本公开涉及激光照射方法和激光照射系统。
背景技术：
：半导体是构成集成电路、功率器件、led(light-emittingdiode：发光二极管)、液晶显示器、有机el(electroluminescence：电致发光)显示器等有源元件的材料，并且是电子器件的制造必不可少的材料。为了制造这样的有源元件，需要在将作为掺杂剂的杂质掺杂到半导体基板中之后，使杂质活化，将该杂质的电特性控制为n型或p型。一般而言，向半导体基板的杂质的掺杂和活化通过热扩散法、离子注入法来进行。热扩散法是指如下方法：通过在包含杂质的气体中将基板加热为高温来使杂质从半导体基板的表面热扩散至半导体基板的内部，进一步使杂质活化。离子注入法包含离子注入工序和热退火工序。离子注入工序是通过对半导体基板照射加速为高速后的杂质的离子射束来向半导体基板的内部注入杂质的工序。热退火工序是通过对半导体基板施加热能来修复由于杂质注入而产生的半导体内部的缺陷并使杂质活化的工序。离子注入法具有能够通过使用抗蚀剂等掩膜来进行离子注入区域的局部设定、能够精密地进行杂质浓度的深度控制等的优异特征。因此，离子注入法被广泛用作使用硅(si)的集成电路的制造技术。碳化硅(sic)被作为下一代功率器件材料开展了开发。sic与以往被用作半导体材料的si相比，具有较大的带隙、si的大致10倍左右的高绝缘损坏电场特性、优异的导热率等。此外，sic的特征在于热化学性稳定。为了使用sic构成晶体管，需要在sic中掺杂杂质。但是，当通过针对si使用的现有离子注入法来掺杂杂质时，存在如下问题：对sic施加热损伤，形成缺陷，电特性下降。因此，作为针对sic的杂质的掺杂方法，研究了激光掺杂法。激光掺杂法是指如下方法：通过在半导体基板的表面形成包含掺杂剂的杂质源膜，并对该杂质源膜照射激光，将杂质源膜所包含的杂质导入半导体基板中。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-55259号公报专利文献2：日本特开平8-139048号公报专利文献3：日本特开平8-264468号公报专利文献4：美国公开2016/0247681号公报专利文献5：国际公开第2016/151723号技术实现要素：本公开的1个观点的激光照射方法，对在半导体基板上形成杂质源膜而构成的被照射物照射具有比半导体基板的带隙能量大的光子能量的脉冲激光，该杂质源膜至少包含作为掺杂剂的杂质元素，其中，该激光照射方法具有以下步骤：a.作为激光掺杂用的第1照射条件，读入第1注量和第1照射脉冲数，且在对被照射物照射第1照射脉冲数的脉冲激光的情况下，第1注量为杂质源膜产生烧蚀的阈值以上且小于半导体基板的表面产生损伤的阈值，其中，该第1注量是照射到被照射物上所设定的矩形的照射区域的脉冲激光的每一个脉冲的注量，该第1照射脉冲数是照射到照射区域的2个以上的照射脉冲数；b.在设照射区域沿扫描方向的宽度为bx、第1照射脉冲数为nd、脉冲激光的反复频率为f的情况下，根据下式(a)计算第1扫描速度vdx；以及c.以反复频率f对照射区域照射脉冲激光并使被照射物相对于照射区域相对地以第1扫描速度vdx移动，vdx＝f·bx/nd…(a)。本公开的1个观点的激光照射系统，其具有：a.载台，其使在半导体基板上形成杂质源膜而构成的被照射物在至少1个扫描方向上移动，该杂质源膜至少包含作为掺杂剂的杂质元素；b.激光装置，其产生具有比半导体基板的带隙能量大的光子能量的脉冲激光；c.光学系统，其将脉冲激光的射束形状整形为矩形，照射到被照射物上所设定的矩形的照射区域；以及d.激光照射控制部，其对载台和激光装置进行控制，该激光照射控制部进行以下的处理；d1.作为激光掺杂用的第1照射条件，读入第1注量和第1照射脉冲数，在对被照射物照射第1照射脉冲数的脉冲激光的情况下，第1注量为杂质源膜产生烧蚀的阈值以上且小于半导体基板的表面产生损伤的阈值，其中，该第1注量是照射到照射区域的脉冲激光的每一个脉冲的注量，该第1照射脉冲数是照射到照射区域的2个以上的照射脉冲数；d2.在设照射区域沿扫描方向的宽度为bx、第1照射脉冲数为nd、脉冲激光的反复频率为f的情况下，根据下式(e)计算第1扫描速度vdx；以及d3.以反复频率f对照射区域照射脉冲激光并使被照射物相对于照射区域相对地以第1扫描速度vdx移动，vdx＝f·bx/nd…(e)。附图说明以本公开的多个实施方式为单纯的例子，以下参照附图进行说明。图1是概略性地示出比较例的激光照射系统的结构的图。图2a是说明第1实施方式中的分布重复曝光方式的照射控制的图，图2b是示出照射区域的形状的图。图3是示出激光照射控制部的激光掺杂控制的处理的流程图。图4是示出进行照射条件的读入的处理的详细内容的子例程。图5是示出使激光装置进行调整振荡的处理的详细内容的子例程。图6是示出计算激光掺杂用的参数的处理的详细内容的子例程。图7是设定激光掺杂用的参数的处理的详细内容的子例程。图8是说明比较例的课题的图(其一)。图9是说明比较例的课题的图(其二)。图10是说明比较例的课题的图(其三)。图11是概略性地示出第1实施方式的激光照射系统的结构的图。图12是示出蝇眼透镜的结构的立体图。图13a是呈晶片状地形成的被照射物的俯视图，图13b是照射区域的形状的图。图14是示出激光照射控制部的激光掺杂控制的处理的流程图。图15是示出进行照射条件的读入的处理的详细内容的子例程。图16是示出计算激光掺杂用的参数的处理的详细内容的子例程。图17是设定激光掺杂用的参数的处理的详细内容的子例程。图18是示出沿x轴方向扫描照射的处理的详细内容的子例程。图19a是说明第2实施方式中的扫描照射控制的图，图19b是示出照射区域的形状的图。图20是说明第1注量fd和第2注量fp的设定值的图。图21是示出激光照射控制部的激光掺杂控制和后退火控制的处理的流程图。图22是示出进行第1照射条件和第2照射条件的读入的处理的详细内容的子例程。图23是示出计算激光掺杂用和后退火用的参数的处理的详细内容的子例程。图24是设定激光掺杂用的参数的处理的详细内容的子例程。图25是示出设定后退火用的参数的处理的详细内容的子例程。图26是示出第1变形例中的扫描路径的图。图27是示出激光照射控制部的激光掺杂控制和后退火控制的处理的流程图。图28是概略性地示出第2变形例的激光照射系统的结构的图。图29是示出激光装置的变形例的图。图30是示出激光照射装置的其他变形例的图。图31是示出照射护罩的变形例的图。具体实施方式<内容>1.概要2.比较例2.1激光照射系统的结构2.2激光照射控制2.3衰减器的透过率的设定值2.4激光照射系统的动作2.4.1主流程2.4.2s110的详细内容2.4.3s120的详细内容2.4.4s150的详细内容2.4.5s160的详细内容2.5课题3.第1实施方式3.1结构3.2扫描照射控制3.3脉冲激光的注量的设定值3.4激光照射系统的动作3.4.1主流程3.4.2s210的详细内容3.4.3s250的详细内容3.4.4s260的详细内容3.4.5s270的详细内容3.5效果3.6半导体基板为sic的具体例4.第2实施方式4.1结构4.2扫描照射控制4.3脉冲激光的注量的设定值4.4衰减器的透过率的设定值4.5激光照射系统的动作4.5.1主流程4.5.2s310的详细内容4.5.3s350的详细内容4.5.4s360的详细内容4.5.5s410的详细内容4.6效果4.7参数的具体例4.8照射区域的纵横比4.9激光装置的种类5.第1变形例5.1扫描照射控制5.2激光照射系统的动作5.3效果6.第2变形例7.激光装置的变形例8.其他变形例以下，参照附图详细地说明本公开的实施方式。以下说明的实施方式示出本公开的多个例子，不限定本公开的内容。此外，在各实施方式中说明的结构和动作全部不一定作为本公开的结构和动作是必需的。另外，对相同的结构要素标注相同的参考标号，并省略重复的说明。1.概要本公开涉及通过对在半导体基板上形成杂质源膜而构成的被照射物照射脉冲激光来进行向半导体基板中的杂质的掺杂的激光照射系统。2.比较例2.1激光照射系统的结构图1概略性地示出比较例的激光照射系统2的结构。激光照射系统2包含激光装置3和激光照射装置4。激光装置3与激光照射装置4通过光路管5连接。激光装置3包含主振荡器mo、监视器模块11、快门12和激光控制部13。激光装置3是将包含f2、arf、krf、xecl或xef的激光气体作为激光介质产生紫外区域的脉冲激光的放电激发式激光装置。在激光装置3为f2激光装置的情况下，脉冲激光的中心波长为大约157nm。在激光装置3为arf准分子激光装置的情况下，脉冲激光的中心波长为大约193.4nm。在激光装置3为krf准分子激光装置的情况下，脉冲激光的中心波长为大约248.4nm。在激光装置3为xecl准分子激光装置的情况下，脉冲激光的中心波长为大约308nm。在激光装置3为xef准分子激光装置的情况下，脉冲激光的中心波长为大约351nm。主振荡器mo包含激光腔20、后视镜21a和输出耦合镜21b、充电器23、脉冲功率模块(ppm)24。图1示出了从与激光的行进方向大致垂直的方向观察到的激光腔20的内部结构。激光腔20是封入有激光气体的腔，在内部配置有一对电极22a和22b。一对电极22a和22b是用于通过放电激发激光介质的放电电极。在激光腔20中形成开口，电绝缘部25堵塞该开口。电极22a被支承于电绝缘部25，电极22b被支承于返回板20d。该返回板20d通过未图示的配线与激光腔20的内表面连接。在电绝缘部25中嵌入有导电部。导电部将从ppm24供给的高电压施加到电极22a。充电器23是以规定的电压对ppm24中的未图示的充电电容器充电的直流电源装置。ppm24包含开关24a，该开关24a通过激光控制部13控制。当开关24a从断开变为接通时，ppm24根据充电器23所保持的电能生成脉冲状的高电压，对一对电极22a和22b之间施加该高电压。当对一对电极22a和22b之间施加高电压时，一对电极22a和22b之间的绝缘损坏，产生放电。通过该放电的能量，激光腔21内的激光介质被激发，转移到高能级。在被激发的激光介质之后转移到低能级时，释放与该能级差对应的光。在激光腔20的两端设置有窗20a和20b。在激光腔20内产生的光经由窗20a和20b射出到激光腔20的外部。后视镜21a和输出耦合镜21b构成光谐振器。在后视镜21a上涂覆高反射膜，在输出耦合镜21b上涂覆部分反射膜。激光腔20配置在光谐振器的光路上。因此，后视镜21a对从激光腔20内经由窗20a输出的光进行高反射，并经由窗20a返回激光腔20内。此外，输出耦合镜21b使从激光腔20内经由窗20b输出的光中的一部分透过，使其他一部分反射并返回激光腔20内。因此，从激光腔20射出的光在后视镜21a与输出耦合镜21b之间往返，每次通过电极22a与电极22b之间的放电空间时被放大。所放大的光的一部分经由输出耦合镜27作为脉冲激光输出。监视器模块11配置在从主振荡器mo射出的脉冲激光的光路上。监视器模块11例如包含分束器11a和光传感器11b。分束器11a使从主振荡器mo输出的脉冲激光以较高的透过率朝向快门12透过，并且使脉冲激光的一部分朝向光传感器11b反射。光传感器11b检测所入射的脉冲激光的脉冲能量，将检测出的脉冲能量的数据输出到激光控制部13。激光控制部13与激光照射装置4所包含的激光照射控制部31之间收发各种信号。例如，激光控制部13从激光照射控制部31接收发光触发tr、目标脉冲能量et的数据等。此外，激光控制部13向充电器23发送充电电压的设定信号，并且向ppm24发送开关24a的接通或断开的指令信号。激光控制部13从监视器模块11接收脉冲能量的数据，参考接收到的脉冲能量的数据来控制充电器23的充电电压。通过控制充电器23的充电电压，可控制脉冲激光的脉冲能量。快门12配置在在监视器模块11的分束器11a中透过的脉冲激光的光路上。激光控制部13在开始激光振荡之后到从监视器模块11接收的脉冲能量与目标脉冲能量et之差在容许范围内为止的期间内，使快门12成为关闭状态。在从监视器模块11接收的脉冲能量与目标脉冲能量et之差在容许范围内的情况下，激光控制部13使快门12成为打开状态。激光控制部13与快门12的打开信号同步地将表示能够受理脉冲激光的发光触发tr的准备完成信号rd发送到激光照射控制部31。激光照射装置4包含壳体30、激光照射控制部31、工作台32、xyz载台33、框架34、照射护罩35和光学系统40。在壳体30内配置有光学系统40。在框架34上固定有壳体30、xyz载台33和照射护罩35。在工作台32上载置有被照射物50，该被照射物50被激光照射装置4照射脉冲激光。被照射物50是如sic、金刚石、gan等用于功率器件的半导体材料。sic的晶体构造未特别限定，但是，例如为4h-sic。被照射物50包含：半导体基板51，其由这些半导体材料形成；以及杂质源膜52，其形成在半导体基板51的表面上。杂质源膜52为至少包含作为掺杂剂的杂质元素的膜。在通过掺杂使半导体基板51成为p型的情况下，例如，作为杂质源膜52，使用包含作为p型掺杂剂的铝元素的铝金属膜。此外，在通过掺杂使半导体基板51成为n型的情况下，例如，作为杂质源膜52，使用包含作为n型掺杂剂的氮元素的窒化膜、例如sin膜。xyz载台33移动自如地支承工作台32。xyz载台33根据从激光照射控制部31输入的控制信号，使工作台32在x轴方向、y轴方向、z轴方向上移动。通过利用xyz载台33沿x轴方向或y轴方向变更工作台32的位置，可变更被照射物50的表面上的脉冲激光的照射区域。另外，z轴方向与从光学系统40输出的脉冲激光的光轴平行。x轴方向与y轴方向相互垂直，并且分别与z轴方向垂直。光学系统40包含高反射镜41a～41c、衰减器42、均束器43和转印光学系统44。高反射镜41a～41c以较高的反射率反射紫外区域的脉冲激光。高反射镜41a配置成对从激光装置3经由光路管5入射的脉冲激光进行反射，所反射的脉冲激光通过衰减器42入射到高反射镜41b。高反射镜41a～41c例如在由合成石英、氟化钙(caf2)晶体形成的透明基板的表面上涂覆对脉冲激光进行高反射的反射膜。衰减器42配置在高反射镜41a与高反射镜41b之间的光路上。衰减器42包含2片的部分反射镜42a和42b、旋转载台42c和42d，并构成为透过率可变。旋转载台42c保持部分反射镜42a，以变更脉冲激光向部分反射镜42a入射的入射角度的方式旋转。旋转载台42d保持部分反射镜42b，以变更脉冲激光向部分反射镜42b入射的入射角度的方式旋转。部分反射镜42a和42b分别是透过率与脉冲激光的入射角度对应地发生变化的光学元件。部分反射镜42a与部分反射镜42b的倾斜角度通过旋转载台42c和42d调整成脉冲激光的入射角度相互一致并且成为期望的透过率。衰减器42利用从激光照射控制部31输入的控制信号对旋转载台42c和42d进行驱动，控制透过率。入射到衰减器42的脉冲激光与根据控制信号来控制的透过率对应地衰减并从衰减器42输出。高反射镜41b配置成对从衰减器42入射的脉冲激光进行反射，所反射的脉冲激光通过均束器43入射到高反射镜41c。均束器43配置在高反射镜41b与高反射镜41c之间的光路上。均束器43包含蝇眼透镜45和聚光透镜46。蝇眼透镜45配置于聚光透镜46的上游侧。从高反射镜41b入射的脉冲激光通过透过蝇眼透镜45和聚光透镜46，在聚光透镜46的焦点面上进行科勒(kohler)照明，使光强度分布在规定的射束形状内均匀化。此外，蝇眼透镜45将与脉冲激光的光轴垂直的截面的射束形状整形为矩形。以这样的方式从蝇眼透镜45输出的脉冲激光经由聚光透镜46在聚光透镜46的焦点面上进行科勒照明，入射到高反射镜41c。转印光学系统44配置在被高反射镜41c反射的脉冲激光的光路上。转印光学系统44组合多个透镜来构成。转印光学系统44也可以为缩小投影光学系统。转印光学系统44将由均束器43形成的矩形的射束经由窗36转印到被照射物50的表面上。窗36配置在转印光学系统44与被照射物50之间的光路上，在被未图示的o型环密封的状态下固定于开口，该开口形成在壳体30上。窗36也可以是由合成石英、caf2晶体形成的透明基板，在双面上涂覆反射抑制膜。在壳体30上设置有将第1净化气体吸入壳体30内的吸入口30a和从壳体30内排出第1净化气体的排出口30b。第1净化气体例如为氮(n2)气。吸入口30a和排出口30b与未图示的进气管、排出管连接。吸入口30a和排出口30b在与进气管或排出管连接的状态下被未图示的o型环密封，以使抑制外部气体混入壳体30内。吸入口30a与第1净化气体提供源37连接，该第1净化气体提供源37提供第1净化气体。壳体30的内部通过第1净化气体净化。光路管5与激光照射装置4的连接部分和光路管5与激光装置3的连接部分分别通过未图示的o型环密封。光路管5内也通过第1净化气体净化。照射护罩35包围被照射物50，该被照射物50被支承于工作台32。照射护罩35具有包围工作台32和xyz载台33整体的大小，被固定于框架34上。在照射护罩35的上表面形成有与窗36连接的开口，该窗36设置于壳体30。该开口与窗36之间通过未图示的o型环密封。照射护罩35构成为能够用第2净化气体填满窗36与被照射物50之间。在照射护罩35上设置有吸入口35a和排出口35b，该吸入口35a将第2净化气体吸入照射护罩35内，该排出口35b从照射护罩35内排出第2净化气体。第2净化气体是几乎不含氧的惰性气体，例如是氩气(ar)、氦气(he)。第2净化气体是在对半导体材料照射激光的情况下不会在半导体表面生成氧化物的氧浓度以下的惰性气体即可。吸入口35a与第2净化气体提供源38连接，该第2净化气体提供源37提供第1净化气体。照射护罩35的内部通过第2净化气体净化。激光照射控制部31以规定的反复频率f向激光控制部13输出发光触发tr。与此相对应地，主振荡器mo以反复频率f进行激光振荡。此外，激光照射控制部31包含存储有激光掺杂用射束的照射条件的未图示的存储部。该照射条件包含在激光掺杂时照射到被照射物50的脉冲激光即激光掺杂用射束的每一个脉冲的注量fd。激光照射控制部31根据注量fd的值，计算激光掺杂用的衰减器42的透过率td。如后文之详述，激光照射控制部31对xyz载台33进行控制，通过分布重复曝光方式，按照每1个芯片形成区域进行1脉冲的激光照射。2.2激光照射控制接着，对由激光照射控制部31进行的分布重复曝光方式的激光照射控制进行说明。图2a示出被照射物50，在该被照射物50上呈晶片状地形成有上述的半导体基板51。在半导体基板51上沿x轴方向和y轴方向二维排列有多个芯片形成区域53。各芯片形成区域53为矩形。另外，芯片形成区域53是切断半导体基板51并进行芯片化时的最小区域。在图2a中，标号a表示从均束器43经由高反射镜41c和转印光学系统44照射到被照射物50的脉冲激光的射束形状、即照射区域。如图2b所示，照射区域a的形状为矩形，沿x轴方向具有第1射束宽度bx，沿y轴方向具有第2射束宽度by。第1射束宽度bx与芯片形成区域53沿x方向轴的长度相等。第2射束宽度by与芯片形成区域53沿y方向轴的长度相等。激光照射控制部31对xyz载台33进行控制，使被照射物50相对地在x轴方向和y轴方向上移动，由此，将脉冲激光的照射区域a设置在期望的芯片形成区域53。标号sr表示通过控制xyz载台33以使被照射物50移动来使照射区域a移动的路径。激光照射控制部31每次通过分布重复曝光方式将照射区域a定位于各芯片形成区域53时，使激光装置3进行1脉冲的激光照射。2.3衰减器的透过率的设定值接着，对用于使脉冲激光的注量成为规定值的衰减器42的透过率的设定值进行说明。首先，设衰减器42的透过率为t、从衰减器42到被照射物50的光路中的透过率为t’。此外，设入射到衰减器42的脉冲激光的脉冲能量为et、被照射物50的表面上的脉冲激光的注量为f。该情况下，注量f通过下式(1)表示。f＝t·t’·et/(bx·by)…(1)另外，在本比较例中，例如，将透过率t’假设为100％、即t’＝1。该情况下，衰减器42的透过率t通过下式(2)表示。t＝(f/et)(bx·by)…(2)激光照射控制部31通过将上述的照射条件所包含的注量fd的值代入上式(2)中，计算激光掺杂用的透过率td。另外，在透过率t’为小于1的固定值的情况下，也可以根据下式(3)计算透过率t。t＝(f/(et·t’))(bx·by)…(3)2.4激光照射系统的动作2.4.1主流程图3是示出激光照射控制部31的激光掺杂控制的处理的流程图。激光照射控制部31通过以下的处理，使激光照射系统2进行动作。激光照射控制部31在将被照射物50设置在工作台32上时(步骤s100)，从存储部读入激光掺杂用的照射条件(步骤s110)。该照射条件包含激光掺杂用的注量fd。接着，激光照射控制部31使激光装置3进行调整振荡(步骤s120)。当调整振荡完成时，激光照射控制部31对xyz载台33进行控制，将脉冲激光的照射区域a设定为图2a所示的1个芯片形成区域53即初始位置(步骤s130)。此外，激光照射控制部31以使被照射物50的表面位于通过转印光学系统44对在均束器43的聚光透镜46的焦点面上整形为矩形的射束进行转印的位置的方式，沿z轴方向调整xyz载台33(步骤s140)。接着，激光照射控制部31计算激光掺杂用的参数(步骤s150)。激光掺杂用的参数包含衰减器42的激光掺杂用的透过率td。激光照射控制部31在激光照射装置4中设定激光掺杂用的参数(步骤s160)。然后，激光照射控制部31向发光触发tr发送激光装置3，使激光装置3进行脉冲激光的输出(步骤s170)。激光照射控制部31每次对照射区域a照射1脉冲的脉冲激光时，判定对全部芯片形成区域53的照射是否结束(步骤s180)。在对全部芯片形成区域53的照射未结束的情况下(步骤s180中为“否”)，激光照射控制部31对xyz载台33进行控制，使照射区域a沿着路径sr移动到下一个芯片形成区域53(步骤s190)。激光照射控制部31直到对全部芯片形成区域53的照射结束为止，反复步骤s170～s190。激光照射控制部31在对全部芯片形成区域53的照射结束时(步骤s180中为“是”)，结束激光掺杂控制。2.4.2s110的详细内容图4是示出在图3所示的主流程中进行照射条件的读入的处理(步骤s110)的详细内容的子例程。在本比较例中，在步骤s110中，激光照射控制部31从存储部读入作为激光掺杂用的照射条件的注量fd(步骤s111)。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。2.4.3s120的详细内容图5是示出在图3所示的主流程中使激光装置3进行调整振荡的处理(步骤s120)的详细内容的子例程。在步骤s120中，首先，激光照射控制部31将目标脉冲能量et的数据等发送到激光控制部13(步骤s121)。这里，目标脉冲能量et例如为1j。然后，激光照射控制部31以反复频率f向激光控制部13输出发光触发tr(步骤s122)。然后，判定是否从激光控制部13接收到准备完成信号rd(步骤s123)。在未接收到准备完成信号rd的情况下(步骤s123中为“否”)，激光照射控制部31返回步骤s122。激光照射控制部31在接收到准备完成信号rd时(步骤s122中为“是”)，使处理返回主流程。这里，反复频率f与通过分布重复曝光方式进行曝光时的反复频率大致相同，例如为0.5hz以上且5hz以下的范围，并且为固定值。2.4.4s150的详细内容图6是示出在图3所示的主流程中计算激光掺杂用的参数的处理(步骤s150)的详细内容的子例程。在本比较例中，在步骤s150中，激光照射控制部31使用在步骤s111中所读入的注量fd的数据，根据上式(2)计算激光掺杂用的衰减器42的透过率td(步骤s151)。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。2.4.5s160的详细内容图7是示出在图3所示的主流程中设定激光掺杂用的参数的处理(步骤s160)的详细内容的子例程。在本比较例中，在步骤s160中，激光照射控制部31将衰减器42的透过率设定为在步骤s151中计算出的透过率td(步骤s161)。具体而言，激光照射控制部31以使衰减器42的透过率为透过率td的方式，设定衰减器42所包含的旋转载台42c和42d。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。2.5课题接着，参照图8～图10，说明比较例的激光照射系统2的课题。图8～图10示出在对被照射物50的表面上所设定的照射区域a照射了1脉冲的具有比半导体基板51的带隙能量高的光子能量的脉冲激光的情况下形成掺杂区域51a的情形。图8示出在照射到杂质源膜52的脉冲激光的光强度的均匀性较高、注量在最佳范围内的情况下形成的掺杂区域51a。该情况下，照射区域a中的杂质源膜52通过1脉冲的脉冲激光产生烧蚀，并被完全地去除。由此，在半导体基板51中的与照射区域a对应的区域中均匀地掺杂杂质，形成均匀的掺杂区域51a。图9示出在照射到杂质源膜52的脉冲激光的光强度不均匀、脉冲激光的一部分注量比最佳范围低的情况下形成的掺杂区域51a。在图9中用虚线表示的箭头表示具有比最佳范围低的注量的脉冲激光。该情况下，在注量较低的部分中，杂质源膜52的一部分不被烧蚀而残留。由此，掺杂区域51a中的掺杂深度局部变浅。其结果，所形成的芯片有可能不作为器件正常地发挥功能。图10示出在照射到杂质源膜52的脉冲激光的光强度不均匀、脉冲激光的一部分注量比最佳范围高的情况下形成的掺杂区域51a。在图10中用粗实线表示的箭头表示具有比最佳范围高的注量的脉冲激光。该情况下，在注量较高的部分中，通过烧蚀去除杂质源膜52，进一步对半导体基板51的表面照射脉冲激光。由此，半导体基板51的表面局部发生损伤。其结果，所形成的芯片有可能不作为器件正常地发挥功能。此外，为了完全地去除照射区域a中的杂质源膜52，还考虑对照射区域a照射多个脉冲的脉冲激光，但是，该情况下，半导体基板51的表面有可能由于第2脉冲以后的脉冲激光而产生损伤。如上所述，在比较例的激光照射系统2中进行激光掺杂的情况下，必须通过1脉冲的脉冲激光高效地去除杂质源膜52，因此，存在以下的课题。例如，在半导体基板51为功率半导体的情况下，最适合激光掺杂的注量为几j/cm2左右。为了以上述注量对照射区域整体进行照射，需要能够输出具有1j以上的脉冲能量的脉冲激光的激光装置。因此，为了适当地进行激光掺杂，无法使用如现有那样的脉冲能量小至30mj～400mj的激光装置。此外，为了适当地进行激光掺杂，需要脉冲能量的稳定性较高的激光装置。并且，为了提高照射区域中的光强度的均匀性，需要输出射束形状稳定的脉冲激光的激光装置和使射束均匀化的激光照射装置。此外，需要低反复频率且脉冲能量的稳定性较高的激光装置。在以下所说明的实施方式中，为了解决该课题，通过以固定的反复频率对照射区域照射脉冲激光并以固定的扫描速度使被照射物相对于照射区域相对地移动，进行激光掺杂。3.第1实施方式3.1结构图11概略性地示出本公开的第1实施方式的激光照射系统2a的结构。第1实施方式的激光照射系统2a替代比较例的激光照射系统2所包含的激光装置3包含激光装置3a，并替代激光照射装置4包含激光照射装置4a。另外，以下，对与比较例的激光照射系统2的结构要大致相同的部分标注相同的标号，适当省略说明。激光装置3a包含光学脉冲展宽器(ops)10，该光学脉冲展宽器(ops)10配置在主振荡器mo与监视器模块11之间的脉冲激光的光路上。ops10包含分束器10y和凹面镜10a～10d。ops10配置成使分束器10y位于从主振荡器mo输出的脉冲激光的光路上。凹面镜10a～10d构成延迟光学系统。凹面镜10a～10d分别为具有相互大致相等的焦距f的凹面镜。焦距f例如相当于从分束器10y对凹面镜10a的距离。凹面镜10a～10d配置成将被分束器10y部分反射的光引导至分束器10y，并正转印到分束器10y。ops10对从主振荡器mo输入的脉冲激光进行脉冲拉伸，输出拉伸脉冲时间宽度后的脉冲激光。在本实施方式中，通过ops10拉伸脉冲时间宽度后的脉冲激光入射到监视器模块11。另外，激光装置3a优选输出光子能量大于半导体材料的带隙能量的脉冲激光。激光照射装置4a在光学系统40a中，替代比较例的均束器43包含均束器43a。均束器43a替代比较例的蝇眼透镜45，包含图12所示的蝇眼透镜60。在该图中，i轴方向表示脉冲激光的行进方向。v轴方向和h轴方向是相互垂直并且分别与脉冲激光的行进方向垂直的方向。蝇眼透镜60通过对由合成石英、氟化钙(caf2)晶体形成的透明基板进行加工来形成。在供蝇眼透镜60的脉冲激光入射的第1面上沿v轴方向以第1间距lv排列有凹状的多个第1圆柱面61，该多个第1圆柱面61在v轴方向上具有第1曲率半径，并在h轴方向上延伸。在蝇眼透镜60的与第1面相反的一侧的第2面上沿h轴方向以第2间距lh排列有凹状的多个第2圆柱面62，该多个第2圆柱面62在h轴方向上具有第2曲率半径，并在v轴方向上延伸。第1间距lv小于第2间距lh。此外，第1圆柱面61的第1曲率半径和第2圆柱面62的第2曲率半径分别设定成使基于第1圆柱面61的凹透镜的焦点位置与基于第2圆柱面62的凹透镜的焦点位置大致一致。在本实施方式中，在激光照射控制部31的存储部中，作为激光掺杂用射束的照射条件，存储有在激光掺杂时照射到被照射物50的脉冲激光即激光掺杂用射束的注量fd和照射脉冲数nd。存储部所存储的照射条件能够通过未图示的外部装置适当改写。如后文之详述，激光照射控制部31在激光掺杂时对xyz载台33进行控制，使被照射物50在xy面内移动，并进行照射脉冲激光的扫描照射。激光照射控制部31根据激光掺杂用射束的照射条件，计算在激光掺杂时设定的衰减器42的透过率td和扫描速度vdx。3.2扫描照射控制接着，对在本实施方式中由激光照射控制部31进行的扫描照射控制进行说明。图13a示出被照射物50，在该被照射物50上呈晶片状地形成有上述的半导体基板51。在半导体基板51上沿x轴方向和y轴方向二维排列有多个芯片形成区域53。各芯片形成区域53为矩形。在图13a中，标号a表示从均束器43a经由高反射镜41c和转印光学系统44照射到被照射物50的脉冲激光的射束形状、即照射区域。如图13b所示，照射区域a的形状为矩形，沿作为扫描方向的x轴方向具有第1射束宽度bx，沿y轴方向具有第2射束宽度by。这里，第2射束宽度by大于第1射束宽度bx。即，脉冲激光的射束形状大致为线状。另外，第2射束宽度by优选大于第1射束宽度bx的5倍且小于1000倍。第2射束宽度by与芯片形成区域53沿y轴方向的宽度cy大致相同。另外，宽度cy表示按照每个芯片形成区域53对半导体基板51进行切断并进行芯片化时的沿y轴方向的最小宽度、即沿y轴方向的切割间距。另外，第2射束宽度by不限定于与宽度cy一致的情况下，只要是满足下式(4)的值即可。by＝n·cy…(4)这里，n为1以上的整数。激光照射控制部31对xyz载台33进行控制，使被照射物50相对于脉冲激光的照射区域a相对地沿x轴方向以固定的速度进行等速直线移动，并进行对照射区域a照射脉冲激光的扫描照射。这里，激光掺杂时的被照射物50的移动速度为上述的扫描速度vdx。此外，标号sd表示激光掺杂时的扫描路径。扫描速度vdx通过激光照射控制部31计算，以使照射到芯片形成区域53中的各位置的脉冲激光的脉冲数成为上述的照射脉冲数nd。具体而言，激光照射控制部31使用照射脉冲数nd、反复频率f和第1射束宽度bx的数据，根据下式(5)计算扫描速度vdx。vdx＝f·bx/nd…(5)在开始激光掺杂的情况下，激光照射控制部31在位于第1行的端部的第1芯片形成区域53a的附近的初始位置ip设定照射区域a，沿着扫描路径sd在x轴正方向上以扫描速度vdx开始扫描照射。激光照射控制部31在照射区域a通过位于第1行的最末端的第2芯片形成区域53b时，使照射区域a在y轴正方向上移动。接着，激光照射控制部31从位于第2行的端部的第3芯片形成区域53c起在x轴负方向上执行扫描照射。然后，激光照射控制部31在照射区域a通过位于第2行的最末端的第4芯片形成区域53d时，使照射区域a在y轴正方向上移动1行。激光照射控制部31反复执行以上的扫描照射，当照射区域a通过位于最末行的最末端的第5芯片形成区域53e时，使照射区域a移动到被照射物50外，结束扫描照射控制。3.3脉冲激光的注量的设定值接着，对激光掺杂时的脉冲激光的注量进行说明。这里，注量是指被照射物50的表面上的脉冲激光的每一个脉冲的能量密度(j/cm2)。激光照射控制部31通过控制衰减器42的透过率，设定激光掺杂用的注量fd。注量fd设定在满足下式(6)的范围内。fath≦fd<fdth…(6)这里，fath是在对被照射物50照射第1照射脉冲数nd的脉冲激光的情况下在形成于半导体基板51的表面上的杂质源膜52中产生烧蚀的注量的阈值。此外，fdth是在对被照射物50照射第1照射脉冲数nd的脉冲激光的情况下可能在半导体基板51的表面产生损伤的注量的阈值。例如，fdth是半导体基板51成为升华温度的注量。通过将注量fd设定在上式(6)的范围内，能够使半导体基板51的表面不产生损伤，而使杂质源膜52烧蚀，将杂质掺杂在半导体基板51内。此外，照射脉冲数nd为2以上。并且，为了抑制脉冲激光的照射不匀，优选使照射脉冲数nd在5以上且40以下的范围内。3.4激光照射系统的动作3.4.1主流程图14是示出激光照射控制部31的激光掺杂控制的处理的流程图。激光照射控制部31通过以下的处理，使激光照射系统2a进行动作。激光照射控制部31在将被照射物50设置在工作台32上(步骤s200)时，从存储部读入激光掺杂用的照射条件(步骤s210)。该照射条件包含激光掺杂用的注量fd和照射脉冲数nd。接着，激光照射控制部31使激光装置3进行调整振荡(步骤s220)。当调整振荡完成时，激光照射控制部31对xyz载台33进行控制，将脉冲激光的照射区域a设定为图13a所示的初始位置ip(步骤s230)。此外，激光照射控制部31以使被照射物50的表面位于在均束器43a的聚光透镜46的焦点面上整形为矩形的射束像的转印位置的方式，沿z轴方向调整xyz载台33(步骤s240)。接着，激光照射控制部31计算激光掺杂用的参数(步骤s250)。该参数包含衰减器42的透过率td和扫描速度vdx。接着，激光照射控制部31在激光照射装置4a中设定激光掺杂用的参数(步骤s260)。然后，激光照射控制部31进行使照射区域a沿着上述的扫描路径sd在x轴方向上以固定速度移动并对被照射物50照射脉冲激光的扫描照射(步骤s270)。激光照射控制部31每次沿x轴方向的1行的扫描照射结束时，判定对全部芯片形成区域53的照射是否结束(步骤s280)。在对全部芯片形成区域53的照射未结束的情况(步骤s280中为“否”)下，激光照射控制部31使照射区域a沿y轴方向，并设置在下一行的扫描照射开始位置(步骤s290)。然后，激光照射控制部31使处理返回步骤s270，执行沿x轴方向的扫描照射。激光照射控制部31直到对全部芯片形成区域53的照射结束为止，反复步骤s270～s290。激光照射控制部31在对全部芯片形成区域53的照射结束时(步骤s280中为“是”)，结束激光掺杂控制。3.4.2s210的详细内容图15是示出在图14所示的主流程中进行照射条件的读入的处理(步骤s210)的详细内容的子例程。在本实施方式中，在步骤s210中，激光照射控制部31从存储部读入作为照射条件的激光掺杂用的注量fd和照射脉冲数nd(步骤s211)。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。3.4.3s250的详细内容图16是示出在图14所示的主流程中计算激光掺杂用的参数的处理(步骤s250)的详细内容的子例程。在本实施方式中，在步骤s250中，激光照射控制部31使用在步骤s211中所读入的注量fd的数据，根据上式(2)计算激光掺杂用的衰减器42的透过率td(步骤s251)。然后，激光照射控制部31使用照射脉冲数nd、反复频率f和第1射束宽度bx的数据，根据上式(5)计算激光掺杂用的第1扫描速度vdx(步骤s252)。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。3.4.4s260的详细内容图17是示出在图14所示的主流程中设定激光掺杂用的参数的处理(步骤s260)的详细内容的子例程。在本实施方式中，在步骤s260中，激光照射控制部31将衰减器42的透过率设定为在步骤s251中计算出的透过率td(步骤s261)。具体而言，激光照射控制部31以使衰减器42的透过率为透过率td的方式，设定衰减器42所包含的旋转载台42c和42d。接着，激光照射控制部31将扫描照射的速度设定为在步骤s252中计算出的扫描速度vdx(步骤s262)。具体而言，激光照射控制部31以使照射区域a相对于被照射物50的移动速度为扫描速度vdx的方式设定xyz载台33。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。3.4.5s270的详细内容图18是在图14所示的主流程中沿x轴方向进行扫描照射的处理(步骤s270)的详细内容的子例程。在步骤s270中，首先，激光照射控制部31对xyz载台33进行控制，开始照射区域a沿x轴方向的移动(步骤s271)。另外，照射区域a的移动中包含加速运动、等速直线运动和减速运动，但是，以使等速直线运动的速度为扫描速度vdx的方式设定xyz载台33。激光照射控制部31在照射区域a的移动开始时，以反复频率f向激光控制部13输出发光触发tr(步骤s272)。这里，反复频率f例如为6000hz。然后，激光照射控制部31在直到照射区域a沿x轴方向的移动结束为止的期间(步骤s273中为“否”的期间)内，执行步骤s272，向激光控制部13输出发光触发tr。激光照射控制部31在照射区域a沿x轴方向的移动结束时(步骤s273中为“是”)，停止向激光控制部13的发光触发tr的输出(步骤s274)。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。另外，在步骤s270中，在从照射区域a的移动开始到移动结束的期间内，进行脉冲激光的照射，但是，也可以在除了等速直线运动以外的加速运动和减速运动的期间中，不进行脉冲激光的照射。此外，主流程的步骤s220的详细内容与比较例所说明的步骤s120的详细内容相同，因此，省略说明。3.5效果根据本实施方式，由于对被照射物照射具有满足上式(6)的注量fd的脉冲激光，因此，能够对杂质源膜52的相同位置照射多个脉冲激光。例如，在本实施方式中，即使照射到杂质源膜52的脉冲激光的一部分的注量较低，杂质源膜52的一部分作为残渣残留在半导体基板51的表面，也能够通过后续的脉冲激光的照射，烧蚀而去除残渣。该后续的脉冲激光在上式(6)的范围内，因此，可抑制针对半导体基板51的表面的损伤。另一方面，即使在照射到杂质源膜52的脉冲激光的一部分注量较高的情况下，由于该注量在上式(6)的范围内，所以也可抑制针对半导体基板51的表面的损伤。此外，根据本实施方式，使照射区域a相对于被照射物50相对地移动并进行扫描照射，对被照射物50的表面上的各位置照射多个脉冲激光，因此，被照射物50的表面上的各位置的照射量的均匀性提高。此外，根据本实施方式，设脉冲激光的射束形状为by<bx，通过面积比芯片形成区域53小的照射区域a进行扫描照射。因此，在本实施方式中，即使采用发出脉冲能量较小的脉冲激光的激光装置3a，也能够获得适于激光掺杂的注量。3.6半导体基板为sic的具体例接着，示出被照射物50的半导体基板51的晶体构造为4h-sic的情况下的各种参数的具体例。该情况下，作为激光装置3a，优选使用输出中心波长为大约248.4nm的脉冲激光的krf准分子激光装置。该情况下，脉冲激光的脉冲宽度tis优选在20ns以上且500ns以下的范围内。脉冲宽度tis通过下式(7)定义。这里，t表示时间，i(t)表示时间t中的光强度。[数1]在tis<20ns的情况下，通过激光掺杂形成在半导体基板51内的掺杂区域的扩散长度缩短，可抑制作为掺杂层的功能。另一方面，在tis>500ns的情况下，当杂质源膜52为铝金属膜时，杂质源膜52产生凝聚，掺杂区域的均匀性下降。此外，在脉冲宽度tis在20ns以上且500ns以下的范围内的情况下，在激光掺杂时可能在半导体基板51的表面产生损伤的注量的阈值fdth在3.5j/cm2以上且10j/cm2以下的范围内。此外，在杂质源膜52为铝金属膜的情况下，杂质源膜52产生烧蚀的注量的阈值fdth为1.5j/cm2。该情况下，杂质源膜52的厚度优选在50nm以上且450nm以下的范围内。在杂质源膜52的厚度比50nm薄的情况下，在杂质源膜52的烧蚀时，有可能在半导体基板51的表面产生损伤。此外，在杂质源膜52为sin膜的情况下，阈值fdth为1.2j/cm2。该情况下，杂质源膜52的厚度优选为20nm以上。在杂质源膜52为sin膜的情况下，不产生凝聚，因此，厚度的上限不限定于掺杂的特性上限。但是，当厚度过厚时，杂质源膜52的生产率下降，因此，厚度优选为300nm以下。因此，在杂质源膜52为sin膜的情况下，厚度优选为100nm左右。4.第2实施方式接着说明第2实施方式。第2实施方式涉及通过对在半导体基板上形成杂质源膜而构成的被照射物照射脉冲激光来进行使向半导体基板中的杂质的掺杂和用于使杂质活化的后退火处理的激光照射系统。4.1结构第2实施方式的激光照射系统的结构与第1实施方式的激光照射系统2a相同。在本实施方式中，激光照射控制部31除了激光掺杂控制以外，还进行后退火控制。在本实施方式中，激光照射控制部31的存储部中存储有激光掺杂用射束的第1照射条件和后退火用射束的第2照射条件。第1照射条件包含在激光掺杂时照射到被照射物50的脉冲激光即激光掺杂用射束的注量fd和照射脉冲数nd。此外，第2照射条件包含在后退火时照射到被照射物50的脉冲激光即后退火用射束的注量fp和照射脉冲数np。以下，将注量fd称作第1注量fd。将照射脉冲数nd称作第2照射脉冲数nd。将注量fp称作第2注量fp。将照射脉冲数np称作第2照射脉冲数np。存储部所存储的第1照射条件和第2照射条件能够通过未图示的外部装置适当改写。如后文之详述，激光照射控制部31在激光掺杂时和后退火时对xyz载台33进行控制，使被照射物50在xy面内移动，并进行照射脉冲激光的扫描照射。激光照射控制部31根据第1照射条件，计算在激光掺杂时设定的衰减器42的第1透过率td和第1扫描速度vdx。此外，激光照射控制部31根据第2照射条件，计算在后退火时设定的衰减器42的第2透过率tp和第2扫描速度vpx。4.2扫描照射控制接着，对在本实施方式中由激光照射控制部31进行的扫描照射控制进行说明。图19a和图19b示出被照射物50和照射区域a。本实施方式中的照射区域a的形状与第1实施方式相同。激光照射控制部31对xyz载台33进行控制，使被照射物50相对于脉冲激光的照射区域a相对地沿x轴方向以固定的速度进行等速直线移动，由此，进行扫描照射。这里，激光掺杂时的被照射物50的移动速度为上述的第1扫描速度vdx，后退火时的被照射物50的移动速度为上述的第2扫描速度vpx。此外，标号sd表示激光掺杂时的第1扫描路径。标号sp表示后退火时的第2扫描路径。在本比较例中，第1扫描路径sd与第2扫描路径sp相同。第1扫描速度vdx通过激光照射控制部31计算，以使照射到芯片形成区域53中的各位置的脉冲激光的脉冲数成为上述的第1照射脉冲数nd。具体而言，激光照射控制部31根据上述的式(5)计算第1扫描速度vdx。第2扫描速度vpx通过激光照射控制部31计算，以使照射到芯片形成区域53中的各位置的脉冲激光的脉冲数成为上述的第2照射脉冲数np。具体而言，激光照射控制部31使用第2照射脉冲数np、反复频率f和第1射束宽度bx的数据，根据下式(8)计算第2扫描速度vpx。vpx＝f·bx/np…(8)与第1实施方式相同，激光照射控制部31在激光掺杂时，使照射区域a以第1扫描速度vdx从初始位置ip起沿着第1扫描路径sd移动。激光照射控制部31在照射区域a通过位于最末行的最末端的第5芯片形成区域53e时，使照射区域a返回初始位置ip。然后，激光照射控制部31沿着第2扫描路径sp以第2扫描速度vpx执行后退火用的扫描照射。4.3脉冲激光的注量的设定值图20是说明第1注量fd和第2注量fp的设定值的图。与第1实施方式同样，第1注量fd设定在满足上述的式(6)的范围内。第2注量fp在原理上设定为满足下式(9)的范围内即可，但是，优选设定在满足下式(10)的范围内。fpth≦fp<fdth…(9)fpth≦fp<fd…(10)这里，fpth是在对掺杂后的半导体基板51照射第2照射脉冲数np的脉冲激光的情况下能够修复由于掺杂而在半导体基板51中产生的缺陷的注量的阈值。通过将第2注量fp设定在上式(9)或上式(10)的范围内，能够不使半导体基板51的表面产生损伤，而进行后退火处理，使杂质活化。此外，第1照射脉冲数nd与第2照射脉冲数np优选满足下式(11)的关系。2≦nd<np…(11)4.4衰减器的透过率的设定值接着，对用于使脉冲激光的注量成为规定值的衰减器42的透过率的设定值进行说明。在本实施方式中，激光照射控制部31通过将上述的第1注量fd和第2注量fp代入上述的式(2)中，分别计算上述的第1透过率td和第2透过率tp。另外，在透过率t’为小于1的固定值的情况下，也可以根据上述的式(3)计算第1透过率td和第2透过率tp。4.5激光照射系统的动作4.5.1主流程图21是示出激光照射控制部31的激光掺杂控制和后退火控制的处理的流程图。激光照射控制部31通过以下的处理，使激光照射系统2a进行动作。激光照射控制部31在将被照射物50设置在工作台32上(步骤s300)时，从存储部读入激光掺杂用的第1照射条件和后退火用的第2照射条件(步骤s310)。第1照射条件包含第1注量fd和第1照射脉冲数nd。第2照射条件包含第2注量fp和第2照射脉冲数np。接着，激光照射控制部31使激光装置3a进行调整振荡(步骤s320)。当调整振荡完成时，激光照射控制部31对xyz载台33进行控制，将脉冲激光的照射区域a设定为图19a所示的初始位置ip(步骤s330)。此外，激光照射控制部31以使被照射物50的表面位于上述的转印位置的方式，沿z轴方向调整xyz载台33(步骤s340)。接着，激光照射控制部31计算激光掺杂用和后退火用的参数(步骤s350)。激光掺杂用的参数包含衰减器42的第1透过率td和第1扫描速度vdx。后退火用的参数包含衰减器42的第2透过率tp和第2扫描速度vpx。激光照射控制部31在激光照射装置4a中设定激光掺杂用的参数(步骤s360)。然后，激光照射控制部31使照射区域a沿着上述的第1扫描路径sd在x轴方向上以固定速度移动，并进行对被照射物50照射脉冲激光的扫描照射(步骤s370)。关于之后的步骤s380和s390，与第1实施方式的步骤s280和s290相同。激光照射控制部31在对全部芯片形成区域53的照射结束时(步骤s380中为“是”)，结束激光掺杂控制，使照射区域a返回初始位置ip(步骤400)。接着，激光照射控制部31在激光照射装置4中设定后退火用的参数(步骤s410)。然后，激光照射控制部31使照射区域a沿着上述的第2扫描路径sp在x轴方向上以固定速度移动，并进行对被照射物50照射脉冲激光的扫描照射(步骤s420)。关于之后的步骤s430和s440，与上述步骤s380和s390相同。激光照射控制部31在对全部芯片形成区域53的照射结束时(步骤s430中为“是”)，结束后退火控制。4.5.2s310的详细内容图22是示出在图21所示的主流程中进行第1照射条件和第2照射条件的读入的处理(步骤s310)的详细内容的子例程。在步骤s310中，首先，激光照射控制部31从存储部读入作为第1照射条件的第1注量fd和第1照射脉冲数nd(步骤s311)。然后，激光照射控制部31从存储部读入作为第2照射条件的第2注量fp和第2照射脉冲数np(步骤s312)。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。4.5.3s350的详细内容图23是示出在图21所示的主流程中计算激光掺杂用和后退火的参数的处理(步骤s350)的详细内容的子例程。在步骤s350中，首先，激光照射控制部31使用第1注量fd的数据，根据上式(2)计算激光掺杂用的第1透过率td(步骤s351)。然后，激光照射控制部31使用第1照射脉冲数nd、反复频率f和第1射束宽度bx的数据，根据上式(5)计算激光掺杂用的第1扫描速度vdx(步骤s352)。接着，激光照射控制部31使用第2注量fp的数据，根据上式(2)计算后退火用的第2透过率tp(步骤s353)。然后，激光照射控制部31使用第2照射脉冲数np、反复频率f和第1射束宽度bx的数据，根据上式(8)计算后退火用的第2扫描速度vpx(步骤s354)。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。4.5.4s360的详细内容图24是示出在图21所示的主流程中设定激光掺杂用的参数的处理(步骤s360)的详细内容的子例程。在步骤s360中，首先，激光照射控制部31将衰减器42的透过率设定为在步骤s351中计算出的第1透过率td(步骤s361)。具体而言，激光照射控制部31以使衰减器42的透过率为第1透过率td的方式，设定衰减器42所包含的旋转载台42c和42d。接着，激光照射控制部31将扫描照射的速度设定为在步骤s352中计算出的第1扫描速度vdx(步骤s362)。具体而言，激光照射控制部31以使照射区域a相对于被照射物50的移动速度为第1扫描速度vdx的方式，设定xyz载台33。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。4.5.5s410的详细内容图25是示出在图21所示的主流程中设定后退火用的参数的处理(步骤s410)的详细内容的子例程。在步骤s410中，首先，激光照射控制部31将衰减器42的透过率设定为在步骤s353中计算出的第2透过率tp(步骤s411)。具体而言，激光照射控制部31以使衰减器42的透过率为第2透过率tp的方式，设定衰减器42所包含的旋转载台42c和42d。接着，激光照射控制部31将扫描照射的速度设定为在步骤s354中计算出的第2扫描速度vpx(步骤s412)。具体而言，激光照射控制部31以使照射区域a相对于被照射物50的移动速度为第2扫描速度vpx的方式，控制xyz载台33。然后，激光照射控制部31使处理返回主流程。另外，主流程的步骤s370和s420的详细内容分别与上述步骤s270的详细内容相同，因此，省略说明。4.6效果根据本实施方式，通过控制衰减器42的透过率和扫描照射的速度，能够使脉冲激光的注量和照射脉冲数分别成为适合激光掺杂和后退火的值。因此，根据本实施方式，能够通过1个激光照射系统进行激光掺杂和后退火。4.7参数的具体例下表1表示在第2实施方式中设为et＝100mj的情况下的激光掺杂时和后退火时的各参数的具体例。下表2表示在第2实施方式中设为et＝40mj的情况下的激光掺杂时和后退火时的各参数的具体例。[表1][表2]根据表1和表2可知，在本实施方式中，即使在脉冲激光的脉冲能量低至100mj、40mj的情况下，也能够进行激光掺杂和后退火。如上所述，激光掺杂时的注量fd和后退火时的注量fp能够通过调节衰减器42的透过率来设定。表1和表2中的衰减器42的透过率td，tp的值为能够充分调节的值。此外，激光掺杂时的照射脉冲数nd和后退火时的照射脉冲数np能够通过调节扫描速度vdx、vpx来分别设定。表1和表2中的扫描速度vdx、vpx的值为能够充分调节的值。此外，在表1的情况下，照射区域a的纵横比by/bx为60，在表2的情况下，照射区域a的纵横比by/bx为100。脉冲激光的射束形状大致为线状。另外，在第2实施方式中，通过变更衰减器42的透过率来设定了注量，但是，注量的设定方法不限定于此。例如，在激光装置3a输出的脉冲激光的脉冲能量的稳定性较高的情况下，也可以通过变更目标脉冲能量et来设定注量。4.8照射区域的纵横比接着，对被照射物50的表面上的照射区域a的纵横比by/bx的适当范围进行说明。当对照射区域a照射脉冲激光时，仅对被照射物50的照射区域a局部施加热能，在照射区域a及其周边区域中产生温度差。因此，在被照射物50的表面上，仅照射区域a发生热膨胀，由此，照射区域a的周围有可能发生损伤。特别地，照射区域a的顶角周边有可能由于沿x轴方向的热膨胀与沿y轴方向的热膨胀的差异而产生损伤。为了抑制这样的损伤，照射区域a的纵横比by/bx较高，优选为照射区域a的热膨胀的方向视作大致一维的程度。例如，纵横比by/bx优选在下式(12)的范围内。10≦by/bx≦1000…(12)这里，作为上限的纵横比by/bx的1000是在by＝24mm、bx＝0.024mm、fd＝6j/cm2的情况下所需的脉冲激光的脉冲能量为34mj的值。该表示能够通过使用以脉冲能量为34mj的脉冲激光进行扫描照射来进行掺杂。第1射束宽度bx优选在下式(13)的范围内。3mm≦by≦24mm…(13)这里，作为下限的第1射束宽度bx的3mm是芯片形成区域53沿y轴方向的宽度cy的最小值。4.9激光装置的种类接着，对适合激光掺杂和后退火双方的激光装置的种类进行说明。表3示出形成被照射物50的半导体基板51的半导体材料的种类与能够用于激光掺杂和后退火双方的激光装置的种类的关系。为了能够进行后退火，需要使激光装置输出的脉冲激光被半导体材料吸收。因此，适于激光掺杂和后退火双方的激光装置优选输出光子能量大于半导体材料的带隙能量的脉冲激光。[表3]表4示出激光装置的种类与脉冲激光的中心波长和光子能量的关系。在半导体材料为4h-sic、zno、gan或zns的情况下，从激光装置输出的脉冲激光的中心波长优选为270nm以下。即，该情况下，作为激光装置，优选使用krf准分子激光装置、arf准分子激光装置或f2准分子激光装置。特别优选使用振荡効率较高、脉冲能量较高的krf准分子激光装置。激光装置中心波长(nm)光子能量(ev)krf248.45.0arf193.46.4f21577.9此外，在半导体材料为aln、c的情况下，带隙能量较大，因此，作为激光装置，优选使用arf准分子激光装置或f2准分子激光装置。5.第1变形例接着，对第1变形例进行说明。在第2实施方式中，如使用图19所说明的那样，在对被照射物50上的全部照射区域a进行激光掺杂用的扫描照射之后，进行后退火用的扫描照射。取而代之，还能够交替地进行激光掺杂用的扫描照射和后退火用的扫描照射。即，在第2实施方式中，在激光掺杂时和后退火时，扫描方向相同，与此相对，在本变形例中，在激光掺杂时与后退火时，扫描方向成为相反方向。以下，对与第2实施方式的扫描照射控制相关的变形例进行说明。5.1扫描照射控制图26示出本变形例中的激光掺杂时的第1扫描路径sd’和后退火时的第2扫描路径sp’。第1扫描路径sd’为x轴正方向。第2扫描路径sp’为x轴负方向。即，在激光掺杂时，照射区域a相对于被照射物50在x轴正方向上移动。另一方面，在后退火时，照射区域a相对于被照射物50在x轴负方向上移动。照射区域a具有图19b所示的形状。在开始激光掺杂的情况下，激光照射控制部31将照射区域a设定为位于第1行的端部的第1芯片形成区域53f的附近的初始位置ip，沿着第1扫描路径sd’，在x轴正方向上以第1扫描速度vdx开始扫描照射。激光照射控制部31在照射区域a通过位于第1行的最末端的第2芯片形成区域53g时，在第2芯片形成区域53g的附近设定照射区域a。然后，激光照射控制部31从第2芯片形成区域53g起在x轴负方向上以第2扫描速度vpx执行扫描照射。接着，激光照射控制部31在照射区域a通过第1芯片形成区域53f时，使照射区域a在y轴正方向上移动1行。然后，激光照射控制部31在第3芯片形成区域53h的附近设定照射区域a。激光照射控制部31反复执行以上的扫描照射，当照射区域a通过位于最末行的端部的第4的芯片形成区域53i时，使照射区域a返回初始位置ip。然后，激光照射控制部31结束扫描照射控制。然后，也可以将被照射物50更换为新的被照射物50。5.2激光照射系统的动作图27是示出激光照射控制部31的激光掺杂控制和后退火控制的处理的流程图。本实施方式的步骤s500～s550与第2实施方式的步骤s300～s350相同。在本实施方式中，激光照射控制部31在步骤s560中设定激光掺杂用的参数之后，沿x轴正方向以第1扫描速度vdx执行1行的扫描照射(步骤s570)。接着，激光照射控制部31在沿x轴正方向的1行的扫描照射结束时，在激光照射装置4a中设定后退火用的参数(步骤s580)。然后，激光照射控制部31沿x轴负方向以第2扫描速度vpx执行1行的扫描照射(步骤s590)。激光照射控制部31每次沿x轴正方向和x轴负方向的1行的扫描照射结束时，判定对全部芯片形成区域53的照射是否结束(步骤s600)。在对全部芯片形成区域53的照射未结束的情况(步骤s600中为“否”)，激光照射控制部31使照射区域在y轴方向上移动，将照射区域设置在下一行的扫描照射开始位置(步骤s610)。然后，激光照射控制部31使处理返回步骤s560，反复执行相同的处理。激光照射控制部31在对全部芯片形成区域53的照射结束时(步骤s600中为“是”)，结束扫描照射控制。5.3效果在本变形例的扫描照射控制中，与第2实施方式相比，可缩短沿y轴方向的xyz载台33的移动距离，因此，生产率提高。此外，由于逐行执行激光掺杂用的扫描照射和后退火用的扫描照射，所以激光掺杂时和后退火时的照射区域a的y轴方向上的重叠精度提高。6.第2变形例接着，对第2变形例进行说明。在第1实施方式中，如图11所示，将均束器43a配置在高反射镜41b与高反射镜41c之间的光路上，但是，配置均束器43a的位置不限于此。图28概略性地示出本变形例的激光照射系统2b的结构。在激光照射系统2b中，仅激光照射装置4b所包含的光学系统40b的结构与第1实施方式的激光照射系统2的结构不同。在光学系统40b中，替代上述的转印光学系统44，均束器43a配置在高反射镜41c与窗36之间的光路上。与第1实施方式同样，均束器43a包含蝇眼透镜60和聚光透镜46。在本变形例中，聚光透镜46的焦点面配置成与被照射物50的表面一致。聚光透镜46对被照射物50的表面进行科勒照明。本变形例的激光照射系统2b的其他结构与第1实施方式的激光照射系统2的结构相同。另外，还能够将本变形例的激光照射系统2b应用于第2实施方式。7.激光装置的变形例第1实施方式的激光装置3a能够进行各种变形。以下，说明激光装置3a的1个变形例。图29示出本变形例的激光装置3b的结构。激光装置3b对第1实施方式的激光装置3a追加放大器pa，该放大器pa放大从主振荡器mo输出的脉冲激光的能量。放大器pa配置在主振荡器mo与ops10之间的脉冲激光的光路上。放大器pa为除了不具有光谐振器以外均与主振荡器mo相同的结构。放大器pa包含激光腔20、充电器23和ppm24。激光控制部13在从激光照射控制部31接收到目标脉冲能量et等数据时，控制主振荡器mo和放大器pa的各充电器23的充电电压，使得以目标值进行激光振荡。激光控制部13在从激光照射控制部31接收到发光触发tr时，控制主振荡器mo和放大器pa，使得在从主振荡器mo输出的脉冲激光入射到放大器pa的放电空间内时产生放电。具体而言，激光控制部13向主振荡器mo和放大器pa的各开关24a输入与发光触发tr同步的信号，调整双开关24a的打开时机，使得产生上述放电。其结果，从主振荡器mo入射到放大器pa的脉冲激光在放大器pa中进行放大振荡。被放大器pa放大并输出的脉冲激光经由ops10入射到监视器模块11，在监视器模块11中计测脉冲能量。激光控制部13控制主振荡器mo和放大器pa的各充电器23的充电电压，使得脉冲能量的计测值接近目标脉冲能量et。当快门12打开时，在监视器模块11的分束器11a中透过的脉冲激光入射到激光照射装置4a。这样，通过设置放大器pa，激光装置3b能够输出较高的脉冲能量的激光。8.其他变形例图30示出激光照射装置的其他变形例。本变形例的激光照射装置4c所包含的光学系统40c替代高反射镜41c设置有分束器100，该方面与第1实施方式的光学系统40a不同。此外，激光照射装置4c还包含聚光透镜101和光传感器102。分束器100使从均束器43a入射的脉冲激光的一部分反射并引导至转印光学系统44，使一部分透过并引导至聚光透镜101。聚光透镜101使分束器100的透过光会聚并入射到光传感器102。光传感器102根据入射光计测脉冲激光的脉冲能量，将计测值输入到激光照射控制部31。这里，为了抑制光的使用效率的下降，分束器100的反射率优选在98％以上且小于100％的范围内。激光照射控制部31通过根据从光传感器102输入的脉冲能量的计测值来控制衰减器42的透过率，能够高精度地控制注量。此外，在本变形例中，照射护罩110不如第1实施方式的照射护罩35那样整体上包围工作台32和xyz载台33，仅包围包含被照射物50的照射位置的一部分。在照射护罩110中设置有吸入口111。吸入口111与提供第2净化气体的第2净化气体提供源38连接。照射护罩110的形状例如为圆筒形状。在照射护罩110的下端部的一部分中，与被照射物50的表面之间设置有少量的间隙。该间隙作为排出照射护罩110内的气体的排出口发挥功能。此外，照射护罩的形状不限于圆筒形状。如图31所示，也可以替代圆筒形状的照射护罩110，使用圆锥形状的照射护罩120。照射护罩120的直径朝向下端部逐渐变细。另外，不一定需要照射护罩，也可以通过将被照射物50配置在真空腔内，抑制氧化物的生成。此外，在上述各实施方式中，在激光装置内设置有ops，但是，只要从激光装置输出的脉冲激光的脉冲时间宽度在能够掺杂激光的范围即可，不一定需要ops。上述的说明不是限制，旨在单纯的例示。因此，对于本领域人员来说，很明显，能够在不脱离附上的权利要求的情况下对本公开的实施方式施加变更。在本说明书和附上的权利要求整体中使用的用语应该解释为“非限定的”用语。例如，“包含”或“包括”的用语应该解释为“不限定于记载为包括的内容”。“具有”的用语应该解释为“不限定于记载为具有的内容”。此外，本说明书和附上的权利要求所记载的修饰词“1个”应该被解释为“至少1个”或“1个或1个以上”。当前第1页1 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技术特征：1.一种激光照射方法，对在半导体基板上形成杂质源膜而构成的被照射物照射具有比所述半导体基板的带隙能量大的光子能量的脉冲激光，其中，该杂质源膜至少包含作为掺杂剂的杂质元素，该激光照射方法具有以下步骤：
a.作为激光掺杂用的第1照射条件，读入第1注量和第1照射脉冲数，其中，在对所述被照射物照射所述第1照射脉冲数的所述脉冲激光的情况下，所述第1注量为所述杂质源膜产生烧蚀的阈值以上且小于在所述半导体基板的表面产生损伤的阈值，其中，该第1注量是照射到所述被照射物上所设定的矩形的照射区域的所述脉冲激光的每一个脉冲的注量，该第1照射脉冲数是照射到所述照射区域的2个以上的照射脉冲数；
b.在设所述照射区域沿扫描方向的宽度为bx、所述第1照射脉冲数为nd、所述脉冲激光的反复频率为f的情况下，根据下式(a)计算第1扫描速度vdx；以及
c.以所述反复频率f对所述照射区域照射所述脉冲激光并使所述被照射物以所述第1扫描速度vdx相对于所述照射区域相对地移动，
vdx＝f·bx/nd…(a)。
2.根据权利要求1所述的激光照射方法，其中，
在设所述照射区域沿与扫描方向垂直的方向的宽度为by的情况下，by满足下式(b)：
by＝n·cy…(b)，
其中，n为1以上的整数，cy为所述半导体基板沿与所述扫描方向垂直的方向的切割间距。
3.根据权利要求1所述的激光照射方法，其中，
在设所述照射区域沿与扫描方向垂直的方向的宽度为by的情况下，by/bx满足下式(c)：
10≦by/bx≦1000…(c)。
4.根据权利要求1所述的激光照射方法，其中，
所述半导体基板由sic形成，所述脉冲激光的中心波长为270nm以下。
5.根据权利要求4所述的激光照射方法，其中，
所述杂质源膜为铝金属膜，第1注量在1.5j/cm2以上且10j/cm2以下的范围内。
6.根据权利要求4所述的激光照射方法，其中，
所述杂质源膜的厚度在50nm以上且450nm以下的范围内。
7.根据权利要求6所述的激光照射方法，其中，
所述第1照射脉冲数在5以上且40以下的范围内。
8.根据权利要求4所述的激光照射方法，其中，
所述杂质源膜为sin膜，第1注量在1.2j/cm2以上且10j/cm2以下的范围内。
9.根据权利要求8所述的激光照射方法，其中，
所述杂质源膜的厚度在20nm以上且300nm以下的范围内。
10.根据权利要求9所述的激光照射方法，其中，
所述第1照射脉冲数在5以上且40以下的范围内。
11.根据权利要求1所述的激光照射方法，其中，该激光照射方法还具有以下步骤：
c.作为后退火用的第2照射条件，读入第2注量和第2照射脉冲数，其中，在对所述被照射物照射所述第2照射脉冲数的所述脉冲激光的情况下，所述第2注量为能够修复所述半导体基板中的缺陷的注量的阈值以上且小于在所述半导体基板的表面产生损伤的阈值，其中，该第2注量是照射到所述照射区域的所述脉冲激光的每一个脉冲的注量，该第2照射脉冲数是照射到所述照射区域的2个以上的照射脉冲数；
d.在设所述第2照射脉冲数为np的情况下，根据下式(d)计算第2扫描速度vpx；以及
c.以所述反复频率f对所述照射区域照射所述脉冲激光并使所述被照射物以所述第2扫描速度vpx相对于所述照射区域相对地移动，
vpx＝f·bx/np…(d)。
12.根据权利要求11所述的激光照射方法，其中，
所述第1照射脉冲数nd与所述第2照射脉冲数np满足nd<np的关系。
13.根据权利要求11所述的激光照射方法，其中，
所述激光掺杂时的扫描方向与所述后退火时的扫描方向为相同的方向。
14.根据权利要求11所述的激光照射方法，其中，
所述激光掺杂时的扫描方向与所述后退火时的扫描方向为相反方向。
15.一种激光照射系统，其具有：
a.载台，其使在半导体基板上形成杂质源膜而构成的被照射物在至少1个扫描方向上移动，该杂质源膜至少包含作为掺杂剂的杂质元素；
b.激光装置，其产生具有比所述半导体基板的带隙能量大的光子能量的脉冲激光；
c.光学系统，其将所述脉冲激光的射束形状整形为矩形，照射到所述被照射物上所设定的矩形的照射区域；以及
d.激光照射控制部，其对所述载台和所述激光装置进行控制，该激光照射控制部进行以下的处理；
d1.作为激光掺杂用的第1照射条件，读入第1注量和第1照射脉冲数，其中，在对所述被照射物照射所述第1照射脉冲数的所述脉冲激光的情况下，所述第1注量为所述杂质源膜产生烧蚀的阈值以上且小于在所述半导体基板的表面产生损伤的阈值，其中，该第1注量是照射到所述照射区域的所述脉冲激光的每一个脉冲的注量，该第1照射脉冲数是照射到所述照射区域的2个以上的照射脉冲数；
d2.在设所述照射区域沿扫描方向的宽度为bx、所述第1照射脉冲数为nd、所述脉冲激光的反复频率为f的情况下，根据下式(e)计算第1扫描速度vdx；以及
d3.以所述反复频率f对所述照射区域照射所述脉冲激光并使所述被照射物以所述第1扫描速度vdx相对于所述照射区域相对地移动，
vdx＝f·bx/nd…(e)。
16.根据权利要求15所述的激光照射系统，其中，
所述激光照射控制部还进行以下的处理：
d4.作为后退火用的第2照射条件，读入第2注量和第2照射脉冲数，其中，在对所述被照射物照射所述第2照射脉冲数的所述脉冲激光的情况下，所述第2注量为能够修复所述半导体基板中的缺陷的注量的阈值以上且小于在所述半导体基板的表面产生损伤的阈值，其中，该第2注量是照射到所述照射区域的所述脉冲激光的每一个脉冲的注量，该第2照射脉冲数是照射到所述照射区域的2个以上的照射脉冲数；
d5.在设所述第2照射脉冲数为np的情况下，根据下式(f)计算第2扫描速度vpx；以及
d6.以所述反复频率f对所述照射区域照射所述脉冲激光并使所述被照射物以所述第2扫描速度vpx相对于所述照射区域相对地移动，
vpx＝f·bx/np…(f)。
17.根据权利要求16所述的激光照射系统，其中，
该激光照射系统还具有：
e.衰减器，该衰减器的透过率为可变的，使从所述激光装置输出的所述脉冲激光与所述透过率对应地减少并输出。
18.根据权利要求17所述的激光照射系统，其中，
所述激光照射控制部还进行以下的处理：
d7.在设所述第1注量为fd、从所述激光装置输出的所述脉冲激光的脉冲能量为et、所述照射区域沿与扫描方向垂直的方向的宽度为by的情况下，根据下式(g)计算激光掺杂用的所述衰减器的透过率td；以及
d8.将所述衰减器的透过率设定为根据下式(g)计算出的透过率td，
td＝(fd/et)(bx·by)…(g)。
19.根据权利要求18所述的激光照射系统，其中，
所述激光照射控制部还进行以下的处理：
d9.在设所述第2注量为fp的情况下，根据下式(h)计算后退火用的所述衰减器的透过率tp；以及
d8.将所述衰减器的透过率设定为根据下式(h)计算出的透过率tp，
tp＝(fp/et)(bx·by)…(h)。
20.根据权利要求19所述的激光照射系统，其中，
所述光学系统包含均束器，该均束器将透过所述衰减器的所述脉冲激光的射束形状整形为矩形。
技术总结一种激光照射方法，对在半导体基板上形成杂质源膜而构成的被照射物照射脉冲激光，其中，该激光照射方法包含以下步骤：A.读入照射到被照射物上所设定的矩形的照射区域的脉冲激光的每一个脉冲的注量和照射到照射区域的照射脉冲数，其中，在对被照射物照射照射脉冲数的脉冲激光的情况下，注量为杂质源膜产生烧蚀的阈值以上并且小于半导体基板的表面产生损伤的阈值；B.在设照射区域沿扫描方向的宽度为Bx、照射脉冲数为Nd、脉冲激光的反复频率为f的情况下，根据用Vdx＝f·Bx/Nd表示的关系式计算扫描速度Vdx；以及C.以反复频率f对照射区域照射脉冲激光，并使被照射物相对于照射区域相对地以扫描速度Vdx移动。
技术研发人员：池上浩;若林理;老泉博昭;诹访辉
受保护的技术使用者：极光先进雷射株式会社;国立大学法人九州大学
技术研发日：2017.12.21
技术公布日：2020.06.05
