WO2023095188A1 - 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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WO2023095188A1
WO2023095188A1 PCT/JP2021/042893 JP2021042893W WO2023095188A1 WO 2023095188 A1 WO2023095188 A1 WO 2023095188A1 JP 2021042893 W JP2021042893 W JP 2021042893W WO 2023095188 A1 WO2023095188 A1 WO 2023095188A1
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WO
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semiconductor substrate
laser
laser light
irradiation
semiconductor
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Application number
PCT/JP2021/042893
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English (en)
French (fr)
Inventor
亮介 佐藤
直之 小林
Original Assignee
Ｊｓｗアクティナシステム株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation

Definitions

  • the present invention relates to a laser irradiation apparatus, a laser irradiation method, and a semiconductor device manufacturing method.
  • Patent Document 1 discloses a laser annealing apparatus using an excimer laser.
  • the transport unit transports the substrate while the floating unit floats the substrate. Then, the substrate being transported is irradiated with the line-shaped laser beam.
  • the laser irradiation device is a laser irradiation device for activating a semiconductor layer of a semiconductor device, comprising: a semiconductor laser light source for generating laser light having a wavelength of 250 nm or more and a wavelength of 500 nm or less; An optical system unit that guides light to a semiconductor substrate and a drive mechanism that changes a relative irradiation position of the laser light with respect to the semiconductor substrate are provided.
  • a laser irradiation device is a laser irradiation device for irradiating a semiconductor substrate having a plurality of chip regions formed thereon with a laser beam, comprising: a laser light source for generating the laser beam; an optical system unit that guides the laser beam to the semiconductor substrate so that the size of the spot shape of the laser beam in the longitudinal direction is larger than the size of the chip region; and a relative irradiation position of the laser beam with respect to the semiconductor substrate. and a drive mechanism that changes the
  • the laser irradiation method is a laser irradiation method for activating a semiconductor layer of a semiconductor device, comprising: (A1) generating a laser beam having a wavelength of 250 nm or more and a wavelength of 500 nm or less; A2) guiding the laser beam to the semiconductor substrate by an optical system unit; and (A3) changing a relative irradiation position of the laser beam with respect to the semiconductor substrate.
  • a laser irradiation method is a laser irradiation method for irradiating a semiconductor substrate having a plurality of chip regions formed thereon with a laser beam, comprising: (B1) generating a laser beam; (B3) guiding the laser light to the semiconductor substrate so that the size of the spot shape of the laser light on the semiconductor substrate in the longitudinal direction is larger than the size of the chip region; and changing the relative irradiation position of the.
  • the manufacturing method includes (S1) an irradiation step of irradiating a semiconductor substrate with a laser beam in order to activate a semiconductor layer of a semiconductor device, and the (S1) irradiation step includes (SA1 ) generating a laser beam having a wavelength of 250 nm or more and 500 nm or less; (SA2) guiding the laser beam to a semiconductor substrate by an optical system unit; changing the .
  • the manufacturing method includes (T1) an irradiation step of irradiating a semiconductor substrate having a plurality of chip regions formed thereon with laser light, and the (T1) irradiation step includes (TB1) irradiating a laser light. (TB2) guiding the laser light to the semiconductor substrate such that the size of the spot shape of the laser light on the semiconductor substrate in the longitudinal direction is larger than the size of the chip area; ) changing the relative irradiation position of the laser beam with respect to the semiconductor substrate.
  • FIG. 1 is a top view schematically showing a laser irradiation device according to a first embodiment
  • FIG. 1 is an XZ sectional view schematically showing a laser irradiation device according to a first embodiment
  • FIG. 1 is a YZ sectional view schematically showing a laser irradiation device according to a first embodiment
  • FIG. It is a top view for demonstrating the spot shape in a to-be-processed object. It is a top view for demonstrating the spot shape in a to-be-processed object.
  • FIG. 7 is an XZ cross-sectional view schematically showing a laser irradiation device according to a second embodiment
  • 2 is a YZ cross-sectional view schematically showing a laser irradiation device according to a second embodiment
  • FIG. It is a top view for demonstrating the spot shape in a to-be-processed object.
  • 4 is a graph showing impurity concentration profiles after laser irradiation. It is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment.
  • Embodiment 1 The laser irradiation apparatus according to this embodiment performs annealing by irradiating an object to be processed (also referred to as a work) with a laser beam.
  • the laser irradiation apparatus heats the substrate with laser light to perform activation processing on a semiconductor layer provided on the substrate.
  • the object to be processed is a semiconductor substrate for forming a semiconductor chip.
  • the semiconductor substrate is a silicon wafer or compound semiconductor wafer.
  • power semiconductor devices such as vertical MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are formed on semiconductor substrates. That is, the object to be processed is a semiconductor wafer on which chips of power semiconductor devices are formed.
  • a semiconductor substrate has a semiconductor layer into which impurities are implanted (also referred to as an impurity-implanted layer).
  • the semiconductor layer can be activated by irradiating the semiconductor layer with laser light from the laser irradiation device.
  • the method according to the present embodiment is not limited to power semiconductors.
  • the method according to this embodiment can be applied to activation of a semiconductor layer of a semiconductor chip such as an image sensor and its manufacturing method.
  • the laser irradiation device uses a blue semiconductor laser light source as a laser light source.
  • the laser irradiation device irradiates the object to be processed with a blue laser beam emitted from a semiconductor laser light source, thereby performing an annealing process for activation.
  • the laser light is not limited to blue laser light, and may be laser light having a wavelength of 250 nm or more and 500 nm or less.
  • FIG. 1 is a top view schematically showing the configuration of a laser irradiation device 1.
  • FIG. 2 is an XZ sectional view schematically showing the configuration of the laser irradiation device 1.
  • FIG. 3 is a YZ cross-sectional view schematically showing the configuration of the laser irradiation device 1. As shown in FIG.
  • the laser irradiation device 1 includes a levitation unit 10, a transport unit 11, an optical system unit 30, a Y driving mechanism 32, and a stage 40.
  • the levitation unit 10 and the transport unit 11 constitute a transport device.
  • the diagrams shown below show an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system as appropriate for simplification of explanation.
  • the Z direction is a vertical up-down direction, and is a direction perpendicular to the main surface of the object 16 to be processed.
  • the X direction is the transport direction of the object 16 to be processed.
  • the Y direction is the moving direction of the optical system unit 30 .
  • a laser beam 15 is applied to an object 16 being transported in the X direction.
  • the optical system unit 30 moves in the Y direction. Therefore, the irradiation position of the laser beam on the object to be processed 16 can be changed in the X direction and the Y direction. As a result, substantially the entire surface of the object 16 to be processed can be irradiated with the laser beam.
  • the levitation unit 10 is configured to eject gas from the surface of the levitation unit 10 .
  • the levitation unit 10 levitates the object 16 to be processed on its upper surface.
  • the gas ejected from the surface of the floating unit 10 is blown to the lower surface of the object 16 to float, thereby causing the object 16 to float.
  • the floating unit 10 adjusts the floating amount so that the object 16 to be processed does not come into contact with another mechanism (not shown) arranged above the object 16 to be processed.
  • the floating unit 10 is made of a porous material.
  • the floating unit 10 is made of a ceramic material such as porous alumina or porous SiC.
  • the levitation unit 10 is a porous material plate with a thickness of 10 mm.
  • the floating unit 10 is connected to an air supply port (not shown). Therefore, gas from a gas supply means (not shown) such as a gas cylinder is jetted out from the upper surface of the levitation unit 10 .
  • the transport unit 11 transports the floating object to be processed 16 in the transport direction.
  • the transport unit 11 has a holding mechanism 12 and a moving mechanism 13 .
  • the holding mechanism 12 holds the object 16 to be processed.
  • the holding mechanism 12 can be configured using a vacuum suction mechanism.
  • the vacuum adsorption mechanism is made of metal material such as aluminum alloy.
  • the holding mechanism 12 may be made of a resin-based material such as PEEK (polyetheretherketone) material.
  • a suction groove, a suction hole, and the like are formed on the upper surface of the holding mechanism 12 .
  • the holding mechanism 12 may be made of a porous material.
  • the holding mechanism 12 vacuum suction mechanism
  • the holding mechanism 12 is connected to an exhaust port (not shown), and the exhaust port is connected to an ejector, a vacuum pump, and the like. Therefore, since a negative pressure for sucking gas acts on the holding mechanism 12 , the object 16 to be processed can be held using the holding mechanism 12 .
  • the holding mechanism 12 sucks the surface (lower surface) of the object to be processed 16 opposite to the surface (upper surface) irradiated with the laser beam 15 , that is, the surface of the object to be processed 16 facing the levitation unit 10 . and holds the object 16 to be processed. In addition, the holding mechanism 12 holds the +Y-direction end of the object 16 to be processed.
  • a moving mechanism 13 provided in the transport unit 11 is connected to the holding mechanism 12 .
  • the moving mechanism 13 is configured to move the holding mechanism 12 in the transport direction.
  • the transport unit 11 (holding mechanism 12 and moving mechanism 13) is provided on the +Y-direction end side of the levitation unit 10. While the holding mechanism 12 holds the object to be processed 16, the moving mechanism 13 moves in the transport direction.
  • the object to be processed 16 is conveyed by moving.
  • the moving mechanism 13 is configured to slide the end of the levitation unit 10 in the +Y direction along the transport direction.
  • the moving mechanism 13 slides the end of the levitation unit 10 along the transport direction, thereby transporting the workpiece 16 along the transport direction.
  • the moving mechanism 13 includes, for example, an actuator such as a motor (not shown), a linear guide mechanism, an air bearing, and the like.
  • the object 16 to be processed is a substantially circular semiconductor wafer. Note that an orientation flat, a notch, or the like may be formed in the semiconductor wafer.
  • the object 16 to be processed includes a substrate 16a and a semiconductor layer 16b formed on the substrate 16a.
  • the substrate 16a is a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer (SiC, GaN). Of course, the material of the substrate 16a is not particularly limited.
  • the substrate 16a is opaque to light of the laser wavelength.
  • the semiconductor layer 16b is an impurity-implanted layer into which impurities such as phosphorus (P) and boron (B) are implanted.
  • the PN junction can be activated by irradiating the semiconductor layer 16b with the laser beam 15 for annealing. That is, the laser irradiation device 1 serves as an annealing device for activation of the semiconductor layer 16b.
  • the semiconductor layer 16b is shown in the drawing, other films and layers may be formed. For example, a thin film of copper or aluminum that serves as wiring or the like may be formed. Furthermore, an insulating layer such as a silicon oxide film may be formed on the substrate 16a.
  • a stage 40 is arranged above the levitation unit 10 .
  • the stage 40 movably holds the optical system unit 30 .
  • the optical system unit 30 guides the laser light from the laser light source 35 to the object 16 to be processed.
  • the optical system unit 30 is arranged on the ⁇ X side of the stage 40 . Therefore, the optical system unit 30 is arranged directly above the object 16 to be processed. Therefore, the object to be processed 16 is irradiated with the laser beam 15 from the optical system unit 30 from above.
  • the stage 40 serves as a guide mechanism that guides the movement of the optical system unit 30 in the Y direction.
  • the stage 40 is provided with guide rails, guide grooves, and the like.
  • a Y drive mechanism 32 is also provided on the stage 40 .
  • the stage 40 is a gantry stage provided along the Y direction in the space above the levitation unit 10 .
  • a Y drive mechanism 32 drives the optical system unit 30 in the Y direction.
  • the optical system unit 30 moves along the stage 40. Since the optical system unit 30 moves in the Y direction, the irradiation position of the laser beam 15 changes in the Y direction.
  • the stage 40 is arranged to protrude from the levitation unit 10 on the +Y side and the -Y side. Therefore, in the Y direction, the optical system unit 30 can irradiate laser light to any position on the object 16 to be processed.
  • the laser light source 35 generates laser light for annealing the object 16 to be processed.
  • the laser light source 35 is a BLD (Blue Laser Diode) that generates blue laser light with a central wavelength of 450 nm. That is, the laser light source 35 is a blue semiconductor laser light source.
  • the laser light is a continuous wave (CW) laser light.
  • the laser irradiation device 1 may use a modulator or the like to modulate the laser light into a pulsed laser light.
  • a laser light source 35 is coupled to an optical fiber 36 .
  • Laser light from the laser light source 35 enters the optical system unit 30 via the optical fiber 36 .
  • the optical system unit 30 includes a lens 301, a mirror 302, a lens 303, and a beam shaping section 307.
  • the optical system unit 30 may be provided with optical elements other than the lens 301 , the mirror 302 , the lens 303 and the beam shaping section 307 .
  • the laser light from the optical fiber 36 enters the beam shaping section 307 .
  • a beam shaping section 307 shapes the spot shape of the laser light.
  • the beam shaping section 307 has a beam shaping mechanism such as a slit.
  • the beam may be shaped by the arrangement of the output ends of the optical fibers 36 .
  • the beam shaping unit 307 shapes the beam so that the beam cross-sectional shape (spot shape) in the direction perpendicular to the optical axis is rectangular.
  • the shape of the spot is rectangular with a size of 10 to 14 mm in the longitudinal direction and 0.5 mm in the lateral direction.
  • the laser beam intensity can be made into a top-flat distribution.
  • the spot shape of the beam on the object to be processed 16 will be described later.
  • the laser light shaped by the beam shaping section 307 enters the lens 301 .
  • a laser beam condensed by the lens 301 is incident on the mirror 302 .
  • the mirror 302 reflects the laser light toward the object 16 to be processed. Specifically, the mirror 302 reflects the laser light downward.
  • the laser beam reflected by the mirror 302 enters the lens 303 .
  • the object 16 to be processed is irradiated with the laser beam 15 from the lens 303 .
  • the lens 303 converges the laser beam 15 onto the object 16 to be processed. Therefore, the laser beam 15 from the optical system unit 30 becomes a converging beam and is irradiated onto the object 16 to be processed.
  • the lens 303 may be a cylindrical lens. By doing so, the laser beam 15 can be a line beam that forms a line on the object 16 to be processed.
  • the optical system unit 30 irradiates the object 16 to be processed with the laser beam 15 from above.
  • the semiconductor layer 16b of the object 16 to be processed is annealed, and an activation process can be performed on the semiconductor layer 16b.
  • FIG. 4 is a top view schematically showing the object to be processed 16 and the spot shape of the laser beam 15.
  • a plurality of chip regions C are formed in the object 16 to be processed.
  • a power semiconductor chip is formed in the chip region C.
  • FIG. The chip regions C are arranged in a matrix along the X direction and the Y direction. When viewed from above, each chip area C has a rectangular shape.
  • the chip area C is an area in which a semiconductor circuit is formed.
  • the area between two adjacent chip areas C becomes the scribe line S.
  • semiconductor chips are cut out.
  • the scribe lines S between the chip regions C are parallel to the X direction or the Y direction. That is, the scribe lines S are formed in a grid pattern.
  • the semiconductor wafer is cut in the X and Y directions to form semiconductor chips.
  • the spot shape of the laser beam 15 is formed in a line shape with the X direction as the longitudinal direction and the Y direction as the lateral direction.
  • the laser beam 15 forms a line beam extending in the X direction on the object 16 to be processed.
  • the spot size of the laser beam 15 is rectangular with a size of 14 mm in the X direction and 0.5 mm in the Y direction.
  • the laser light 15 is CW light with an output of 2 kW.
  • the size of the spot shape of the laser beam 15 in the longitudinal direction (X direction) is larger than the size of the chip region C.
  • the beam shaping section 307 of the optical system unit 30 shapes the laser light so that the longitudinal size of the laser light is larger than the size of the chip region C on the object 16 to be processed.
  • the +X side end of the spot shape of the laser beam 15 is arranged on the +X side of the chip region C, and the -X side end is arranged on the -X side of the chip region C.
  • FIG. That is, the edge of the laser spot is positioned on the scribe line S. Therefore, the Y drive mechanism 32 moves the optical system unit 30 in the Y direction, so that the entire chip area C for one row is irradiated with the laser light. That is, by moving the optical system unit 30 in the Y direction, the laser light 15 can scan one line of the chip regions C. As shown in FIG.
  • the transport unit 11 is moving the object 16 to be processed in the X direction.
  • the irradiation position of the laser beam 15 changes in the X direction.
  • the transport unit 11 moves the workpiece 16 by one row in the X direction from the state shown in FIG. 4, the state shown in FIG. 5 is obtained.
  • the Y drive mechanism 32 moves the optical system unit 30 in the Y direction, so that the chip regions C in the second row are irradiated with laser light. By repeating this process, all the chip regions C are irradiated with laser light.
  • the directions in which the chip regions C in the first and second rows are scanned are the same direction, but they may be opposite directions.
  • the laser beam irradiation position in the chip regions C in the first row may move in the +Y direction.
  • the irradiation position of the laser beam 15 on the object 16 to be processed changes in the X direction and the Y direction. Therefore, the laser beam 15 can be raster scanned or zigzag scanned. Almost the entire surface of the object 16 to be processed can be irradiated with the laser beam 15 .
  • the laser light intensity at the irradiation spot of the laser light 15 has a top-flat distribution or a Gaussian distribution.
  • the chip region C can be irradiated with a laser beam of uniform intensity by making the laser beam intensity a top-flat distribution.
  • the semiconductor layer can be appropriately activated, and productivity can be improved.
  • the beam shaping unit 307 shapes the beam so that it has a top-flat distribution.
  • the laser beam intensity has a top-flat distribution in any one direction on the object 16 to be processed.
  • the laser beam intensity has a top-flat distribution in the X direction and the Y direction.
  • the optical system unit 30 is moving in the lateral direction of the laser beam 15 on the object 16 to be processed. That is, while the optical system unit 30 is moving in the Y direction, the workpiece 16 is irradiated with the CW laser light whose lateral direction is the Y direction. Therefore, the irradiation time (heating time) during which one point of the object 16 to be processed is continuously irradiated with laser light can be shortened.
  • the moving speed of the optical system unit 30 in the Y direction is, for example, 1 m/sec. Assuming that the spot size in the Y direction is 0.5 mm, the heating time is 0.5 msec. This can prevent local heating of the base film or the like. Therefore, a stable annealing process becomes possible, and productivity can be improved.
  • the moving speed according to the spot shape of the laser beam on the object 16 to be processed By setting the moving speed according to the spot shape of the laser beam on the object 16 to be processed, the irradiation time per place can be adjusted. It is preferable that the irradiation time per location on the object 16 to be processed is 100 ⁇ sec or less. In other words, the moving speed of the optical system unit 30 is set so that the irradiation time per location on the object 16 to be processed is 100 ⁇ sec or less. As a result, local heating can be prevented, and proper annealing can be performed.
  • the laser beam is irradiated so that the end of the irradiation spot of the laser beam in the X direction becomes the scribe line S.
  • the laser beam is applied so that the edge position of the irradiation spot does not coincide with the chip area C in the X direction.
  • the spot size of the laser light in the X direction is a size that can irradiate one row of chip regions, but it may be a size that can irradiate two or more rows of chip regions C at once.
  • the spot size of the laser light in the X direction may be set to twice the size of the chip region C or more. Also in this case, it is preferable that the edge position of the irradiation spot of the laser light in the X direction is on the scribe line S.
  • the laser light source 35 generates laser light with a wavelength of 250 nm or more and 500 nm or less.
  • the semiconductor layer can be appropriately activated.
  • a deeper region can be activated by using a laser beam that penetrates deep into the semiconductor layer 16b.
  • a continuous wave semiconductor laser light source can be used in this wavelength range, the device configuration can be simplified and the cost can be reduced.
  • a laser beam with a wavelength of 450 nm has a penetration depth of 0.24 ⁇ m into a silicon film. Therefore, absorption of laser light in the semiconductor layer 16b can be suppressed, and the laser light reaches a deep region of the semiconductor layer 16b. Therefore, it is suitable for manufacturing a semiconductor device in which a PN junction is generated in a deep region.
  • the laser irradiation device 1 is suitable for activation of power semiconductor devices such as vertical MOSFETs and IGBTs.
  • the laser irradiation apparatus 1 is suitable for activating a semiconductor device having a PN junction formed in a deep region of the semiconductor substrate. Semiconductor devices can be manufactured with high productivity.
  • the levitation unit 10 can hold the object 16 so that the object 16 is not fixed at the irradiation position of the laser beam. By doing so, the stress generated in the object to be processed 16 due to local thermal expansion or the like can be relaxed.
  • FIG. 6 is an XZ plan view showing the configuration of the laser irradiation device 1.
  • FIG. 7 is a YZ plan view showing the configuration of the laser irradiation device 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing the object to be processed 16 and the spot shape of the laser beam 15.
  • the light source is a laser light source with a wavelength of 250 nm or more and 500 nm or less, as in the first embodiment.
  • the object 16 to be processed is placed on the drive stage 20 .
  • the driving stage 20 holds the object 16 to be processed so as to be movable in the XY directions.
  • the drive stage 20 has a motor, a guide mechanism, etc. for moving in the XY directions.
  • the driving stage 20 moves, the workpiece 16 on the driving stage 20 moves. Therefore, the irradiation position of the laser beam 15 on the object 16 to be processed can be changed.
  • the drive stage 20 may be a suction stage that suctions and holds the object 16 to be processed.
  • the drive stage 20 may be a vacuum chuck stage or an electrostatic chuck stage.
  • a laser beam from a laser light source 35 enters the optical system unit 30 via an optical fiber 36 .
  • a laser beam from an optical fiber enters a lens 301, an optical scanner 308, and an f.theta. lens 309 in this order.
  • the lens 301 converges the laser light toward the optical scanner 308 .
  • the optical scanner 308 reflects the laser light toward the f ⁇ lens 309 .
  • the optical scanner 308 is, for example, a galvanomirror or the like, and deflects the laser beam 15 .
  • the deflection angle of the laser light 15 by the optical scanner 308 changes.
  • the laser beam L1 is scanned in the X direction.
  • the optical scanner 308 is operated by a driving motor or the like that rotates around the Y axis.
  • the optical scanner 308 scans the object 16 to be processed with the laser beam 15 along the X direction. That is, scanning the laser beam 15 by the optical scanner 308 moves the irradiation position of the laser beam 15 on the object 16 to be processed in the X direction.
  • the optical scanner 308 is not limited to a galvanomirror, and may be a polygon mirror, an acoustooptic device, or the like.
  • the f ⁇ lens 309 refracts the laser light 15 reflected by the optical scanner 308 .
  • the focal plane of the laser beam 15 can be matched with the main surface of the object 16 to be processed. That is, regardless of the deflection angle of the optical scanner 308, the focal position of the laser beam 15 in the Z direction is at a constant height. Thereby, the irradiation power density of the laser beam 15 on the object 16 to be processed can be made constant.
  • the spot shape of the laser beam L1 irradiated onto the object 16 to be processed may be circular or rectangular.
  • the intensity distribution of the laser light 15 in the beam cross section may be a Gaussian distribution.
  • the laser beam 15 may be formed into a top-flat shape (top-hat shape) by a modulator or the like.
  • the spot shape of the laser beam L1 is rectangular and the intensity distribution is a top-flat distribution.
  • the spot shape of the laser beam on the object 16 to be processed is a square of 0.5 mm ⁇ 0.5 mm.
  • the optical scanner 308 scans the laser light 15 in the X direction.
  • a Y drive mechanism 32 drives the optical system unit 30 in the Y direction. As a result, the irradiation position of the laser beam can be moved at high speed in the XY directions.
  • the scanning speed of the optical scanner 308 is faster than the moving speed of the irradiation position of the laser light by the Y driving mechanism 32 and the driving stage 20 .
  • the irradiation time (heating time) at an arbitrary point on the object to be processed 16 can be shortened. A stable process becomes possible, and productivity can be improved.
  • the irradiation time per location can be adjusted. It is preferable that the irradiation time per location on the object 16 to be processed is 100 ⁇ sec or less. That is, the scanning speed is set so that the irradiation time per location on the object 16 to be processed is 100 ⁇ sec or less. As a result, local heating can be prevented, and proper annealing can be performed.
  • the scanning direction of the optical scanner 308 is the X direction
  • the movement direction of the optical system unit 30 is the Y direction.
  • the moving direction of the drive stage 20 can be the X direction. Since this enables two-dimensional scanning, almost the entire surface of the object 16 to be processed can be annealed.
  • the scanning direction of the optical scanner 308, the moving direction of the optical system unit 30, and the moving direction of the driving stage 20 are not particularly limited.
  • the laser light source 35 is not limited to this. Specifically, the laser light source 35 preferably generates laser light with a wavelength of 250 nm or more and 500 nm or less. Of course, the laser wavelength may be outside the above range.
  • the drive stage 20 may hold the object 16 so that the object 16 is not fixed at the laser beam irradiation position.
  • the drive stage 20 may be a non-suction stage that does not hold the object 16 by suction.
  • the driving stage 20 may be configured to partially suction the object 16 to be processed.
  • the adsorption area of the adsorption stage may be divided into a plurality of areas to control on/off of adsorption.
  • the drive stage 20 can adsorb the object to be processed 16 at a location other than the laser beam irradiation position without being adsorbed at the laser beam irradiation position.
  • the drive stage 20 can hold the object 16 so that the object 16 is not fixed at the irradiation position of the laser beam. By doing so, the stress generated in the object to be processed 16 due to local thermal expansion or the like can be relaxed.
  • Embodiment 1 and Embodiment 2 can be used in combination as appropriate.
  • the levitation unit 10 and the transport unit 11 can be replaced with the drive stage 20 in the first embodiment.
  • the drive stage 20 can be replaced with the levitation unit 10 and the transport unit 11 .
  • the optical scanner 304 can be used also in the first embodiment. Any one or more of the drive stage 20, the transport unit 11, the Y drive mechanism 32 of the optical system unit, and the optical scanner 304 can be used as means for changing the irradiation position of the laser light.
  • FIG. 9 is a graph showing the impurity concentration profile after the above laser irradiation.
  • a silicon wafer having a thickness of 150 ⁇ m is used as the object 16 to be processed, and boron (B) and phosphorus (P) are ion-implanted.
  • FIG. 9 shows SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) profiles of boron and phosphorus, respectively.
  • FIG. 9 shows a profile by SRP (Spreading Resistance Profiling).
  • the horizontal axis indicates the thickness
  • the vertical axis indicates the impurity concentration. The results are shown when a line beam is applied as in the first embodiment.
  • the beam size on the object 16 to be processed is 10 mm ⁇ 0.5 mm.
  • the power density of the laser light 15 on the object 16 to be processed is 40 kW/cm2, and the laser power is 2 kW.
  • the energy density is 60 J/cm 2
  • the irradiation time is 1.5 msec
  • the moving speed of the optical system unit 30 is 333 mm/sec.
  • the activation rate of boron is 61% and the activation rate of phosphorus is 107%. Therefore, the impurity layer can be appropriately activated by the laser irradiation method according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the layered structure of the semiconductor device 600.
  • Semiconductor device 600 is a vertical MOSFET. Specifically, the semiconductor device 600 is a planar MOSFET, and the back side of the semiconductor substrate 605 is the drain, and the front side is the source and gate.
  • the semiconductor substrate 605 is a silicon substrate.
  • an n + layer 601, an n ⁇ layer 602, a p layer 603, and an n + layer 604 are formed in order from the back side of a semiconductor substrate 605.
  • a gate electrode 610 and a source electrode 620 are formed on the surface of the semiconductor substrate 605 .
  • the gate electrode 610 and the source electrode 620 are metal thin films such as copper and aluminum.
  • a semiconductor substrate 605 corresponds to the object to be processed 16 or the substrate 16a.
  • Impurities are implanted into the n + layer 601, the n ⁇ layer 602, the p layer 603, and the n + layer 604.
  • FIG. The p-layer 603 is doped with, for example, boron as a dopant. Phosphorus is implanted as a dopant into the n + layer 601, the n ⁇ layer 602, and the n + layer 604.
  • FIG. The n + layer 601, the n ⁇ layer 602, the p layer 603, or the n + layer 604 corresponds to the semiconductor layer 16b.
  • the laser irradiation device 1 When the laser irradiation device 1 irradiates the semiconductor substrate 605 with laser light, one or more layers of the n + layer 601, the n ⁇ layer 602, the p layer 603, and the n + layer 604 can be activated.
  • a laser beam 15 is irradiated from the upper surface of the semiconductor substrate 605 .
  • the n + layer 601, the n ⁇ layer 602, the p layer 603, or the n + layer 604 can be activated. Note that the order of the steps of irradiating the laser light is not particularly limited.
  • a method according to the present embodiment is an irradiation method for activating a semiconductor layer of a semiconductor device, comprising the step of generating a laser beam having a wavelength of 250 nm or more and a wavelength of 500 nm or less; to a semiconductor substrate; and changing a relative irradiation position of the laser beam with respect to the semiconductor substrate.
  • the semiconductor layer can be properly activated.
  • This laser irradiation method is suitable for a method of manufacturing a semiconductor device. That is, the laser irradiation method is applied to the activation step in the method of manufacturing semiconductor devices.
  • a laser irradiation method is a laser irradiation method for irradiating a semiconductor substrate having a plurality of chip regions formed thereon with a laser beam, the steps of generating a laser beam and spotting the laser beam on the semiconductor substrate.
  • (B3) changing a relative irradiation position of the laser light with respect to the semiconductor substrate; It has a step and a.
  • This laser irradiation method is suitable for a method of manufacturing a semiconductor device. That is, the laser irradiation method is applied to the activation step in the method of manufacturing semiconductor devices.
  • Embodiments 1 and 2 can be used in combination as appropriate. It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.

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Abstract

本実施形態にかかるレーザ照射装置（１）は、半導体デバイスの半導体層を活性化するためのレーザ照射装置であって、波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光（１５）を発生するレーザ光源（３５）と、レーザ光を半導体基板に導く光学系ユニット（３０）と、半導体基板に対するレーザ光の相対的な照射位置を変化させる駆動機構と、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
　このようなエキシマレーザ光源は高価であるため、装置の部品コストを低減することが困難である。したがって、エキシマレーザ光源以外の光源を用いることが望まれる．半導体レーザは、安価であるが、連続発振（ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）レーザである。ＣＷレーザ光を変調器でパルス化すると、出力が低下してしまう。よって、多くの光源が必要となり、低コスト化が困難になる
　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、半導体デバイスの半導体層を活性化するためのレーザ照射装置であって、波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光を発生する半導体レーザ光源と、前記レーザ光を半導体基板に導く光学系ユニットと、前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させる駆動機構と、を備えている。
　一実施の形態によれば、レーザ照射装置は、複数のチップ領域が形成された半導体基板にレーザ光を照射するレーザ照射装置であって、レーザ光を発生するレーザ光源と、前記半導体基板における前記レーザ光のスポット形状の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記レーザ光を前記半導体基板に導く光学系ユニットと、前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させる駆動機構と、を備えている。
　一実施の形態によれば、レーザ照射方法は、半導体デバイスの半導体層を活性化するためのレーザ照射方法であって、（Ａ１）波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光を発生するステップと、（Ａ２）光学系ユニットによって前記レーザ光を半導体基板に導くステップと、（Ａ３）前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、を備えている。
　一実施の形態によれば、レーザ照射方法は、複数のチップ領域が形成された半導体基板にレーザ光を照射するレーザ照射方法であって、（Ｂ１）レーザ光を発生するステップと、（Ｂ２）前記半導体基板における前記レーザ光のスポット形状の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記レーザ光を前記半導体基板に導くステップと、（Ｂ３）前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、を備えている。
　一実施の形態によれば、製造方法は、（Ｓ１）半導体デバイスの半導体層を活性化するために、半導体基板にレーザ光を照射する照射ステップを備え、前記（Ｓ１）照射ステップは、（ＳＡ１）波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光を発生するステップと、（ＳＡ２）光学系ユニットによって前記レーザ光を半導体基板に導くステップと、（ＳＡ３）前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、を備えている。
　一実施の形態によれば、製造方法は、（Ｔ１）複数のチップ領域が形成された半導体基板にレーザ光を照射する照射ステップを備え、前記（Ｔ１）照射ステップは、（ＴＢ１）レーザ光を発生するステップと、（ＴＢ２）前記半導体基板における前記レーザ光のスポット形状の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記レーザ光を前記半導体基板に導くステップと、（ＴＢ３）前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、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１にかかるレーザ照射装置を模式的に示す上面図である。 実施の形態１にかかるレーザ照射装置を模式的に示すＸＺ断面図である。 実施の形態１にかかるレーザ照射装置を模式的に示すＹＺ断面図である。 被処理体におけるスポット形状を説明するための上面図である。 被処理体におけるスポット形状を説明するための上面図である。 実施の形態２にかかるレーザ照射装置を模式的に示すＸＺ断面図である。 実施の形態２にかかるレーザ照射装置を模式的に示すＹＺ断面図である。 被処理体におけるスポット形状を説明するための上面図である。 レーザ照射後の不純物濃度のプロファイルを示すグラフである。 本実施の形態にかかる製造方法で製造された半導体デバイスの構成例を示す断面図である。
実施の形態１．
　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、基板に設けられた半導体層に対して活性化処理を行う。被処理体は、半導体チップ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、不純物が注入された半導体層（不純物注入層ともいう）を有している。レーザ照射装置が半導体層にレーザ光を照射することで、半導体層を活性化することができる。また、本実施の形態にかかる方法は、パワー半導体に限られるものではない。例えば、本実施の形態にかかる方法は、イメージセンサなどの半導体チップの半導体層の活性化とその製造方法に適用することができる。
　レーザ照射装置は、レーザ光源として、青色半導体レーザ光源を用いている。レーザ照射装置は、半導体レーザ光源からの青色レーザ光を被処理体に照射することで、活性化のためのアニール処理を行う。なお、レーザ光は青色レーザ光に限らず、波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光とすることができる。
　図１～図３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上面図ある。図２は、レーザ照射装置１の構成を模式的に示すＸＺ断面図である。図３は、レーザ照射装置１の構成を模式的に示すＹＺ断面図である。
　図１～図３に示すように、レーザ照射装置１は、浮上ユニット１０、搬送ユニット１１、光学系ユニット３０、Ｙ駆動機構３２、及びステージ４０を備える。浮上ユニット１０と搬送ユニット１１とが搬送装置を構成する。
　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方向は被処理体１６の搬送方向である。Ｙ方向は光学系ユニット３０の移動方向である。Ｘ方向に搬送されている被処理体１６に、レーザ光１５が照射される。さらに、光学系ユニット３０が、Ｙ方向に移動する。したがって、被処理体１６に対するレーザ光の照射位置をＸ方向及びＹ方向に変化させることができる。これにより、被処理体１６のほぼ全面にレーザ光を照射することができる。
　図２に示すように、浮上ユニット１０は、浮上ユニット１０の表面からガスを噴出するように構成されている。浮上ユニット１０は、その上面で被処理体１６を浮上させる。浮上ユニット１０の表面から噴出されたガスが被処理体１６の下面に吹き付けられることで、被処理体１６が浮上する。被処理体１６が搬送される際、浮上ユニット１０は被処理体１６の上側に配置されている他の機構（不図示）に被処理体１６が接触しないように浮上量を調整している。
　浮上ユニット１０は、多孔質材料によって形成されている。例えば、浮上ユニット１０は、多孔質アルミナや多孔質ＳｉＣ等のセラミック材料で形成されている。ここでは、浮上ユニット１０は、厚さ１０ｍｍの多孔質材料プレートとなっている。浮上ユニット１０は、図示しない給気ポートに接続されている。よって、ガスボンベなどの気体供給手段（不図示）からの気体が浮上ユニット１０の上面から噴出される。
　搬送ユニット１１は、浮上している被処理体１６を搬送方向に搬送する。図１に示すように、搬送ユニット１１は、保持機構１２と移動機構１３とを備える。保持機構１２は、被処理体１６を保持する。例えば、保持機構１２は、真空吸着機構を用いて構成することができる。真空吸着機構はアルミニウム合金などの金属材料により形成されている。あるいは、保持機構１２は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材などの樹脂系材料で形成されていてもよい。保持機構１２の上面には、吸着溝や吸着穴等が形成されている。保持機構１２は多孔質材料で形成されていても良い。
　保持機構１２（真空吸着機構）は、排気ポート（不図示）に接続されており、排気ポートはエジェクタや真空ポンプなどに接続されている。よって、保持機構１２にはガスを吸引するための負圧が作用するため、保持機構１２を用いて被処理体１６を保持することができる。
　保持機構１２は、被処理体１６のレーザ光１５が照射される面（上面）と逆側の面（下面）、つまり、被処理体１６の浮上ユニット１０と対向する側の面を吸引することで、被処理体１６を保持している。また、保持機構１２は、被処理体１６の＋Ｙ方向における端部を保持している。
　搬送ユニット１１が備える移動機構１３は保持機構１２と連結されている。移動機構１３は、保持機構１２を搬送方向に移動可能に構成されている。搬送ユニット１１（保持機構１２及び移動機構１３）は、浮上ユニット１０の＋Ｙ方向の端部側に設けられており、保持機構１２で被処理体１６を保持しつつ、移動機構１３が搬送方向に移動することで被処理体１６が搬送される。
　図１に示すように、例えば、移動機構１３は浮上ユニット１０の＋Ｙ方向の端部を搬送方向に沿ってスライドするように構成されている。移動機構１３が浮上ユニット１０の端部を搬送方向に沿ってスライドすることで、被処理体１６が搬送方向に沿って搬送される。
　移動機構１３の移動速度を制御することで、被処理体１６の搬送速度を制御することができる。移動機構１３は、例えば、図示しないモータなどのアクチュエータとリニアガイド機構やエアベアリング等を備えている。
　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上に形成された半導体層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）などの半導体基板である。もちろん、基板１６aの材料は特に限定されるものではない。基板１６aは、レーザ波長の光に対して不透明になっている。
　半導体層１６ｂは、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）などの不純物が注入された不純物注入層である。半導体層１６ｂにレーザ光１５を照射してアニール処理することで、ＰＮ接合を活性化することができる。つまり、レーザ照射装置１は、半導体層１６ｂの活性化用アニール装置となる。なお、図では半導体層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。
　浮上ユニット１０の上方には、ステージ４０が配置されている。ステージ４０は、光学系ユニット３０を移動可能に保持している。光学系ユニット３０は、レーザ光源３５からのレーザ光を被処理体１６に導く。光学系ユニット３０は、ステージ４０よりも－Ｘ側に配置されている。したがって、光学系ユニット３０は被処理体１６の真上に配置されている。よって、光学系ユニット３０からのレーザ光１５が上側から被処理体１６に照射される。
　ステージ４０は光学系ユニット３０のＹ方向の移動をガイドするガイド機構となる。例えば、ステージ４０にはガイドレールやガイド溝などが設けられている。また、ステージ４０には、Ｙ駆動機構３２が設けられている。ステージ４０は、浮上ユニット１０の上方の空間において、Ｙ方向に沿って設けられたガントリーステージである。Ｙ駆動機構３２が光学系ユニット３０をＹ方向に駆動する。
　光学系ユニット３０がステージ４０に沿って移動する。光学系ユニット３０がＹ方向に移動するため、レーザ光１５の照射位置がＹ方向に変化する。＋Ｙ側及び－Ｙ側において、ステージ４０は浮上ユニット１０からはみ出すように配置されている。従って、Ｙ方向において、光学系ユニット３０は、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。
　次に、レーザ光源とその光学系の一例について説明する。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を発生する。レーザ光源３５は、中心波長４５０ｎｍの青色レーザ光を発生するＢＬＤ（Ｂｌｕｅ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）である。つまり、レーザ光源３５は青色半導体レーザ光源である。ここで、レーザ光は連続発振のＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）レーザ光となっている。もちろん、レーザ照射装置１は、変調器などを用いて、レーザ光をパルスレーザ光に変調しても良い。
　レーザ光源３５は、光ファイバ３６に結合されている。レーザ光源３５からのレーザ光は、光ファイバ３６を介して、光学系ユニット３０に入射する。図２に示されるように、光学系ユニット３０は、レンズ３０１、ミラー３０２，レンズ３０３、及びビーム整形部３０７を備えている。もちろん、光学系ユニット３０にはレンズ３０１、ミラー３０２、レンズ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。
　光ファイバ３６からのレーザ光は、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、スリットなどのビーム整形機構を有している。あるいは、複数本の光ファイバ３６を用いている場合、光ファイバ３６の出射端の配置によりビームを整形してもよい。ビーム整形部３０７は、光軸と直交する方向のビーム断面形状（スポット形状）が矩形状になるように、ビームを整形する。例えば、スポット形状は、長手方向のサイズが１０～１４ｍｍ、短手方向のサイズが０．５ｍｍの矩形状となる。ビーム整形部３０７にビームホモジナイザなどを用いることで、レーザ光強度をトップフラット分布とすることができる。なお、被処理体１６におけるビームのスポット形状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は、ミラー３０２に入射する。ミラー３０２はレーザ光を被処理体１６に向けて反射する。具体的には、ミラー３０２はレーザ光を下方に反射する。ミラー３０２で反射されたレーザ光は、レンズ３０３に入射する。
　レンズ３０３からのレーザ光１５が被処理体１６に照射される。レンズ３０３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３０３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。
　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の半導体層１６ｂがアニールされ、半導体層１６ｂに対して活性化処理を行うことができる。
　被処理体１６におけるスポット形状について、図４を用いて説明する。図４は、被処理体１６とレーザ光１５のスポット形状を模式的に示す上面図である。被処理体１６には、複数のチップ領域Ｃが形成されている。チップ領域Ｃはパワー半導体チップが形成される。チップ領域Ｃは、Ｘ方向、及びＹ方向に沿ってマトリクス状に配列されている。上面視において、それぞれのチップ領域Ｃは、矩形状になっている。チップ領域Ｃは、半導体回路が形成される領域となっている。
　隣接する２つのチップ領域Ｃの間の領域がスクライブラインＳとなる。スクライブラインＳにおいて、半導体ウェハが切断されることで、半導体チップが切り出される。ここで、チップ領域Ｃ間のスクライブラインＳはＸ方向又はＹ方向と平行になっている。つまり、スクライブラインＳは格子状に形成される。半導体ウェハはＸ方向及びＹ方向に切断されて、半導体チップとなる。
　ここで、レーザ光１５のスポット形状は、Ｘ方向を長手方向とし、Ｙ方向を短手方向とするライン状に形成されている。つまり、被処理体１６上において、レーザ光１５はＸ方向に延びるラインビームとなっている。例えば、レーザ光１５のスポットサイズは、Ｘ方向に１４ｍｍ、Ｙ方向に０．５ｍｍの矩形状になっている。また、レーザ光１５は出力２ｋＷのＣＷ光となっている。
　レーザ光１５のスポット形状の長手方向（Ｘ方向）のサイズはチップ領域Ｃのサイズよりも大きくなっている。被処理体１６上においてレーザ光の長手方向のサイズがチップ領域Ｃのサイズよりも大きくなるように、光学系ユニット３０のビーム整形部３０７がレーザ光を整形する。レーザ光１５のスポット形状の＋Ｘ側の端部はチップ領域Ｃよりも＋Ｘ側に配置され、－Ｘ側の端部はチップ領域Ｃの－Ｘ側に配置されている。つまり、レーザスポットの端部はスクライブラインＳ上に位置している。よって、Ｙ駆動機構３２が光学系ユニット３０をＹ方向に移動させることで、１列分のチップ領域Ｃの全体にレーザ光が照射される。つまり、光学系ユニット３０のＹ方向移動によって、レーザ光１５が１列のチップ領域Ｃの走査することができる。
　さらに、搬送ユニット１１がＸ方向に被処理体１６を移動している。これにより、レーザ光１５の照射位置がＸ方向に変化する。例えば、図４に示す状態から搬送ユニット１１がＸ方向に被処理体１６を１列分移動すると図５に示すようになる。そして、Ｙ駆動機構３２が光学系ユニット３０をＹ方向に移動させることで、２列目のチップ領域Ｃにレーザ光が照射される。この処理を繰り返すことで、全てのチップ領域Ｃにレーザ光が照射される。
　なお、図５では、１列目と２列目のチップ領域Ｃを走査する方向が同じ方向となっているが、反対方向となっていてもよい。例えば、１列目のチップ領域Ｃにおいて、レーザ光の照射位置が－Ｙ方向に移動した場合において、２列目のチップ領域Ｃでは、レーザ光の照射位置が＋Ｙ方向に移動してもよい。
　このように、被処理体１６におけるレーザ光１５の照射位置がＸ方向及びＹ方向に変化する。よって、レーザ光１５をラスタスキャン又はジグザクスキャンすることができる。被処理体１６のほぼ全面にレーザ光１５を照射することができる。
　レーザ光１５の照射スポットにおけるレーザ光強度は、トップフラット分布やガウス分布となっている。例えば、レーザ光強度をトップフラット分布とすることで、チップ領域Ｃに対して均一な強度のレーザ光を照射することができる。これにより、適切に半導体層を活性化することができ、生産性を向上することができる。
　トップフラット分布となるように、ビーム整形部３０７がビームを整形する。例えば、被処理体１６における任意の一方向において、レーザ光強度がトップフラット分布であることが好ましい。さらには、Ｘ方向及びＹ方向において、レーザ光強度がトップフラット分布であることが好ましい。
　被処理体１６におけるレーザ光１５の短手方向に光学系ユニット３０が移動している。つまり、光学系ユニット３０がＹ方向の移動中に、Ｙ方向を短手方向とするＣＷレーザ光が被処理体１６に照射される。よって、被処理体１６の１点にレーザ光が連続的に照射される照射時間（加熱時間）を短くすることできる。Ｙ方向における光学系ユニット３０の移動速度は、例えば、１ｍ／ｓｅｃとなっている。Ｙ方向のスポットサイズが０．５ｍｍとすると、加熱時間は０．５ｍｓｅｃとなる。これにより、下地膜などの局所的な加熱を防ぐことができる。よって、安定したアニールプロセスが可能になり、生産性を向上することができる。
　被処理体１６におけるレーザ光のスポット形状に応じて、移動速度を設定することで、１箇所当たりの照射時間を調整することができる。被処理体１６の１箇所当たりの照射時間が１００μｓｅｃ以下とすることが好ましい。つまり、被処理体１６の１箇所当たりの照射時間が１００μｓｅｃ以下とするように、光学系ユニット３０の移動速度を設定する。これにより局所的な加熱を防ぐことができるため、適切にアニールすることができる。
　また、Ｘ方向におけるレーザ光の照射スポットの端部がスクライブラインＳになるようにレーザ光が照射されている。つまり、Ｘ方向において、照射スポットのエッジ位置が、チップ領域Ｃと一致しないように、レーザ光が照射されている。このようにすることで、１つのチップ領域ＣでのＸ方向における照射強度ムラを低減することができる。したがって、Ｘ方向におけるチップ領域全体に均一なレーザ光を照射することができる。よって、生産性を向上することができる。
　なお、上記の説明では、Ｘ方向におけるレーザ光のスポットサイズが１列分のチップ領域を照射できるサイズとなっているが、２列以上のチップ領域Ｃを一度に照射できるサイズとしてもよい。つまり、Ｘ方向におけるレーザ光のスポットサイズをチップ領域Ｃのサイズの２倍以上としても良い。この場合もＸ方向におけるレーザ光の照射スポットのエッジ位置がスクライブラインＳ上になるようにすることが好ましい。
　また、本実施の形態では、レーザ光源３５が波長２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のレーザ光を発生する。中心波長２５０ｎｍ～５００ｎｍのレーザ光を用いることで、半導体層を適切に活性化することができる。半導体層１６ｂに対する浸透深さが深いレーザ光を用いることで、より深い領域まで活性化することができる。さらに、この波長範囲では、連続発振の半導体レーザ光源を用いることができるため、装置構成を簡素化、及び低コスト化することができる。
　例えば、波長４５０ｎｍのレーザ光は、シリコン膜に対する浸透深さが０．２４μｍとなっている。よって、半導体層１６ｂにおけるレーザ光の吸収を抑えることができため、半導体層１６ｂの深い領域にレーザ光が達する。よって、深い領域にＰＮ接合が生成される半導体デバイスの製造に好適である。例えば、レーザ照射装置１は、縦型ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のパワー半導体デバイスの活性化に好適である。レーザ照射装置１は、半導体基板の深い領域にＰＮ接合が形成されている半導体デバイスに対する活性化処理に好適である。高い生産性で半導体デバイスを製造することができる。
　なお、浮上ユニット１０を用いることで、レーザ光の照射位置において被処理体１６が固定されないようにすることができる。つまり、浮上ユニット１０は、レーザ光の照射位置において被処理体１６が固定されないように、被処理体１６を保持することができる。このようにすることで、局所的な熱膨張などによって被処理体１６に発生する応力を緩和することができる。
実施の形態２．
　実施の形態２にかかるレーザ照射装置について、図６～図８を用いて説明する。図６は、レーザ照射装置１の構成を示すＸＺ平面図である。図７は、レーザ照射装置１の構成を示すＹＺ平面図である。図８は、被処理体１６とレーザ光１５のスポット形状を示す図である。なお、レーザ照射装置１の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、適宜説明を省略し、図を簡略化する。例えば、光源は、実施の形態１と同様に、波長２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のレーザ光源となっている。
　本実施の形態では、被処理体１６が駆動ステージ２０上に載せられている。駆動ステージ２０は、被処理体１６をＸＹ方向に移動可能に保持している。例えば、駆動ステージ２０は、ＸＹ方向に移動するためのモータやガイド機構等を有している。駆動ステージ２０が移動することで、駆動ステージ２０上の被処理体１６が移動する。よって、被処理体１６におけるレーザ光１５の照射位置を変えることができる。
　駆動ステージ２０は、被処理体１６を吸着して保持する吸着ステージとなっていてもよい。例えば、駆動ステージ２０は、真空チャックステージや静電チャックステージとなっていてもよい。
　レーザ光源３５からのレーザ光は光ファイバ３６を介して、光学系ユニット３０入射する。光ファイバからのレーザ光は、レンズ３０１，光スキャナ３０８、ｆθレンズ３０９の順番に入射する。レンズ３０１は、レーザ光を光スキャナ３０８に向けて集光する。光スキャナ３０８はレーザ光をｆθレンズ３０９の方向に反射する。
　光スキャナ３０８は、例えばガルバノミラーなどであり、レーザ光１５を偏向する。光スキャナ３０８がレーザ光１５の偏向角度を変えることで、被処理体１６上において、レーザ光１５の照射位置が変わる。レーザ光Ｌ１は、Ｘ方向に走査される。
　具体的には、光スキャナ３０８は、Ｙ軸周りに回転する駆動モータなどによって動作する。光スキャナ３０８は、被処理体１６上において、レーザ光１５をＸ方向に沿って走査する。つまり、光スキャナ３０８がレーザ光１５を走査することで、被処理体１６上において、レーザ光１５の照射位置がＸ方向に移動する。また、光スキャナ３０８は、ガルバノミラーに限らず、ポリゴンミラーや、音響光学素子などであってもよい。
　ｆθレンズ３０９は、光スキャナ３０８で反射されたレーザ光１５を屈折する。ｆθレンズ３０９を被処理体１６の真上に配置することで、レーザ光１５の焦点面を被処理体１６の主面と一致させることができる。つまり、光スキャナ３０８の偏向角度によらず、Ｚ方向におけるレーザ光１５の焦点位置が一定の高さになる。これにより、被処理体１６におけるレーザ光１５の照射パワー密度を一定にすることができる。
　被処理体１６に照射されるレーザ光Ｌ１のスポット形状が円形であってもよく、矩形であってもよい。ビーム断面におけるレーザ光１５の強度分布はガウス分布であってもよい。あるいは、レーザ光１５は変調器などでトップフラット形状（トップハット形状）となっていてもよい。より、均一に照射する場合、レーザ光Ｌ１のスポット形状を矩形として、強度分布をトップフラット分布とすることが好ましい。
　例えば、被処理体１６におけるレーザ光のスポット形状は、０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方形となっている。さらに、光スキャナ３０８がＸ方向にレーザ光１５を走査している。また、Ｙ駆動機構３２が光学系ユニット３０をＹ方向に駆動している。これにより、ＸＹ方向にレーザ光の照射位置を高速に移動させることができる。
　光スキャナ３０８による走査速度は、Ｙ駆動機構３２及び駆動ステージ２０によるレーザ光の照射位置の移動速度よりも高速になっている。光スキャナ３０８を用いることで、被処理体１６の任意の一点における照射時間（加熱時間）を短くすることができる。安定したプロセスが可能となり、生産性を向上することができる。
　被処理体１６におけるレーザ光のスポット形状に応じて、走査速度を設定することで、１箇所当たりの照射時間を調整することができる。被処理体１６の１箇所当たりの照射時間が１００μｓｅｃ以下とすることが好ましい。つまり、被処理体１６の１箇所当たりの照射時間が１００μｓｅｃ以下とするように、走査速度を設定する。これにより局所的な加熱を防ぐことができるため、適切にアニールすることができる。
　例えば、光スキャナ３０８による走査方向をＸ方向、光学系ユニット３０の移動方向をＹ方向とする。そして、駆動ステージ２０の移動方向をＸ方向とすることができる。これにより、２次元走査することができるため、被処理体１６のほぼ全面をアニールすることができる。もちろん、光スキャナ３０８の走査方向、光学系ユニット３０の移動方向、駆動ステージ２０の移動方向は、特に限定されるものではない。
　なお、本実施の形態１，２ではレーザ光源３５として、青色レーザダイオードが設けられているが、レーザ光源３５はこれに限られるものではない。具体的には、レーザ光源３５は、２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長のレーザ光を発生するものが好ましい。もちろん、レーザ波長は上記の範囲以外であってもよい。
　レーザ光の照射位置において被処理体１６が固定されないように、駆動ステージ２０が被処理体１６を保持してもよい。例えば、実施の形態２では、駆動ステージ２０が被処理体１６を吸着して保持しない非吸着ステージであってもよい。駆動ステージ２０が吸着ステージである場合、駆動ステージ２０は、被処理体１６を部分的に吸着できる構成としてもよい。例えば、被処理体１６において、吸着ステージの吸着領域を複数に分割して、吸着をオンオフ制御してもよい。このようにすることで、駆動ステージ２０が、レーザ光照射位置では吸着せずに、レーザ光の照射位置以外の箇所で被処理体１６を吸着することができる。これにより、駆動ステージ２０は、レーザ光の照射位置において被処理体１６が固定されないように、被処理体１６を保持することができる。このようにすることで、局所的な熱膨張などによって被処理体１６に発生する応力を緩和することができる。
　なお、実施の形態１と実施の形態２とは適宜組み合わせて用いることができる。例えば、実施の形態１において浮上ユニット１０と搬送ユニット１１とを駆動ステージ２０に置き換えることができる。あるいは、実施の形態２において、駆動ステージ２０を浮上ユニット１０と搬送ユニット１１に置き換えることができる。また、実施の形態１においても、光スキャナ３０４を用いることができる。レーザ光の照射位置を変える手段は、駆動ステージ２０、搬送ユニット１１、光学系ユニットのＹ駆動機構３２、又は光スキャナ３０４のいずれか一つ以上を用いることが可能である。
実施例
　図９は上記のレーザ照射後の不純物濃度のプロファイルを示すグラフである。ここでは厚さ１５０μｍのシリコンウェハを被処理体１６として、ボロン（Ｂ）とリン（Ｐ）をイオン注入している。図９では、ボロンとリンのＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）プロファイルをそれぞれ示している。さらに、図９では、ＳＲＰ（Spreading Resistance Profiling）によるプロファイルを示している。図９において、横軸は厚さであり、縦軸は不純物濃度を示している。実施の形態１のようにラインビームを照射したときの結果を示している。ここでは、被処理体１６におけるビームサイズは、１０ｍｍ×０．５ｍｍである。
　被処理体１６におけるレーザ光１５のパワー密度は、４０ｋＷ／ｃｍ２であり、レーザパワーは２ｋＷである。エネルギー密度は６０Ｊ／ｃｍ２であり、照射時間は１．５ｍｓｅｃ、光学系ユニット３０の移動速度は、３３３ｍｍ／ｓｅｃである。ボロンの活性化率は、６１％、リンの活性化率は１０７％である。よって、本実施の形態にかかるレーザ照射方法によって、適切に不純物層を活性化することが可能である。
（半導体デバイス）
　以下、本実施の形態にかかる製造方法で製造される半導体デバイスの一例について説明する。図１０は、半導体デバイス６００の積層構成を示す断面図である。半導体デバイス６００は、縦型ＭＯＳＦＥＴである。具体的には、半導体デバイス６００は、プレーナ型ＭＯＳＦＥＴとなっており、半導体基板６０５の裏面側がドレイン、表面側がソース及びゲートとなっている。半導体基板６０５はシリコン基板である。
　半導体デバイス６００には半導体基板６０５の裏面側から順にｎ＋層６０１、ｎ－層６０２、ｐ層６０３、ｎ＋層６０４が形成されている。さらに半導体基板６０５の表面には、ゲート電極６１０とソース電極６２０とが形成されている。ゲート電極６１０とソース電極６２０は、銅やアルミニウムなどの金属薄膜となっている。半導体基板６０５が上記の被処理体１６または基板１６ａに対応する。
　ｎ＋層６０１、ｎ－層６０２、ｐ層６０３、ｎ＋層６０４には不純物が注入されている。ｐ層６０３は例えば、ドーパントとして、ホウ素が注入されている。ｎ＋層６０１、ｎ－層６０２、ｎ＋層６０４には、ドーパントとしてリンが注入されている。ｎ＋層６０１、ｎ－層６０２、ｐ層６０３、又はｎ＋層６０４が半導体層１６ｂに対応している。
　レーザ照射装置１が半導体基板６０５にレーザ光を照射することで、ｎ＋層６０１、ｎ－層６０２、ｐ層６０３、ｎ＋層６０４の１つ以上の層を活性化することができる。半導体基板６０５の上面からレーザ光１５を照射する。このようにすることで、ｎ＋層６０１、ｎ－層６０２、ｐ層６０３、又はｎ＋層６０４を活性化することができる。なお、レーザ光を照射する工程の順番は特に限定されるものではない。
　また、本実施の形態にかかる方法は、半導体デバイスの半導体層を活性化するための照射方法であって、波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光を発生するステップと、光学系ユニットによって前記レーザ光を半導体基板に導くステップと、前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、を備えている。この方法により、適切に半導体層を活性化することができる。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。
　本実施形態にかかるレーザ照射方法は、複数のチップ領域が形成された半導体基板にレーザ光を照射するレーザ照射方法であって、レーザ光を発生するステップと、前記半導体基板における前記レーザ光のスポット形状の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記レーザ光を前記半導体基板に導くステップと、（Ｂ３）前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、を備えている。この方法により、適切にレーザ光を照射することができる。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。
　実施の形態１、２の一部又は全部は適宜組み合わせて使用することができる。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　浮上ユニット
　１１　搬送ユニット
　１２　保持機構
　１３　移動機構
　１５　レーザ光
　１６　被処理体
　１６ａ　基板
　１６ｂ　半導体層
　２０　駆動ステージ
　３０　光学系ユニット
　３２　Ｙ駆動機構
　３０１　レンズ
　３０２　ミラー
　３０３　レンズ
　４０　ステージ

Claims (36)

  1. 　半導体デバイスの半導体層を活性化するためのレーザ照射装置であって、
    　波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光を発生するレーザ光源と、
    　前記レーザ光を半導体基板に導く光学系ユニットと、
    　前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させる駆動機構と、を備えたレーザ照射装置。
  2. 　前記半導体基板には、前記半導体デバイスとなるチップ領域が複数設けられており、
    　前記半導体基板上において前記レーザ光の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記光学系ユニットが前記レーザ光を整形する請求項１に記載のレーザ照射装置。
  3. 　前記半導体基板を吸着保持する吸着ステージをさらに備え、
    　前記駆動機構が前記吸着ステージを移動させる請求項２に記載のレーザ照射装置。
  4. 　前記半導体基板を浮上する浮上ユニットと、
    　前記浮上ユニット上を浮上している前記半導体基板を第１の方向に搬送する搬送ユニットと、
    　前記浮上ユニット上に配置された前記光学系ユニットを、上面視において前記長手方向と異なる第２の方向に移動可能に保持する駆動ステージと、をさらに備えた請求項２に記載のレーザ照射装置。
  5. 　前記光学系ユニットには、前記レーザ光を走査する光スキャナが設けられている請求項１～４のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
  6. 　複数のチップ領域が形成された半導体基板にレーザ光を照射するレーザ照射装置であって、
    　レーザ光を発生するレーザ光源と、
    　前記半導体基板における前記レーザ光の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記レーザ光を前記半導体基板に導く光学系ユニットと、
    　前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させる駆動機構と、を備えたレーザ照射装置。
  7. 　前記チップ領域には、半導体チップが形成される請求項６に記載のレーザ照射装置。
  8. 　前記レーザ光源が、波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光を発生させる請求項６、又は７に記載のレーザ照射装置。
  9. 　前記半導体基板に照射される前記レーザ光がパルスレーザ光であり、
    　前記半導体基板の１箇所当たりの照射時間が１００μｓｅｃ以下となる請求項１～８のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
  10. 　前記レーザ光の照射位置において前記半導体基板が固定されないように、前記半導体基板が保持されている請求項１～９のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
  11. 　前記半導体基板上の任意の一方向において前記レーザ光の強度分布がトップフラット分布になっている請求項１～１０のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
  12. 　前記半導体基板上における前記レーザ光の前記照射位置の変化方向及び変化方向と直交する直交方向において前記レーザ光の強度分布がトップフラット分布になっている請求項１～１１のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
  13. 　半導体デバイスの半導体層を活性化するためのレーザ照射方法であって、
    　（Ａ１）波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光を発生するステップと、
    　（Ａ２）光学系ユニットによって前記レーザ光を半導体基板に導くステップと、
    　（Ａ３）前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、を備えたレーザ照射方法。
  14. 　前記半導体基板には、前記半導体デバイスとなるチップ領域が複数設けられており、
    　前記半導体基板上において前記レーザ光の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記光学系ユニットが前記レーザ光を整形する請求項１３に記載のレーザ照射方法。
  15. 　吸着ステージが前記半導体基板を吸着保持し、
    　前記吸着ステージを駆動することで、前記半導体基板に対する前記レーザ光の照射位置を変化させる請求項１４に記載のレーザ照射方法。
  16. 　浮上ユニットによって前記半導体基板を浮上させ、
    　前記浮上ユニット上を浮上している前記半導体基板を第１の方向に搬送し、
    　前記浮上ユニット上に配置された前記光学系ユニットを、上面視において前記長手方向と異なる第２の方向に移動する請求項１４に記載のレーザ照射方法。
  17. 　前記光学系ユニットに設けられた光スキャナによって、前記レーザ光を走査する請求項１３～１６のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
  18. 　複数のチップ領域が形成された半導体基板にレーザ光を照射するレーザ照射方法であって、
    　（Ｂ１）レーザ光を発生するステップと、
    　（Ｂ２）前記半導体基板における前記レーザ光の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記レーザ光を前記半導体基板に導くステップと、
    　（Ｂ３）前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、を備えたレーザ照射方法。
  19. 　前記チップ領域には、半導体チップが形成される請求項１８に記載のレーザ照射方法。
  20. 　前記レーザ光の波長が２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である請求項１８、又１９に記載のレーザ照射方法。
  21. 　前記半導体基板に照射される前記レーザ光がパルスレーザ光であり、
    　前記半導体基板の１箇所当たりの照射時間が１００μｓｅｃ以下となる請求項１３～２０のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
  22. 　前記レーザ光の照射位置において前記半導体基板が固定されないように、前記半導体基板が保持されている請求項１３～２１のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
  23. 　前記半導体基板上の任意の一方向において前記レーザ光の強度分布がトップフラット分布になっている請求項１３～２２のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
  24. 　前記半導体基板上における前記レーザ光の前記照射位置の変化方向及び変化方向と直交する直交方向において前記レーザ光の強度分布がトップフラット分布になっている請求項１３～２３のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
  25. 　（Ｓ１）パワー半導体デバイスの半導体層を活性化するために、半導体基板にレーザ光を照射する照射ステップを備え、
    　前記（Ｓ１）照射ステップは、
    　（ＳＡ１）波長２５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下のレーザ光を発生するステップと、
    　（ＳＡ２）光学系ユニットによって前記レーザ光を半導体基板に導くステップと、
    　（ＳＡ３）前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、を備えた半導体デバイスの製造方法。
  26. 　前記半導体基板には、前記半導体デバイスとなるチップ領域が複数設けられており、
    　前記半導体基板上において前記レーザ光のスポット形状の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記光学系ユニットが前記レーザ光を整形する請求項２５に記載の半導体デバイスの製造方法。
  27. 　吸着ステージが前記半導体基板を吸着保持し、
    　前記吸着ステージを駆動することで、前記半導体基板に対する前記レーザ光の照射位置を変化させる請求項２６に記載の半導体デバイスの製造方法。
  28. 　浮上ユニットによって前記半導体基板を浮上させ、
    　前記浮上ユニット上を浮上している前記半導体基板を第１の方向に搬送し、
    　前記浮上ユニット上に配置された前記光学系ユニットを、上面視において前記長手方向と異なる第２の方向に移動する請求項２６に記載の半導体デバイスの製造方法。
  29. 　前記光学系ユニットに設けられた光スキャナによって、前記レーザ光を走査する請求項２５～２８のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
  30. 　（Ｔ１）複数のチップ領域が形成された半導体基板にレーザ光を照射する照射ステップを備え、
    　前記（Ｔ１）照射ステップは、
    　（ＴＢ１）レーザ光を発生するステップと、
    　（ＴＢ２）前記半導体基板における前記レーザ光のスポット形状の長手方向のサイズが前記チップ領域のサイズよりも大きくなるように、前記レーザ光を前記半導体基板に導くステップと、
    　（ＴＢ３）前記半導体基板に対する前記レーザ光の相対的な照射位置を変化させるステップと、を備えた半導体デバイスの製造方法。
  31. 　前記チップ領域には、半導体チップが形成される請求項３０に記載の半導体デバイスの製造方法。
  32. 　前記レーザ光の波長が２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である請求項３０、又３１に記載の半導体デバイスの製造方法。
  33. 　前記半導体基板に照射される前記レーザ光がパルスレーザ光であり、
    　前記半導体基板の１箇所当たりの照射時間が１００μｓｅｃ以下となる請求項２５～３２のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
  34. 　前記レーザ光の照射位置において前記半導体基板が固定されないように、前記半導体基板が保持されている請求項２５～３３のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
  35. 　前記半導体基板上の任意の一方向において前記レーザ光の強度分布がトップフラット分布になっている請求項２５～３４のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
  36. 　前記半導体基板上における前記レーザ光の前記照射位置の変化方向及び変化方向と直交する直交方向において前記レーザ光の強度分布がトップフラット分布になっている請求項２５～３５のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231654A (ja) * 2001-01-30 2002-08-16 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd レーザアニール方法及び装置
JP2004093252A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Hitachi Ltd 欠陥検査装置および欠陥検査方法
JP2004214635A (ja) * 2002-12-18 2004-07-29 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法、半導体装置及び電子機器
JP2005223301A (ja) * 2003-06-24 2005-08-18 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体素子の製造方法
JP2005268487A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体素子の製造方法および半導体素子の製造装置
JP2007059431A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及びレーザ加工装置
JP2009194370A (ja) * 2008-01-16 2009-08-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ処理装置、および半導体基板の作製方法
JP2010141190A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Shimadzu Corp レーザ結晶化装置
JP2018157000A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 株式会社日本製鋼所 レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231654A (ja) * 2001-01-30 2002-08-16 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd レーザアニール方法及び装置
JP2004093252A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Hitachi Ltd 欠陥検査装置および欠陥検査方法
JP2004214635A (ja) * 2002-12-18 2004-07-29 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法、半導体装置及び電子機器
JP2005223301A (ja) * 2003-06-24 2005-08-18 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体素子の製造方法
JP2005268487A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体素子の製造方法および半導体素子の製造装置
JP2007059431A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及びレーザ加工装置
JP2009194370A (ja) * 2008-01-16 2009-08-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ処理装置、および半導体基板の作製方法
JP2010141190A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Shimadzu Corp レーザ結晶化装置
JP2018157000A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 株式会社日本製鋼所 レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体装置の製造方法

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