することにより、レーザドーピング用のフルーエンスFdを設定する。
3.4.1 メインフロー
図14は、レーザ照射制御部31によるレーザドーピング制御の処理を示すフローチャートである。レーザ照射制御部31は、以下の処理により、レーザ照射システム2aを動作させる。
図15は、図14に示されるメインフローにおいて照射条件の読み込みを行う処理(ステップS210)の詳細を示すサブルーチンである。本実施形態では、ステップS210において、レーザ照射制御部31は、記憶部から、照射条件としてのレーザドーピング用のフルーエンスFdと照射パルス数Ndとを読み込む(ステップS211)。この後、レーザ照射制御部31は、処理をメインフローに戻す。
図16は、図14に示されるメインフローにおいてレーザドーピング用のパラメータを算出する処理(ステップS250)の詳細を示すサブルーチンである。本実施形態では、ステップS250において、レーザ照射制御部31は、ステップS211で読み込んだフルーエンスFdのデータを用い、上式(2)に基づいてレーザドーピング用のアッテネータ42の透過率Tdを算出する(ステップS251)。そして、レーザ照射制御部31は、照射パルス数Nd、繰り返し周波数f、及び第1のビーム幅Bxのデータを用い、上式(5)に基づいてレーザドーピング用の第1のスキャン速度Vdxを算出する(ステップS252)。この後、レーザ照射制御部31は、処理をメインフローに戻す。
図17は、図14に示されるメインフローにおいてレーザドーピング用のパラメータを設定する処理(ステップS260)の詳細を示すサブルーチンである。本実施形態では、ステップS260において、レーザ照射制御部31は、アッテネータ42の透過率を、ステップS251で算出した透過率Tdに設定する(ステップS261)。具体的には、レーザ照射制御部31は、アッテネータ42の透過率が透過率Tdとなるように、アッテネータ42に含まれる回転ステージ42c及び42dを設定する。
図18は、図14に示されるメインフローにおいてX軸方向にスキャン照射する処理(ステップS270)の詳細を示すサブルーチンである。ステップS270では、まず、レーザ照射制御部31は、XYZステージ33を制御し、照射領域AのX軸方向への移動を開始させる(ステップS271)。なお、照射領域Aの移動には、加速運動、等速直線運動、減速運動が含まれるが、等速直線運動の速度がスキャン速度VdxとなるようにXYZステージ33を設定する。
本実施形態によれば、上式(6)を満たすフルーエンスFdを有するパルスレーザ光を被照射物に照射するので、不純物源膜52の同じ位置に複数のパルスレーザ光を照射することができる。
次に、被照射物50の半導体基板51の結晶構造が4H−SiCである場合の各種パラメータの具体例を示す。この場合、レーザ装置3aとして、中心波長が約248.4nmのパルスレーザ光を出力するKrFエキシマレーザ装置を用いることが好ましい。この場合、パルスレーザ光のパルス幅TISは、20ns以上500ns以下の範囲内であることが好ましい。パルス幅TISは、下式(7)により定義される。ここで、tは時間、I(t)は時間tにおける光強度を表している。
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、不純物源膜が半導体基板上に形成されてなる被照射物にパルスレーザ光を照射することによって、半導体基板中への不純物のドーピングと、不純物を活性化させるためのポストアニール処理とを行うレーザ照射システムに関する。
第2の実施形態に係るレーザ照射システムの構成は、第1の実施形態に係るレーザ照射システム2aと同様である。本実施形態では、レーザ照射制御部31は、レーザドーピング制御に加えて、ポストアニール制御を行う。
次に、本実施形態において、レーザ照射制御部31により行われるスキャン照射制御について説明する。図19A及び図19Bは、被照射物50及び照射領域Aを示す。本実施形態における照射領域Aの形状は、第1の実施形態と同様である。
図20は、第1のフルーエンスFdと第2のフルーエンスFpとの設定値について説明する図である。第1のフルーエンスFdは、第1の実施形態と同様に、前述の式(6)を満たす範囲内に設定される。
Fpth≦Fp<Fd ・・・(10)
次に、パルスレーザ光のフルーエンスを所定値とするためのアッテネータ42の透過率の設定値について説明する。本実施形態では、レーザ照射制御部31は、前述の第1のフルーエンスFd及び第2のフルーエンスFpを前述の式(2)に代入することにより、前述の第1の透過率Td及び第2の透過率Tpをそれぞれ算出する。なお、透過率T’が1未満の一定値である場合には、前述の式(3)に基づいて第1の透過率Td及び第2の透過率Tpを算出してもよい。
4.5.1 メインフロー
図21は、レーザ照射制御部31によるレーザドーピング制御及びポストアニール制御の処理を示すフローチャートである。レーザ照射制御部31は、以下の処理により、レーザ照射システム2aを動作させる。
図22は、図21に示されるメインフローにおいて第1及び第2の照射条件の読み込みを行う処理(ステップS310)の詳細を示すサブルーチンである。ステップS310では、まず、レーザ照射制御部31は、記憶部から、第1の照射条件としての第1のフルーエンスFd及び第1の照射パルス数Ndを読み込む(ステップS311)。そして、レーザ照射制御部31は、記憶部から、第2の照射条件としての第2のフルーエンスFp及び第2の照射パルス数Npを読み込む(ステップS312)。この後、レーザ照射制御部31は、処理をメインフローに戻す。
図23は、図21に示されるメインフローにおいてレーザドーピング用及びポストアニール用のパラメータを算出する処理(ステップS350)の詳細を示すサブルーチンである。ステップS350では、まず、レーザ照射制御部31は、第1のフルーエンスFdのデータを用い、上式(2)に基づいてレーザドーピング用の第1の透過率Tdを算出する(ステップS351)。そして、レーザ照射制御部31は、第1の照射パルス数Nd、繰り返し周波数f、及び第1のビーム幅Bxのデータを用い、上式(5)に基づいてレーザドーピング用の第1のスキャン速度Vdxを算出する(ステップS352)。
図24は、図21に示されるメインフローにおいてレーザドーピング用のパラメータを設定する処理(ステップS360)の詳細を示すサブルーチンである。ステップS360では、まず、レーザ照射制御部31は、アッテネータ42の透過率を、ステップS351で算出した第1の透過率Tdに設定する(ステップS361)。具体的には、レーザ照射制御部31は、アッテネータ42の透過率が第1の透過率Tdとなるように、アッテネータ42に含まれる回転ステージ42c及び42dを設定する。
図25は、図21に示されるメインフローにおいてポストアニール用のパラメータを設定する処理(ステップS410)の詳細を示すサブルーチンである。ステップS410では、まず、レーザ照射制御部31は、アッテネータ42の透過率を、ステップS353で算出した第2の透過率Tpに設定する(ステップS411)。具体的には、レーザ照射制御部31は、アッテネータ42の透過率が第2の透過率Tpとなるように、アッテネータ42に含まれる回転ステージ42c及び42dを設定する。
本実施形態によれば、アッテネータ42の透過率とスキャン照射の速度とを制御することにより、パルスレーザ光のフルーエンス及び照射パルス数を、それぞれレーザドーピング及びポストアニールに適した値とすることができる。したがって、本実施形態によれば、1つのレーザ照射システムによりレーザドーピングとポストアニールとを行うことができる。
下表1は、第2の実施形態において、Et=100mJとした場合のレーザドーピング時とポストアニール時とにおける各パラメータの具体例を示す。下表2は、第2の実施形態において、Et=40mJとした場合のレーザドーピング時とポストアニール時とにおける各パラメータの具体例を示す。
次に、被照射物50の表面上における照射領域Aのアスペクト比By/Bxの適正範囲について説明する。照射領域Aにパルスレーザ光が照射されると、被照射物50には、照射領域Aにのみ局所的に熱エネルギが付与され、照射領域Aとその周辺領域とで温度差が生じることになる。このため、被照射物50の表面上において、照射領域Aのみが熱膨張することにより、照射領域Aの周囲が損傷する恐れがある。特に、照射領域Aの頂角周辺は、X軸方向への熱膨張とY軸方向への熱膨張との差異により、損傷が生じる恐れが高い。
次に、レーザドーピングとポストアニールとの両方に適したレーザ装置の種類について説明する。表3は、被照射物50の半導体基板51を形成する半導体材料の種類と、レーザドーピングとポストアニールとの両方に使用可能なレーザ装置の種類との関係を示す。ポストアニールを可能とするためには、レーザ装置が出力するパルスレーザ光が半導体材料に吸収される必要がある。このため、レーザドーピングとポストアニールとの両方に適したレーザ装置は、フォトンエネルギが、半導体材料のバンドギャップエネルギよりも大きなパルスレーザ光を出力することが好ましい。
次に、第1の変形例について説明する。第2の実施形態では、図19を用いて説明したように、被照射物50上の全ての照射領域Aに対してレーザドーピング用のスキャン照射を行った後、ポストアニール用のスキャン照射を行っている。これに代えて、レーザドーピング用のスキャン照射と、ポストアニール用のスキャン照射とを交互に行うことも可能である。すなわち、第2の実施形態では、レーザドーピング時とポストアニール時とでスキャン方向が同一であるのに対して、本変形例では、レーザドーピング時とポストアニール時とで逆方向とする。以下、第2の実施形態のスキャン照射制御に関する変形例について説明する。
図26は、本変形例におけるレーザドーピング時の第1のスキャン経路Sd’と、ポストアニール時の第2のスキャン経路Sp’とを示す。第1のスキャン経路Sd’は、X軸正方向である。第2のスキャン経路Sp’は、X軸負方向である。すなわち、レーザドーピング時には、被照射物50に対して照射領域AがX軸正方向に移動する。一方、ポストアニール時には、被照射物50に対して照射領域AがX軸負方向に移動する。照射領域Aは、図19Bに示される形状を有する。
図27は、レーザ照射制御部31によるレーザドーピング制御及びポストアニール制御の処理を示すフローチャートである。本実施形態のステップS500〜S550は、第2の実施形態のステップS300〜S350と同様である。本実施形態では、レーザ照射制御部31は、ステップS560においてレーザドーピング用のパラメータを設定した後、X軸正方向に第1のスキャン速度Vdxで1行分のスキャン照射を実行する(ステップS570)。
本変形例に係るスキャン照射制御では、第2の実施形態に比べて、Y軸方向へのXYZステージ33の移動距離が短縮されるため、スループットが向上する。また、レーザドーピング用のスキャン照射とポストアニール用のスキャン照射とを、1行ずつ実行するので、レーザドーピング時とポストアニール時との照射領域AのY軸方向への重なり精度が向上する。
次に、第2の変形例について説明する。第1の実施形態では、図11に示したように、ビームホモジナイザ43aを高反射ミラー41bと高反射ミラー41cとの間の光路上に配置しているが、ビームホモジナイザ43aを配置する位置はこれに限られない。
第1実施形態のレーザ装置3aは、種々の変形が可能である。以下に、レーザ装置3aの1つの変形例を説明する。図29は、本変形例に係るレーザ装置3bの構成を示す。レーザ装置3bは、第1実施形態のレーザ装置3aに、マスターオシレータMOから出力されたパルスレーザ光のエネルギを増幅する増幅器PAを追加したものである。増幅器PAは、マスターオシレータMOとOPS10との間のパルスレーザ光の光路上に配置されている。増幅器PAは、光共振器を有しないこと以外は、マスターオシレータMOと同様の構成である。増幅器PAは、レーザチャンバ20、充電器23、及びPPM24を含む。
図30は、レーザ照射装置のその他の変形例を示す。本変形例に係るレーザ照射装置4cに含まれる光学システム40cは、高反射ミラー41cに代えて、ビームスプリッタ100が設けられている点が、第1の実施形態の光学システム40aと異なる。また、レーザ照射装置4cは、コンデンサレンズ101と、光センサ102とを、さらに含む。
Claims (20)
- 少なくともドーパントとしての不純物元素を含む不純物源膜が半導体基板上に形成されてなる被照射物に、前記半導体基板のバンドギャップエネルギよりも大きなフォトンエネルギを有するパルスレーザ光を照射するレーザ照射方法であって、以下を備える:
A.レーザドーピング用の第1の照射条件として、前記被照射物上に設定された矩形状の照射領域に照射されるパルスレーザ光の1パルス当たりのフルーエンスである第1のフルーエンスと、前記照射領域に照射される2以上の照射パルス数である第1の照射パルス数とを読み込むステップであって、前記第1のフルーエンスは、前記パルスレーザ光を前記第1の照射パルス数だけ前記被照射物に照射した場合に、前記不純物源膜にアブレーションが生じる閾値以上であって、かつ、前記半導体基板の表面に損傷が生じる閾値未満である;
B.前記照射領域のスキャン方向への幅をBx、前記第1の照射パルス数をNd、前記パルスレーザ光の繰り返し周波数をfとした場合に、下式(a)に基づいて第1のスキャン速度Vdxを算出するステップ;及び
C.前記パルスレーザ光を前記照射領域に前記繰り返し周波数fで照射しながら、前記照射領域に対して相対的に前記被照射物を前記第1のスキャン速度Vdxで移動させるステップ。
Vdx=f・Bx/Nd ・・・(a) - 請求項1に記載のレーザ照射方法であって、
前記照射領域のスキャン方向に直交する方向への幅をByとした場合、Byは、下式(b)を満たす。
By=n・Cy ・・・(b)
ここで、nは1以上の整数であり、Cyは、前記スキャン方向に直交する方向への前記半導体基板のダイシングピッチである。 - 請求項1に記載のレーザ照射方法であって、
前記照射領域のスキャン方向に直交する方向への幅をByとした場合、By/Bxは、下式(c)を満たす。
10≦By/Bx≦1000 ・・・(c) - 請求項1に記載のレーザ照射方法であって、
前記半導体基板はSiCにより形成されており、前記パルスレーザ光の中心波長は270nm以下である。 - 請求項4に記載のレーザ照射方法であって、
前記不純物源膜は、アルミニウム金属膜であり、第1のフルーエンスは、1.5J/cm2以上10J/cm2以下の範囲内である。 - 請求項4に記載のレーザ照射方法であって、
前記不純物源膜の厚みは、50nm以上450nm以下の範囲内である。 - 請求項6に記載のレーザ照射方法であって、
前記第1の照射パルス数は、5以上40以下の範囲内である。 - 請求項4に記載のレーザ照射方法であって、
前記不純物源膜は、SiN膜であり、第1のフルーエンスは、1.2J/cm2以上10J/cm2以下の範囲内である。 - 請求項8に記載のレーザ照射方法であって、
前記不純物源膜の厚みは、20nm以上300nm以下の範囲内である。 - 請求項9に記載のレーザ照射方法であって、
前記第1の照射パルス数は、5以上40以下の範囲内である。 - 請求項1に記載のレーザ照射方法であって、さらに以下を備える:
C.ポストアニール用の第2の照射条件として、前記照射領域に照射されるパルスレーザ光の1パルス当たりのフルーエンスである第2のフルーエンスと、前記照射領域に照射される2以上の照射パルス数である第2の照射パルス数とを読み込むステップであって、前記第2のフルーエンスは、前記パルスレーザ光を前記第2の照射パルス数だけ前記被照射物に照射した場合に、前記半導体基板中の欠陥が修復され得るフルーエンスの閾値以上であって、かつ、前記半導体基板の表面に損傷が生じる閾値未満である;
D.前記第2の照射パルス数をNpとした場合に、下式(d)に基づいて第2のスキャン速度Vpxを算出するステップ;及び
C.前記パルスレーザ光を前記照射領域に前記繰り返し周波数fで照射しながら、前記照射領域に対して相対的に前記被照射物を前記第2のスキャン速度Vpxで移動させるステップ。
Vpx=f・Bx/Np ・・・(d) - 請求項11に記載のレーザ照射方法であって、
前記第1の照射パルス数Ndと前記第2の照射パルス数Npとは、Nd<Npの関係を満たす。 - 請求項11に記載のレーザ照射方法であって、
前記レーザドーピング時のスキャン方向と、前記ポストアニール時のスキャン方向とは同一方向である。 - 請求項11に記載のレーザ照射方法であって、
前記レーザドーピング時のスキャン方向と、前記ポストアニール時のスキャン方向とは逆方向である。 - レーザ照射システムであって、以下を備える:
A.少なくともドーパントとしての不純物元素を含む不純物源膜が半導体基板上に形成されてなる被照射物を、少なくとも1つのスキャン方向に移動させるステージ;
B.前記半導体基板のバンドギャップエネルギよりも大きなフォトンエネルギを有するパルスレーザ光を発生するレーザ装置;
C.前記パルスレーザ光のビーム形状を矩形状に整形し、前記被照射物上に設定された矩形状の照射領域に照射する光学システム;及び
D.前記ステージ及び前記レーザ装置を制御するレーザ照射制御部であって、以下の処理を行う;
D1.レーザドーピング用の第1の照射条件として、前記照射領域に照射される前記パルスレーザ光の1パルス当たりのフルーエンスである第1のフルーエンスと、前記照射領域に照射される2以上の照射パルス数である第1の照射パルス数とを読み込む処理であって、前記第1のフルーエンスは、前記パルスレーザ光を前記第1の照射パルス数だけ前記被照射物に照射した場合に、前記不純物源膜にアブレーションが生じる閾値以上であって、かつ、前記半導体基板の表面に損傷が生じる閾値未満である;
D2.前記照射領域のスキャン方向への幅をBx、前記第1の照射パルス数をNd、前記パルスレーザ光の繰り返し周波数をfとした場合に、下式(e)に基づいて第1のスキャン速度Vdxを算出する処理;及び
D3.前記パルスレーザ光を前記照射領域に前記繰り返し周波数fで照射しながら、前記照射領域に対して相対的に前記被照射物を前記第1のスキャン速度Vdxで移動させる処理。
Vdx=f・Bx/Nd ・・・(e) - 請求項15に記載のレーザ照射システムであって、
前記レーザ照射制御部は、さらに以下の処理を行う:
D4.ポストアニール用の第2の照射条件として、前記照射領域に照射される前記パルスレーザ光の1パルス当たりのフルーエンスである第2のフルーエンスと、前記照射領域に照射される2以上の照射パルス数である第2の照射パルス数とを読み込む処理であって、前記第2のフルーエンスは、前記パルスレーザ光を前記第2の照射パルス数だけ前記被照射物に照射した場合に、前記半導体基板中の欠陥が修復され得るフルーエンスの閾値以上であって、かつ、前記半導体基板の表面に損傷が生じる閾値未満である;
D5.前記第2の照射パルス数をNpとした場合に、下式(f)に基づいて第2のスキャン速度Vpxを算出する処理;及び
D6.前記パルスレーザ光を前記照射領域に前記繰り返し周波数fで照射しながら、前記照射領域に対して相対的に前記被照射物を前記第2のスキャン速度Vpxで移動させる処理。
Vpx=f・Bx/Np ・・・(f) - 請求項16に記載のレーザ照射システムであって、さらに以下を備える:
E.透過率が可変であり、前記レーザ装置から出力された前記パルスレーザ光を前記透過率に応じて減光して出力するアッテネータ。 - 請求項17に記載のレーザ照射システムであって、
前記レーザ照射制御部は、さらに以下の処理を行う:
D7.前記第1のフルーエンスをFd、前記レーザ装置から出力された前記パルスレーザ光のパルスエネルギをEt、前記照射領域のスキャン方向に直交する方向への幅をByとした場合に、レーザドーピング用の前記アッテネータの透過率Tdを、下式(g)に基づいて算出する処理;及び
D8.前記アッテネータの透過率を、下式(g)に基づいて算出した透過率Tdに設定する処理。
Td=(Fd/Et)(Bx・By) ・・・(g) - 請求項18に記載のレーザ照射システムであって、
前記レーザ照射制御部は、さらに以下の処理を行う:
D9.前記第2のフルーエンスをFpとした場合に、ポストアニール用の前記アッテネータの透過率Tpを、下式(h)に基づいて算出する処理;及び
D8.前記アッテネータの透過率を、下式(h)に基づいて算出した透過率Tpに設定する処理。
Tp=(Fp/Et)(Bx・By) ・・・(h) - 請求項19に記載のレーザ照射システムであって、
前記光学システムは、前記アッテネータを透過したパルスレーザ光を、ビーム形状を矩形状に整形するビームホモジナイザを含む。
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