特許 6004932 レーザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6004932

(24)【登録日】2016年9月16日

(45)【発行日】2016年10月12日

(54)【発明の名称】レーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/268 20060101AFI20160929BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/268 J

   H01L21/268 G

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-275941(P2012-275941)

(22)【出願日】2012年12月18日

(65)【公開番号】特開2014-120672(P2014-120672A)

(43)【公開日】2014年6月30日

【審査請求日】2015年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】相場 健

【審査官】 桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２３１６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５６７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１９２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０４９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６４９２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準面を提供する定盤と、
前記定盤に固定され、収容空間を画定するフレームと、
前記収容空間内に配置されて前記定盤に固定され、処理対象物を収容するチャンバと、
前記収容空間の上方に配置されて、前記フレームに固定され、前記基準面に対して許容範囲内の平行度を持つ第１の平面を画定し、固体レーザ発振器を含む第１のレーザ光学系を固定するように構成された第１の光学ベースと、
前記基準面に対して許容範囲内の平行度を持つ第２の平面を画定し、前記収容空間内にレーザダイオードを含む第２のレーザ光学系を固定するように構成された第２の光学ベースと
を有し、
前記収容空間は、前記第２のレーザ光学系を収容する空間を含むレーザ装置。

【請求項2】

前記第２の光学ベースは前記フレームに固定され、前記第２のレーザ光学系は前記第２の光学ベースに吊り下げられて固定されるか、または
前記チャンバは、上方が開口した本体と前記本体の開口部を塞ぐ蓋とを含み、前記第２の光学ベースは、前記蓋の上に固定される請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項3】

前記収容空間は、前記フレームの内側に画定されている請求項１または２に記載のレーザ装置。

【請求項4】

さらに、
前記第１の光学ベースに取り付けられる前記第１のレーザ光学系と、前記第２の光学ベースに取り付けられる前記第２のレーザ光学系との一方のレーザ光学系である基本レーザ光学系と、
前記基本レーザ光学系と前記チャンバとの間のレーザビームの経路に配置された伝搬光学系と
を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ装置。

【請求項5】

さらに、
前記第１のレーザ光学系と前記第２のレーザ光学系とのうち、前記基本レーザ光学系ではない方のレーザ光学系である追加レーザ光学系と、
前記追加レーザ光学系から放射されたレーザビームを、前記基本レーザ光学系から放射されたレーザビームの経路と同一の共通経路に沿って伝搬させる偏向光学素子と
を有する請求項４に記載のレーザ装置。

【請求項6】

さらに、前記基本レーザ光学系から放射されたレーザビームが前記チャンバ内に導入される状態と、前記追加レーザ光学系から放射されたレーザビームが前記チャンバ内に導入される状態とが切り替えられるように、前記偏向光学素子を移動させる移動機構を有する請求項５に記載のレーザ装置。

【請求項7】

さらに、前記チャンバ内の前記共通経路に挿入された状態と、前記共通経路から外れた状態とが切り替えられ、前記共通経路内に挿入された状態で、前記第２のレーザ光学系から放射されたレーザビームを前記チャンバ内の処理対象物の表面に集光する集光レンズを有する請求項５または６に記載のレーザ装置。

【請求項8】

前記偏向光学素子がダイクロイックミラーを含み、前記第１のレーザ光学系から放射されたレーザビーム及び前記第２のレーザ光学系から放射されたレーザビームを、同時に前記共通経路に沿って伝搬させ、
さらに、前記チャンバ内の前記共通経路に挿入され、前記第１のレーザ光学系から放射されるレーザビームの波長、及び前記第２のレーザ光学系から放射されるレーザビームの波長の両方において色収差が補正されており、前記第１のレーザ光学系から放射されたレーザビーム及び前記第２のレーザ光学系から放射されたレーザビームを前記チャンバ内の処理対象物の表面に集光する集光レンズを有する請求項５に記載のレーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、単一波長のレーザビームを用いたレーザ加工、及び２つの異なる波長のレーザビームを用いたレーザ加工のいずれにも柔軟に対応可能なレーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

相互に異なる波長のレーザビームを放射する２台のレーザ光源を用いて、ドーパントの活性化アニールを行う技術が公知である（特許文献１）。２台のレーザ光源として、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ及び半導体レーザが用いられる。２台のレーザ光源から放射されるレーザパルスのパルス幅、及び入射タイミングを制御することにより、半導体ウエハの加熱時間を任意に設定することが可能になる。これにより、最適な条件でアニールを行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−３２８５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

必ずしも２つの異なる波長のレーザビームを用いてレーザ処理を行う必要が無い場合がある。単一波長のレーザビームでレーザ処理を行う用途に用いる場合には、１台のレーザ光源のみが搭載されたレーザ装置を導入すればよい。このレーザ装置を、波長が異なる２つのレーザビームを用いたレーザ処理に適用しようとすると、レーザ装置に２台目のレーザ光源を搭載しなければならない。ところが、完成されたレーザ装置に、後から２台目のレーザ光源を搭載することは困難である。

【0005】

２台のレーザ光源の一方が固体レーザ発振器を含み、他方がレーザダイオードを含む場合、２台のレーザ光源から放射されるレーザビームのビーム品質が異なる。具体的には、レーザダイオードから放射されるレーザビームのビーム品質が、固体レーザ発振器から放射されるレーザビームのビーム品質より悪い。ビーム品質の異なる２台のレーザ光源を、１枚の光学ベースに搭載して、２台のレーザ光源から放射されたレーザビームを処理対象物まで伝搬させる構成を採用すると、相対的にビーム品質の悪いレーザビームのビームスポットを小さくすることが困難である。

【0006】

本発明の目的は、２台目のレーザ光源を容易に追加することが可能なレーザ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一観点によると、
基準面を提供する定盤と、
前記定盤に固定され、収容空間を画定するフレームと、
前記収容空間内に配置されて前記定盤に固定され、処理対象物を収容するチャンバと、
前記収容空間の上方に配置されて、前記フレームに固定され、前記基準面に対して許容範囲内の平行度を持つ第１の平面を画定し、固体レーザ発振器を含む第１のレーザ光学系を固定するように構成された第１の光学ベースと、
前記基準面に対して許容範囲内の平行度を持つ第２の平面を画定し、前記収容空間内にレーザダイオードを含む第２のレーザ光学系を固定するように構成された第２の光学ベースと
を有し、
前記収容空間は、前記第２のレーザ光学系を収容する空間を含むレーザ装置が提供される。

【発明の効果】

【0008】

予め、第２の光学ベース、及び空き空間を準備しておくことにより、第２のレーザ光学系を容易に追加することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施例１によるレーザ装置の概略側面図である。

【図2】図２は、実施例１によるレーザ装置に第２のレーザ光学系、偏向光学素子、及び集光レンズを取り付けた状態の概略側面図である。

【図3】図３は、実施例１によるレーザ装置において、第１のレーザ光学系から放射された第１のレーザビームがチャンバ内に導入される状態の光学系の模式図である。

【図4】図４は、実施例１によるレーザ装置において、第２のレーザ光学系から放射された第２のレーザビームがチャンバ内に導入される状態の光学系の模式図である。

【図5】図５は、実施例１によるレーザ装置の制御系のブロック図である。

【図6】図６は、実施例２によるレーザ装置の概略側面図である。

【図7】図７は、実施例３によるレーザ装置の概略側面図である。

【図8】図８は、実施例３によるレーザ装置の光学系の模式図である。

【図9】図９は、実施例４によるレーザ装置の概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施例１］
図１に、実施例１によるレーザ装置の概略側面図を示す。定盤１０の上に、フレーム１１が固定されている。定盤１０は、レーザ装置に搭載される光学装置及び光学素子の位置合わせの基準となる基準面（データム平面）１０Ａを提供する。例えば、定盤１０の上面が基準面１０Ａを構成する。フレーム１１は、レーザ装置に搭載する部品を支持する。フレーム１１の内側に、部品を収容するための収容空間１２が画定される。

【0011】

収容空間１２内にチャンバ１３が配置されている。チャンバ１３は、上方が開口した本体１３Ａと、本体１３Ａの開口部を塞ぐ蓋１３Ｂとを含む。本体１３Ａは定盤１０に固定されている。チャンバ１３内に、処理対象物２０、例えばドーパントがイオン注入されている半導体ウエハ等が収容される。処理対象物２０は、チャンバ１３内のテーブル１５に保持される。テーブル１５は、移動機構１４により、水平面内の２次元方向に移動可能に支持される。

【0012】

蓋１３Ｂに窓１６が取り付けられている。レーザビームが窓１６を透過してチャンバ１３内に導入される。チャンバ１３内に導入されたレーザビームが、処理対象物２０に入射する。収容空間１２の上方に第１の光学ベース３０が配置されている。第１の光学ベース３０は、フレーム１１に固定されており、基準面１０Ａに対して許容範囲内の平行度を持つ第１の平面３０Ａを画定する。例えば、基準面１０Ａに対する第１の平面３０Ａの平行度公差は、０．１ｍｍである。また、第１の平面３０Ａの平面度公差は０．０３ｍｍである。

【0013】

第１の光学ベース３０に第１のレーザ光学系４０が固定されている。第１のレーザ光学系４０は、第１のレーザ光源４１、ビームホモジナイザ４２、ミラー４３等を含む。第１のレーザ光源４１には、第１のレーザビームを放射する。第１のレーザ光源４１として、第２の高調波を放射するＮｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ等の固体レーザが用いられる。第１のレーザビームの波長は、緑色の波長域に含まれる。ビームホモジナイザ４２は、第１のレーザビームのビーム断面内における光強度分布を均一化する。ミラー４３は、第１のレーザビームを、チャンバ１３の窓１６に向けて反射
する。

【0014】

第１のレーザ光学系４０から放射された第１のレーザビームが、伝搬光学系５０を通過して、チャンバ１３に導入される。伝搬光学系５０は、マスク５１及び集光レンズ５２を含む。マスク５１は、第１のレーザビームのビーム断面を整形する。集光レンズ５２は、マスク５１を透過した第１のレーザビームを、処理対象物２０の表面に集光する。具体的には、集光レンズ５２は、マスク５１の開口部を処理対象物２０の表面に結像させる。伝搬光学系５０は、光学ベース５５に固定されている。光学ベース５５はフレーム１１に固定されており、基準面１０Ａに対して許容範囲内の平行度を持つ平面を有する。

【0015】

フレーム１１に、第２の光学ベース６０が取り付けられている。第２の光学ベース６０は、基準面１０Ａに対して許容範囲内の平行度を持つ第２の平面６０Ａを画定する。基準面１０Ａに対する第２の平面６０Ａの平行度公差は、０．１ｍｍである。また、第２の平面６０Ａの平面度公差は０．０３ｍｍである。第２の光学ベース６０は、第２の平面６０Ａが下方を向く姿勢（チャンバ１３に対向する姿勢）で、フレーム１１に取り付けられている。第２の光学ベース６０とチャンバ１３との間に、第２のレーザ光学系を収容するための空き空間６１が確保されている。

【0016】

具体的には、ミラー４３で反射されてチャンバ１３に向かう第１のレーザビームの経路が、平面視において、収容空間１２の中央から外れた位置に配置されている。このような構成にすることにより、十分な大きさの空き空間６１を確保することができる。

【0017】

図１において、フレーム１１の右側から内部の機器（種々の光学部品を含む）にアクセスするためのアクセス部（窓）が設けられている。第１のレーザ光学系４０のみを配置する場合には、窓を通して内部の機器にアクセスしやすいように、収容空間１２の中央、または中央よりもアクセス部に近い位置に、第１のレーザビームの経路を配置することが好ましい。ところが、第２のレーザ光学系６２（図２）を追加することを考慮に入れると、アクセス部から見て、第１のレーザビームの経路を、中央よりも遠い位置に配置することが好ましい。この場合、第２のレーザ光学系６２を追加することが容易になり、かつ第２のレーザ光学系６２へのアクセスが容易になる。

【0018】

また、第１のレーザ光学系４０は、プロセスシャッタ、アッテネータ、合成光学系、ビームホモジナイザ等を含み、第２のレーザ光学系６２に比べて大きい。このため、第１のレーザ光学系４０は、フレーム１１の上部に配置することが好ましい。比較的小型のレーザダイオードを含む第２のレーザ光学系６２は、フレーム１１に囲まれた収容空間１２内に配置する構成としても、アクセス部から第２のレーザ光学系６２の保守を容易に行うことができる。さらに、第２のレーザ光学系６２を追加することも容易である。保守の容易さの観点からも、大型の第１のレーザ光学系４０は、フレーム１１の上部に配置することが好ましい。

【0019】

第１のレーザ光学系４０とチャンバ１３との間に、第１のレーザビームの経路の一部を含む空き空間７０が確保されている。空き空間７０には、空き空間６１内に配置される第２のレーザ光学系から放射された第２のレーザビームを、第１のレーザビームの経路に合流させるための偏向光学素子を収容することができる。なお、偏向光学素子７１を予め搭載しておいてもよい。この場合、第２のレーザ光学系６２を追加するときの作業工程数を削減することができる。

【0020】

チャンバ１３内にも、第１のレーザビームの経路の一部を含む空き空間８０が確保されている。空き空間８０に、第１のレーザビーム及び第２のレーザビームの少なくとも一方を集光する集光レンズを配置することができる。

【0021】

図２に、実施例１によるレーザ装置に第２のレーザ光学系、偏向光学素子、及び集光レンズを取り付けた状態の概略側面図を示す。第２のレーザ光学系６２が、第２の光学ベース６０に吊り下げられて固定される。第２のレーザ光学系６２は、第２のレーザ光源６３及びミラー６４を含む。第２のレーザ光源６３は、第１のレーザ光源４１から放射される第１のレーザビームの波長とは異なる波長の第２のレーザビームを放射する。第２のレーザ光源６３には、例えば半導体レーザ（レーザダイオード）が用いられる。ミラー６４は、第２のレーザ光源６３から放射された第２のレーザビームを、第１のレーザビームの経路に向けて反射する。

【0022】

空き空間７０内に、偏向光学素子７１が配置される。移動機構７２が、第１のレーザビームの経路上の位置と、第１のレーザビームの経路から外れた退避位置との間で、偏向光学素子７１を移動させる。偏向光学素子７１及び移動機構７２は、第２の光学ベース６０または光学ベース５５に取り付けられる。偏向光学素子７１が第１のレーザビームの経路上に配置されているとき、偏向光学素子７１は、第２のレーザ光学系６２から放射された第２のレーザビームを反射して、第２のレーザビームを、第１のレーザビームの経路と共通の経路（以下、「共通経路」という。）に沿って伝搬させる。偏向光学素子７１が退避位置に配置されているときは、第１のレーザ光学系４０から放射された第１のレーザビームがチャンバ１３に到達する。

【0023】

空き空間８０内に、集光レンズ８１が配置される。移動機構８２が、共通経路上の位置と、共通経路から外れた退避位置との間で、集光レンズ８１を移動させる。集光レンズ８１が共通経路上に配置されているとき、集光レンズ８１は第２のレーザビームを処理対象物２０の表面に集光する。

【0024】

図３及び図４に、実施例１によるレーザ装置の光学系の模式図を示す。図３は、第１のレーザ光学系４０から放射された第１のレーザビームがチャンバ１３内に導入される状態を示し、図４は、第２のレーザ光学系６２から放射された第２のレーザビームがチャンバ１３内に導入される状態を示す。

【0025】

図３に示すように、第１のレーザ光学系４０が、第１のレーザ光源４１、ビームエキスパンダ４４、アッテネータ４５、ビームホモジナイザ４２、ミラー４３、及びパワーメータ４６を含む。これらの光学装置及び光学素子は、第１の光学ベース３０（図１）の第１の平面３０Ａに、相互に光軸調整されて固定されている。

【0026】

ビームエキスパンダ４４は、第１のレーザ光源４１から放射された第１のレーザビームのビーム径を拡大する。アッテネータ４５は、第１のレーザビームのパワーを目標値まで減衰させる。ビームホモジナイザ４２は、第１のレーザビームのビーム断面内に関する光強度を均一化する。ミラー４３は、第１のレーザビームを、伝搬光学系５０に向けて反射する。第１のレーザビームの一部はミラー４３を透過してパワーメータ４６に入射する。

【0027】

偏向光学素子７１は、第１のレーザビームの経路から外れた退避位置に配置されている。集光レンズ８１は、共通経路から外れた退避位置に配置されている。

【0028】

ミラー４３で反射した第１のレーザビームは、マスク５１に入射する。マスク５１を透過した第１のレーザビームは、集光レンズ５２により、チャンバ１３内の処理対象物２０の表面に集光される。一例として、集光レンズ５２は、マスク５１の開口を処理対象物２０の表面に結像させる。これにより、第１のレーザビームで処理対象物２０のアニールを行うことができる。

【0029】

図４に示すように、第２のレーザ光学系６２を動作せる時には、偏向光学素子７１が、第１のレーザビームの経路上に配置され、集光レンズ８１が、共通経路上に配置される。第２のレーザ光学系６２が、第２のレーザ光源６３、コリメートレンズ６５、ミラー６４、及びパワーメータ６６を含む。

【0030】

第２のレーザ光源６３から放射された第２のレーザビームが、コリメートレンズ６５でコリメートされる。コリメートされた第２のレーザビームが、ミラー６４で反射され、偏向光学素子７１に向かって伝搬する。第２のレーザビームの一部はミラー６４を透過してパワーメータ６６に入射する。

【0031】

偏向光学素子７１で反射した第２のレーザビームは、共通経路に沿って伝搬し、処理対象物２０に入射する。集光レンズ８１が、第２のレーザビームを処理対象物２０の表面に集光する。一例として、コリメートレンズ６５及び集光レンズ８１が、第２のレーザ光源６３の出力側の端面を、処理対象物２０の表面に結像させる。第１のレーザビームと同様に、第２のレーザビームの経路に、アッテネータ及びビームホモジナイザを挿入してもよい。第２のレーザビームの経路上にマスクを配置し、集光レンズ８１がマスクの開口を処理対象物２０の表面に結像させる構成としてもよい。

【0032】

さらに、処理対象物２０からの反射光が第１のレーザ光源４１及び第２のレーザ光源６３に戻ることを防止するために、１／４波長板、ビームスプリッタ、及びビームダンパを配置してもよい。

【0033】

図５に、実施例１によるレーザ装置の制御系のブロック図を示す。制御装置９０が、パワーメータ４６からの信号に基づき、第１のレーザ光源４１及び移動機構１４を制御する。制御装置９０は、処理装置９１及びシーケンサ９２を含む。処理装置９１に、入出力インタフェース９３、９４が準備されている。パワーメータ４６からの出力信号が、入出力インタフェース９３に入力される。処理装置９１は、入出力インタフェース９３、９４から入力される信号に基づき、シーケンサ９２にトリガ信号を送出する。

【0034】

シーケンサ９２に、入出力インタフェース９５、９６、９７が準備されている。入出力インタフェース９５、９６に、それぞれ移動機構１４及び第１のレーザ光源４１が接続されている。シーケンサ９２は、トリガ信号が入力されると、決められたシーケンスに基づいて、移動機構１４及び第１のレーザ光源４１に制御信号を送出する。

【0035】

第２のレーザ光学系６２（図２）が追加されると、第２のレーザ光源６３がシーケンサ９２の入出力インタフェース９７に接続され、パワーメータ６６が処理装置９１の入出力インタフェース９４に接続される。

【0036】

実施例１によるレーザ装置の効果について説明する前に、第２の光学ベース６０が準備されていない構造のレーザ装置に、第２のレーザ光学系６２を追加する手順について説明する。第２のレーザ光学系６２を取り付ける方法として、フレーム１１に新たにタップを形成する方法、及び既存のタップを利用する方法が考えられる。

【0037】

新たにタップを形成する方法では、タップを形成する前に、フレーム１１に取り付けられている種々の部品を、一旦取り外さなければならない。種々の部品を取り外した後、フレーム１１にタップを形成する。タップを形成した後、取り外されていた部品をフレーム１１に取り付けるとともに、新たに形成されたタップに、第２のレーザ光学系６２を取り付ける。種々の部品を再度取り付ける際に、光軸調整を行わなければならない。

【0038】

既存のタップを利用する方法では、まず、既存のタップを利用して、フレーム１１に台
座を取り付ける。この台座に、第２のレーザ光学系６２を取り付ける。

【0039】

いずれの場合にも、第２のレーザ光学系６２を取り付けるための光学ベースが存在しないため、第２のレーザ光学系６２の光軸調整に多大な困難が伴う。シムを用いて光学部品の姿勢を微調整するのみでは、光学部品間の十分な位置精度が得られない可能性が高い。このため、光学部品ごとに、姿勢の微調機構を設けなければならないであろう。姿勢の微調機構を設けたとしても、光軸調整に長時間が必要とされる。

【0040】

第２のレーザ光学系６２を収容するための十分な空き空間が確保されていない場合も考えられる。図１では、チャンバ１３の蓋１３Ｂの上面が窪んでいるため、第２のレーザ光学系６２を収容するための十分な空き空間６１が確保されていた。十分な空き空間が確保されていない場合には、チャンバ１３の蓋を、上面が窪んだ蓋１３Ｂに取り換えなければならないことも考えられる。蓋１３Ｂを取り換えるには、伝搬光学系５０等を一旦取り外さなければならない。さらに、蓋１３Ｂを人力で運搬することは困難であるため、フォークリフト等が必要になる。新たな蓋１３Ｂを取り付けた後、一旦取り外されていた伝搬光学系５０等の光軸調整を行わなければならない。

【0041】

実施例１によるレーザ装置においては、第２の光学ベース６０及び空き空間６１が予め準備されている。このため、レーザ装置の使用者の要請に応じて、第２のレーザ光学系６２（図２）を容易に取り付けることができる。第２のレーザ光学系６２を取り付けるために必要となるレーザ装置の運転停止時間を短縮することができる。空き空間７０に偏向光学素子７１（図２）を配置し、空き空間８０に集光レンズ８１（図２）を配置することも容易である。

【0042】

制御装置９０に、第２のレーザ光源６３用の入出力インタフェース９７、及びパワーメータ６６用の入出力インタフェース９４が予め準備されている。このため、第２のレーザ光学系６２（図２）を追加したときに、制御装置９０への新たな入出力インタフェースの追加は不要である。

【0043】

第２のレーザ光学系６２、偏向光学素子７１、及び集光レンズ８１（図２）が取り付けられたレーザ装置は、第１のレーザビームを用いたレーザアニール、及び第２のレーザビームを用いたレーザアニールに適用することができる。例えば、相対的にパルス幅の短い第１のレーザビームは、浅い領域のドーパントの活性化アニールに使用され、相対的にパルス幅の長い第２のレーザビームは、深い領域のドーパントの活性化アニールに使用される。

【0044】

レーザダイオードから放射される第２のレーザビームのビーム品質は、固体レーザから放射される第１のレーザビームのビーム品質より悪い。実施例１によるレーザ装置においては、レーザダイオードを含む第２のレーザ光学系６２が、フレーム１１の収容空間１２内に配置される。このため、収容空間１２の上方に配置された第１のレーザ光源４１（図１）から処理対象物２０までの光路長に比べて、第２のレーザ光源６３から処理対象物２０までの光路長を短くすることができる。このため、ビーム品質の悪い第２のレーザビーム用の光学系の設計が容易である。

【0045】

第２のレーザビームを集光するための集光レンズ８１がチャンバ１３内に配置されている。このため、集光レンズ８１から処理対象物２０までの距離を短くすることができる。これにより、ビーム品質の悪い第２のレーザビームを、小さな領域に集光させることが可能である。

【0046】

［実施例２］
図６に、実施例２によるレーザ装置の概略側面図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。

【0047】

実施例１では、第２の光学ベース６０（図１、図２）がフレーム１１に取り付けられていた。実施例２では、第２の光学ベース６０がチャンバ１３の蓋１３Ｂに取り付けられている。第２の光学ベース６０の上方に、空き空間６１が確保されている。空き空間６１内に、第２のレーザ光学系６２が設置される。このため、第２のレーザ光学系６２は、第２の光学ベース６０に吊り下げられるのではなく、第２の光学ベース６０の上に固定される。

【0048】

実施例２においても、実施例１と同様に、第１のレーザ光学系４０が搭載されているレーザ装置に、第２のレーザ光学系６２を容易に追加することが可能である。

【0049】

［実施例３］
図７に、実施例３によるレーザ装置の概略側面図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。

【0050】

実施例３では、偏向光学素子７１（図２）としてダイクロイックミラーが用いられ、集光レンズ８１（図２）として、色収差を補正したレンズが用いられる。偏向光学素子７１を移動させるための移動機構７２（図２）、及び集光レンズ８１を移動させるための移動機構８２（図２）が配置されていない。偏向光学素子７１は、光学ベース５５または第２の光学ベース６０に固定される。集光レンズ８１は、定盤１０に固定される。

【0051】

図８に、実施例３によるレーザ装置の光学系の模式図を示す。偏向光学素子７１は、第１のレーザ光学系４０から放射された第１のレーザビームを透過させ、第２のレーザ光学系６２から放射された第２のレーザビームを反射する。これにより、第１のレーザビームと第２のレーザビームとが、共通経路に沿って伝搬し、チャンバ１３内に同時に導入される。

【0052】

第１のレーザビームの経路上に配置された集光レンズ５２と、共通経路上に配置された色収差補正された集光レンズ８１とが、マスク５１の開口を処理対象物２０の表面に結像させる。第２のレーザビームの経路上に配置されたコリメートレンズ６５と、共通経路上に配置された集光レンズ８１とが、第２のレーザ光源６３の出力側の端面を処理対象物２０の表面に結像させる。集光レンズ８１は、第１のレーザビームの波長、及び第２のレーザビームの波長において、色収差補正が行われている。

【0053】

実施例３においても、実施例１と同様に、第１のレーザ光学系４０が搭載されているレーザ装置に、第２のレーザ光学系６２を容易に追加することが可能である。さらに、第２のレーザ光学系６２を追加すると、第１のレーザビームと第２のレーザビームとを、処理対象物２０に同時に照射することができる。レーザ装置をドーパントの活性化アニールに用いる場合には、浅い領域のドーパントと、深い領域のドーパントとを、同時に活性化することができる。

【0054】

実施例３においても、図６に示した実施例２と同様に、第２の光学ベース６０をチャンバ１３の蓋１３Ｂに取り付けてもよい。

【0055】

［実施例４］
図９に、実施例４によるレーザ装置の光学系の模式図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例１では、第１のレーザ光学系４０（図１）が予め搭載されており、第２のレーザ光学系６２（図２）は搭載され
ていなかった。実施例４では、第２のレーザ光学系６２が予め搭載されており、第１のレーザ光学系４０及び伝搬光学系５０（図１）が搭載されていない。第１の光学ベース３０及び光学ベース５５は、予めフレーム１１に取り付けられている。

【0056】

第１の光学ベース３０及び光学ベース５５が予め取り付けられているため、レーザ装置の用途に応じて、第１のレーザ光学系４０（図１）及び伝搬光学系５０を容易に追加搭載することが可能である。第１のレーザ光学系４０が搭載されていない状態では、偏向光学素子７１及び集光レンズ８１は、第２のレーザ光学系６２から放射されるレーザビームの経路に対して固定的に配置しておけばよい。第１のレーザ光学系４０を搭載する際に、偏向光学素子７１の移動機構７２、及び集光レンズ８１の移動機構８２を搭載すればよい。

【0057】

第１のレーザ光学系４０は、第２のレーザ光学系６２よりも大型である。第１のレーザ光学系４０を、収容空間１２内に配置せず、フレーム１１の上部に配置することにより、第１のレーザ光学系４０の追加を容易に行うことができる。また、移動機構７２、８２を予め搭載しておいてもよい。この場合、第１のレーザ光学系４０を追加する作業工程数を削減することができる。

【0058】

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【符号の説明】

【0059】

１０ 定盤
１０Ａ 基準面（データム平面）
１１ フレーム
１２ 収容空間
１３ チャンバ
１３Ａ 本体
１３Ｂ 蓋
１４ 移動機構
１５ テーブル
１６ 窓
２０ 処理対象物
３０ 第１の光学ベース
３０Ａ 第１の平面
４０ 第１のレーザ光学系
４１ 第１のレーザ光源
４２ ビームホモジナイザ
４３ ミラー
４４ ビームエキスパンダ
４５ アッテネータ
４６ パワーメータ
５０ 伝搬光学系
５１ マスク
５２ 集光レンズ
５５ 光学ベース
６０ 第２の光学ベース
６０Ａ 第２の平面
６１ 空き空間
６２ 第２のレーザ光学系
６３ 第２のレーザ光源
６４ ミラー
６５ コリメートレンズ
６６ パワーメータ
７０ 空き空間
７１ 偏向光学素子
７２ 移動機構
８０ 空き空間
８１ 集光レンズ
８２ 移動機構
９０ 制御装置
９１ 処理装置
９２ シーケンサ
９３、９４、９５、９６、９７ 入出力インタフェース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】