JP7734113B2 - レーザ処理支援装置及びレーザ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ処理支援装置及びレーザ処理方法に関する。

半導体ウエハにドープしたドーパントの活性化を行うアニール方法として、ウエハにパルスレーザビームを入射させてビームスポットをウエハ面内で移動させるレーザアニールが知られている（例えば、特許文献１等）。レーザアニール時にビームスポットがウエハからはみ出すと、ウエハを吸着しているステージが損傷を受ける。また、ウエハが薄くなるとウエハのエッジ部分が脆くなり、この部分にレーザビームを入射させるとウエハが損傷してしまう場合がある。ステージやウエハの損傷を防止するために、ウエハの周縁部に照射禁止領域が画定される。この照射禁止領域に囲まれた円形の照射許容領域内をパルスレーザビームで走査する。

特開２０２０－２０２２４２号公報

レーザアニールを行う際には、照射許容領域内の一方の端から他方の端まで第１方向にビームスポットを移動させる走査動作と、第１方向と直交する第２方向にビームスポットを移動させるステップ動作とを繰り返す。走査動作においては、ビームスポットが、直前のショットのビームスポットと部分的に重なるようにビームスポットを移動させる。ステップ動作においては、ステップ動作後の走査動作による走査領域がステップ動作前の走査動作による走査領域と部分的に重なるようにビームスポットを移動させる。ビームスポットの重なり率をオーバラップ率という。

ステップ動作における移動方向のビームスポットの寸法、及びステップ動作時のオーバラップ率は予め決められている。ステップ動作における移動方向の照射許容領域の寸法が、ステップ動作における移動量で割り切れない場合には、ステップ動作の移動方向に関して処理終了側の端に照射残りが生じてしまう。この場合、照射許容領域内で、実際にパルスレーザビームが照射された領域が、ステップ動作時の移動方向に関して照射開始側に偏ってしまう。

本発明の目的は、処理対象物の表面で、実際にレーザビームが入射した領域の偏りを少なくすることが可能なレーザ処理支援装置及びレーザ処理方法を提供することである。

本発明の一観点によると、
処理対象物の表面にパルスレーザビームを入射させ、前記処理対象物の周縁部に定義された照射禁止領域に前記パルスレーザビームを入射させない条件の下で、前記パルスレーザビームで前記処理対象物の表面を第１方向に走査する走査動作と、前記第１方向に直交する第２方向に前記パルスレーザビームのビームスポットを移動させるステップ動作とを交互に繰り返すレーザ処理を支援するレーザ処理支援装置であって、
前記ビームスポットの前記第２方向の寸法、前記ステップ動作における前記ビームスポットの前記第２方向への移動距離、前記照射禁止領域より内側の照射許容領域の前記第２方向の寸法に基づいて、
前記照射許容領域の前記第２方向の端部から前記照射許容領域のうち１回目の前記走査動作による走査領域までの前記第２方向の距離であるオフセット幅を決定するレーザ処理支援装置が提供される。

本発明の他の観点によると、
処理対象物の表面にパルスレーザビームを入射させ、前記処理対象物の周縁部に定義された照射禁止領域に前記パルスレーザビームを入射させない条件の下で、前記パルスレーザビームで前記処理対象物の表面を第１方向に走査する走査動作と、前記第１方向に直交する第２方向に前記パルスレーザビームのビームスポットを移動させるステップ動作とを交互に繰り返すレーザ処理を支援するレーザ処理支援装置であって、
入出力装置と、
処理装置と
を備え、
前記処理装置は、
前記処理対象物の表面の、前記照射禁止領域より内側の照射許容領域の前記第２方向の寸法、前記ビームスポットの前記第２方向の寸法、前記ステップ動作時における前記ビームスポットのオーバラップ率を指定する情報を、前記入出力装置から取得し、
前記照射許容領域の前記第２方向の端部から前記照射許容領域のうち１回目の前記走査動作による走査領域までの前記第２方向の距離であるオフセット幅と、最後の前記走査動作による走査領域から前記照射許容領域の前記第２方向の端部までの距離である照射残り幅との差が、前記オフセット幅と前記照射残り幅との和の２０％以下になるように、前記オフセット幅を決定し、前記オフセット幅を指定する情報を前記入出力装置に出力するレーザ処理支援装置が提供される。

本発明のさらに他の観点によると、
処理対象物の表面にパルスレーザビームを入射させ、前記処理対象物の周縁部に定義された照射禁止領域に前記パルスレーザビームを入射させない条件の下で、前記処理対象物の表面を前記パルスレーザビームで第１方向へ走査する走査動作と、前記第１方向に直交する第２方向に前記パルスレーザビームのビームスポットを移動させるステップ動作とを交互に繰り返すレーザ処理方法であって、
前記照射禁止領域よりも内側の照射許容領域の前記第２方向の一方の端部から内側にオフセット幅だけオフセットさせた位置から前記走査動作を開始し、
前記ステップ動作を行うと、前記ビームスポットが、前記第２方向に関して前記照射許容領域の端部からはみ出す場合には、前記走査動作を終了させ、
最後の前記ステップ動作を行った後の前記走査動作による走査領域から前記照射許容領域の前記第２方向の他方の端部までの距離である照射残り幅と、前記オフセット幅との差が、前記オフセット幅と前記照射残り幅との和の２０％以下になるように、前記オフセット幅を設定しておくレーザ処理方法が提供される。

上述のようにオフセット幅を指定すると、処理対象物の表面で、実際にレーザビームが入射した領域の偏りを少なくすることができる。

図１は、本実施例によるレーザ処理支援装置及びレーザ処理装置の概略図である。 図２は、処理対象物の表面にけるパルスレーザビームのビームスポットの移動の様子を示す模式図である。 図３は、処理対象物の表面のうちパルスレーザビームを入射させる目標領域を説明するための模式図である。 図４は、ビームスポットの移動の軌跡を示す模式図である。 図５は、ビームスポットを移動させる手順を示すフローチャートである。 図６は、オフセット幅ＯＦＦｓを決定する手順を示すフローチャートである。 図７は、照射許容領域のｙ方向の寸法Ａｙ、ビームスポットのｙ方向の寸法Ｌｙ、ｙ方向のオーバラップ率Ｒ_ＯＶＬ、及び走査動作の回数Ｎの関係を示す模式図である。 図８Ａは、図１～図７に示した実施例による方法を適用した場合に、１回の走査動作でパルスレーザビームが入射する走査領域を示す模式図であり、図８Ｂは、他の実施例による方法を適用して走査動作を行う場合に、１回の走査動作でパルスレーザビームが入射する走査領域を示す模式図である。

図１～図７を参照して、一実施例によるレーザ処理支援装置及びレーザ処理方法について説明する。

図１は、本実施例によるレーザ処理支援装置及びレーザ処理装置の概略図である。レーザ発振器１０がパルスレーザビームを出力する。レーザ発振器１０から出力されたパルスレーザビームがビームエキスパンダ１１、ビーム整形光学素子１２、及び折り返しミラー１３を経由して処理対象物６０に入射する。なお、必要に応じてアパーチャ、レンズ等を配置してもよい。処理対象物６０は、例えばドーパントがイオン注入された半導体ウエハであり、パルスレーザビームの入射によってドーパントの活性化アニールを行う。

処理対象物６０は、駆動機構１７に支持されたチャック機構１８に保持されている。駆動機構１７は、水平面内の二方向にチャック機構１８を移動させる。チャック機構１８の移動により、処理対象物６０が移動する。駆動機構１７として、例えばＸＹステージが用いられる。

レーザ発振器１０として、例えばファイバレーザ発振器、レーザダイオード、固体レーザ発振器等を用いることができる。ビームエキスパンダ１１は、ビーム整形光学素子１２へのレーザビームの入射位置におけるビームサイズを調整する。ビーム整形光学素子１２は、処理対象物６０の表面におけるビームスポットを整形するとともに、強度分布を均一化する。ビーム整形光学素子１２として、例えば回折光学素子が用いられる。

制御装置４０が、駆動機構１７及びレーザ発振器１０を制御する。例えば、制御装置４０は、パルスレーザビームが処理対象物６０の表面の目標位置に入射するように、駆動機構１７を制御する。さらに、レーザ発振器１０からのパルスレーザビームの出力タイミングを制御する。

レーザ処理支援装置２０が、処理装置２１及び入出力装置２２を含む。入出力装置２２は、ユーザが操作することによって種々の情報を入力するキーボードやポインティングデバイス、リムーバブルメディアからのデータ読み取り及びリムーバブルメディアへのデータ書き込みを行うリーダライタ、種々の情報の送受信を行う通信装置、画像を表示するディスプレイ等を含む。処理装置２１は、入出力装置２２に入力された種々の情報を取得し、制御装置４０による制御を支援する情報を求める。処理装置２１が実行する詳細な処理については、後に説明する。

図２は、処理対象物６０（図１）の表面にけるパルスレーザビームのビームスポット３０の移動の様子を示す模式図である。本実施例では、パルスレーザビームの経路を固定し、処理対象物６０を移動させることにより、処理対象物６０に対してビームスポット３０を移動させている。

処理対象物６０の表面をｘｙ面とするｘｙｚ直交座標系を定義する。ビームスポット３０の形状は、ｙ方向に長い角丸長方形である。ビームスポット３０のｙ方向の寸法（長さ）をＬｙと標記し、ｘ方向の寸法（幅）をＬｘと標記することとする。

アニールは、処理対象物６０の表面をパルスレーザビームでｘ方向に走査する走査処理と、ビームスポット３０をｙ方向に移動させるステップ動作とを交互に繰り返すことにより行われる。走査動作において、パルスレーザビームのパルスの繰返しの一周期の間にビームスポット３０がｘ方向に移動する距離をＷｘと標記する。移動距離Ｗｘはビームスポット３０の幅Ｌｘよりも短い。このため、あるショットのビームスポット３０は、直前のショットのビームスポット３０とｘ方向に関して部分的に重なる。重なり部分のｘ方向の寸法、すなわちＬｘ－Ｗｘの、ビームスポット３０の幅Ｌｘに対する比を走査動作におけるオーバラップ率という。

１回のステップ動作におけるビームスポット３０のｙ方向への移動距離をＷｙと標記する。移動距離Ｗｙはビームスポット３０の長さＬｙより短い。このため、ある走査動作で走査される領域は、直前の走査動作で走査された領域とｙ方向に関して部分的に重なる。重なり部分のｙ方向の寸法、すなわちＬｙ－Ｗｙの、ビームスポット３０の長さＬｙに対する比をステップ動作におけるオーバラップ率という。

図３は、処理対象物６０の表面のうちパルスレーザビームを入射させる目標領域を説明するための模式図である。処理対象物６０は、例えば円形の半導体ウエハであり、外周部の１か所にノッチ６１が設けられている。ノッチ６１と処理対象物６０の中心Ｏとを通過する直線がｙ軸と平行になるように、ｘｙｚ直交座標系を定義する。処理対象物６０の表面の周縁部に円環状の照射禁止領域６２Ａが画定されている。円環状の照射禁止領域６２Ａの外周線は処理対象物６０の縁に一致する。円環状の照射禁止領域６２Ａの幅をＥＣと標記する。

ノッチ６１の先端を通過するｘ方向に平行な仮想直線を処理対象物６０の中心Ｏに向かって幅ＥＣに等しい長さだけ移動させた直線よりノッチ６１側に照射禁止領域６２Ｂが画定されている。円環状の照射禁止領域６２Ａとノッチ近傍の照射禁止領域６２Ｂとの和集合を照射禁止領域６２ということといする。照射禁止領域６２より内側の領域を照射許容領域６３ということとする。

アニールは、照射禁止領域６２にパルスレーザビームを入射させず、照射許容領域６３のなるべく広い範囲にパルスレーザビームを入射させる条件で行われる。次に、照射禁止領域６２を設ける理由について説明する。

処理対象物６０がチャック機構１８（図１）の上に保持された状態で、アニールを行う。ビームスポット３０が処理対象物６０からはみ出ると、チャック機構１８がレーザエネルギによって損傷する場合がある。照射禁止領域６２を設けることにより、ビームスポット３０が処理対象物６０からはみ出てしまう状態が発生しにくくなり、チャック機構１８が損傷しにくくなる。また、処理対象物６０が薄くなると、処理対象物６０の周縁部が損傷を受けやすくなる。照射禁止領域６２を設けることにより、レーザ照射による処理対象物６０の周縁部の損傷が生じにくくなる。

次に、図４及び図５を参照して、照射許容領域６３内におけるビームスポット３０の移動の手順及び軌跡について説明する。図４は、ビームスポット３０の移動の軌跡を示す模式図であり、図５は、ビームスポット３０を移動させる手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、ビームスポット３０の走査動作においては、ビームスポット３０をｘ方向に、照射許容領域６３の一方の端から他方の端まで移動させる。例えば、奇数回目の走査動作では、ビームスポット３０をｘ軸の正の向きに移動させ、偶数回目の走査動作では、ビームスポット３０をｘ軸の負の向きに移動させる。ステップ動作においては、ビームスポット３０をｙ軸の負の方向に距離Ｗｙ（図２）だけ移動させる。処理対象物６０の中心Ｏからｙ軸の正の向きに延びる直線と照射許容領域６３の外周線との交点を照射開始側の端部Ｐｓといい、処理対象物６０の中心Ｏからｙ軸の負の向きに延びる直線と照射許容領域６３の外周線との交点を照射終了側の端部Ｐｆということとする。

まず、ｙ方向の照射開始側の端部Ｐｓから照射許容領域６３の内側に向かってオフセット幅ＯＦＦｓだけオフセットさせた位置を、ｙ方向の走査開始位置とする（ステップＳＡ１）。より具体的には、最初の走査動作でビームスポット３０が移動する走査領域のｙ軸の正の側の縁から、照射開始側の端部Ｐｓまでのｙ方向の距離がオフセット幅ＯＦＦｓに等しい。

走査領域のｙ方向の位置が決まると、照射許容領域６３に対してアニール処理を行うときのステップ動作の回数を算出する（ステップＳＡ２）。具体的には、１回の走査動作が終了した後、ステップ動作時のビームスポット３０の移動距離Ｗｙ（図２）だけビームスポット３０を移動させると、ビームスポット３０が照射終了側の端部Ｐｆからはみ出てしまう場合、ステップ動作を行わず、その直前のステップ動作を最後のステップ動作とする。

ステップ動作の回数は、照射許容領域６３のｙ方向の寸法、ステップ動作時の移動距離Ｗｙ、及びビームスポット３０の長さＬｙから算出することができる。

次に、現在のビームスポット３０のｙ方向の位置における照射許容領域６３のｘ方向の寸法から、走査動作におけるショット数を算出する（ステップＳＡ３）。このショット数は、ビームスポット３０が照射許容領域６３からはみ出ない条件の下で照射許容領域６３内を走査するときの最大のショット数である。例えば、ビームスポット３０のｙ軸の正の側の縁及び負の側の縁の位置のそれぞれにおけるｘ軸に平行な直線が、照射許容領域６３の外周線によって切り取られる部分の長さのうち短い方の長さ、ビームスポットのｘ方向への移動距離Ｗｘ（図２）、及びビームスポット３０の幅Ｌｘから求めることができる。

走査動作におけるショット数が求まると、照射許容領域６３のｘ方向の一方の端から他方の端に向かってビームスポット３０を移動させる走査動作を実行する（ステップＳＡ４）。１つの走査動作の１ショット目のビームスポット３０の位置は、ビームスポット３０の１つの角が照射許容領域６３の外周線の位置に一致するように設定する。決められたショット数の最後のショットにおけるビームスポット３０の位置からさらにビームスポット３０を移動距離Ｗｘ（図２）だけ移動させると、ビームスポット３０が照射許容領域６３からはみ出る。

１回の走査動作で、ｘ方向に長い長方形の領域（走査領域）にパルスレーザビームが入射する。走査領域のうちｘ方向の両端の近傍以外の領域には、オーバラップ率に応じた所定の回数だけパルスレーザビームが入射する。走査領域のｘ方向の両端近傍には、所定の回数未満のショット数しか入射しない領域が存在する。

ステップＳＡ２で算出されたステップ動作の回数だけステップ動作を行ったら、アニール処理を終了する（ステップＳＡ５）。ステップ動作の回数が、算出された回数に満たない場合は、ステップ動作を実行し（ステップＳＡ６）、ステップＳＡ３からステップＳＡ５までの手順を再度実行する。

最後の走査動作で走査された領域から、照射許容領域６３の照射終了側の端部Ｐｆとの間に、パルスレーザビームが入射していない領域が残る。この領域のｙ方向の寸法を、照射残り幅ＯＦＦｆということとする。

最後の走査動作が終了した時点で、照射許容領域６３内の大部分の領域に、走査動作のオーバラップ率及びステップ動作のオーバラップ率に応じた所定の回数だけ、パルスレーザビームが入射する。パルスレーザビームが少なくとも１回入射した領域のうち、ｙ方向の両端の近傍に、所定回数未満のショット数しか入射していない領域が残る。

図４において、走査動作時及びステップ動作時のオーバラップ率がともに５０％である場合を示している。この場合、パルスレーザビームが入射した領域のうち大部分には、パルスレーザビームが合計で４回入射する。パルスレーザビームが４ショット入射する領域を有効照射領域６４ということとする。なお、有効照射領域６４に入射するショット数は、走査動作及びステップ動作のオーバラップ率に依存する。例えば、走査動作及びステップ動作のオーバラップ率によって、重ね照射回数が決定される。走査動作時及びステップ動作時のオーバラップ率がともに５０％である場合、重ね照射回数は４回になる。走査動作時及びステップ動作時のオーバラップ率がともに２／３の場合、重ね照射回数は９回になる。有効照射領域６４は、重ね照射回数と等しい回数だけレーザパルスが入射する領域と定義することができる。

図４において、有効照射領域６４にハッチングを付している。有効照射領域６４の縁は、階段状の形状になる。なお、図４においては、照射開始側の端部Ｐｓ及び照射終了側の端部Ｐｆの近傍の一部分について表示しており、中央部分においては具体的な表示を省略している。有効照射領域６４が、実際に半導体素子として利用可能な領域である。

有効照射領域６４から照射開始側の端部Ｐｓまでの距離をＷｓと標記し、有効照射領域６４から照射終了側の端部Ｐｆまでの距離をＷｆと標記する。有効照射領域６４をなるべく広くするために、距離Ｗｓと距離Ｗｆとの和（Ｗｓ＋Ｗｆ）を小さくすることが好ましい。さらに、有効照射領域６４が照射許容領域６３内で偏在しないようにすることが好ましい。すなわち、距離Ｗｓと距離Ｗｆとの差｜Ｗｓ－Ｗｆ｜を小さくすることが好ましく、両者を等しくすることがより好ましい。

距離Ｗｓとオフセット幅ＯＦＦｓとの差、及び距離ＷｆとオフセットＯＦＦｆとの差は、ビームスポット３０の長さＬｙとステップ動作のオーバラップ率とによって決まる。ビームスポット３０の大きさ及びオーバラップ率は、パルスレーザビームの照射レシピによって決められている。このため、（ＯＦＦｓ－Ｗｓ）と（ＯＦＦｆ－Ｗｆ）とは等しく、照射レシピによって決まる固定値である。したがって、（Ｗｓ＋Ｗｆ）を小さくし、かつ｜Ｗｓ－Ｗｆ｜を小さくするためには、オフセット幅ＯＦＦｓと照射残り幅ＯＦＦｆとの和（ＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆ）を小さくし、かつ両者の差｜ＯＦＦｓ－ＯＦＦｆ｜を小さくすればよい。

（ＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆ）が、ステップ移動におけるビームスポット３０の移動距離Ｗｙ（図２）以上であれば、オフセット幅ＯＦＦｓを狭くすることにより、ステップ移動の回数を増やすことができる。（ＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆ）が移動距離Ｗｙ未満であれば、ステップ移動の回数を増やすことはできない。したがって、（ＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆ）をなるべく小さくするためには、（ＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆ）が移動距離Ｗｙ未満になるようにオフセット幅ＯＦＦｓを設定すればよい。

次に、図６を参照して｜ＯＦＦｓ―ＯＦＦｆ｜を小さくするためのオフセット幅ＯＦＦｓの決定方法について説明する。図６は、オフセット幅ＯＦＦｓを決定する手順を示すフローチャートである。

まず、ユーザが、レーザ処理支援装置２０（図１）の入出力装置２２を操作して、照射許容領域６３（図３）のｙ方向の寸法、ビームスポット３０の第２方向の寸法Ｌｙ（図２）、及びステップ動作時のオーバラップ率を指定する情報を入力する（ステップＳＢ１）。入出力装置２２に入力されたこれらの情報を処理装置２１が取得する（ステップＳＢ２）。

処理装置２１は、取得したこれらの情報に基づいて、｜ＯＦＦｓ―ＯＦＦｆ｜を小さくするためのオフセット幅ＯＦＦｓの値を決定する（ステップＳＢ３）。その後、決定したオフセット幅ＯＦＦｓの値を入出力装置２２に出力する（ステップＳＢ４）。

ユーザは、入出力装置２２に出力されたオフセット幅ＯＦＦｓを確認して、レーザ処理装置の制御装置４０に、オフセット幅ＯＦＦｓを指令する。制御装置４０は、ユーザに指令されたオフセット幅ＯＦＦｓに基づいて、駆動機構１７及びレーザ発振器１０（図１）を制御する。

次に、ステップＳＢ３の処理について、図７を参照して説明する。
図７は、照射許容領域６３（図３）のｙ方向の寸法Ａｙ、ビームスポット３０のｙ方向の寸法Ｌｙ（図２）、ｙ方向のオーバラップ率Ｒ_ＯＶＬ、及び走査動作の回数Ｎの関係を示す模式図である。

ステップ動作によってビームスポット３０がｙ方向に移動する。１回のステップ動作でのｙ方向への移動距離Ｗｙは、以下の式により計算することができる。
Ｗｙ＝Ｌｙ（１－Ｒ_ＯＶＬ）・・・（１）

図７においてビームスポット３０内に付された数字は、走査動作に順番に付した通し番号を表す。例えば、ｉ番目の走査動作におけるビームスポット３０のｙ方向の位置は、ｉ－１番目の走査動作におけるビームスポット３０のｙ方向の位置からｙ軸の正の向きに移動距離Ｗｙだけずれる。Ｎ回目の走査処理におけるビームスポット３０のｙ方向の位置は、１回目の走査処理におけるビームスポット３０の位置からｙ軸の正の向きにＷｙ（Ｎ－１）だけずれる。

Ｎ回の走査動作でパルスレーザビームが少なくとも１回入射する領域のｙ方向の寸法Ｂｙは、以下の式で与えられる。
Ｂｙ＝Ｗｙ（Ｎ－１）＋Ｌｙ・・・（２）
オフセット幅ＯＦＦｓ、パルスレーザビームが少なくとも１回入射する領域のｙ方向の寸法Ｂｙ、及び照射残り幅ＯＦＦｆの合計が、照射許容領域６３のｙ方向の寸法Ａｙと等しいため、以下の式が成立する。
Ｗｙ（Ｎ－１）＋Ｌｙ＋ＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆ＝Ａｙ・・・（３）

また、オフセット幅ＯＦＦｓと照射残り幅ＯＦＦｆとの和が移動距離Ｗｙ以上であれば、オフセット幅ＯＦＦｓを調整することによって、走査動作の回数を増やすことができる。オフセット幅ＯＦＦｓと照射残り幅ＯＦＦｆとの和が移動距離Ｗｙ未満のとき、走査動作の回数を増やすことはできない。すなわち、走査動作の回数Ｎが最大のとき、以下の式が満たされる。
０≦ＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆ＜Ｗｙ・・・（４）

式（３）及び式（４）から、以下の式が導出される。
（Ａｙ－Ｌｙ）／Ｗｙ＜Ｎ≦（Ａｙ－Ｌｙ）／Ｗｙ＋１・・・（５）
式（５）を満たす整数Ｎを、走査動作の回数として採用する。走査動作の回数Ｎが求まると、式（３）からＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆの値が決まる。オフセット幅ＯＦＦｓとして、以下の式を満たすように決めるとよい。
ＯＦＦｓ＝（ＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆ）／２・・・（６）

式（５）を満たすように走査動作の回数Ｎを決定することにより、有効照射領域６４（図４）のｙ方向の寸法を最大化することができる。決定された走査動作の回数Ｎを用いて、式（３）、及び式（６）を満たすようにオフセット幅ＯＦＦｓを決めることにより、有効照射領域６４（図４）を、ｙ方向に関して照射許容領域６３のほぼ中央に配置することができる。

次に、上記実施例の優れた効果について説明する。
上記実施例では、オフセット幅ＯＦＦｓと照射残り幅ＯＦＦｆ（図４）との差が小さくなるようにオフセット幅ＯＦＦｓが設定される。このため、照射許容領域６３内における有効照射領域６４の偏りを抑制することができる。十分な効果を得るために、｜ＯＦＦｓ－ＯＦＦｆ｜が、（ＯＦＦｓ＋ＯＦＦｆ）の２０％以下になるようにオフセット幅ＯＦＦｓを決定することが好ましい。さらに、オフセット幅ＯＦＦｓと照射残り幅ＯＦＦｆとが等しくなるように、オフセット幅ＯＦＦｓを設定することがより好ましい。

さらに、有効照射領域６４を広くすることが可能になり、半導体ウエハ等の処理対象物６０の利用効率を高めることができる。

次に、有効照射領域６４（図４）の縁の形状が階段状であることの影響について説明する。有効照射領域６４を広くするためには、階段状の縁の頂点のうち有効照射領域６４の内側に向かう頂点から照射許容領域６３の外周線までの距離Ｗａ（図４）を短くすることが好ましい。オフセット幅ＯＦＦｓを変化させて有効照射領域６４を決定し、そのときの距離Ｗａを計算した。その結果、オフセット幅ＯＦＦｓを変化させても、距離Ｗａはほとんど変化しないことがわかった。このため、オフセット幅ＯＦＦｓの最適値を求める際に、距離Ｗａの変化を考慮する必要はない。

次に、上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では、パルスレーザビームの経路を静止させ、処理対象物６０をｘ方向及びｙ方向に移動させているが、処理対象物６０を静止させ、パルスレーザビームをｘ方向及びｙ方向に走査してもよい。また、パルスレーザビームをｘ方向に走査し、処理対象物６０をｙ方向に移動させてもよい。

上記実施例では、走査動作において、ノッチ６１と処理対象物６０の中心Ｏとを通過する直線に対して垂直な方向にビームスポット３０を移動させているが、ノッチ６１と処理対象物６０の中心Ｏとを通過する直線と、走査方向との関係を変えてもよい。例えば、走査方向を、ノッチ６１と処理対象物６０の中心Ｏとを通過する直線に対して平行にしてもよいし、斜めにしてもよい。

上記実施例では、処理対象物６０の形状が円形にされているが、その他の形状の処理対象物をレーザ処理することも可能である。例えば、正方形または長方形のガラス基板に形成されたアモルファスシリコン膜を結晶化させるレーザ処理において、上記実施例を適用してもよい。

次に、上記実施例の他の変形例について説明する。
本変形例では、有効照射領域６４（図４）の面積が最大になるように、オフセット幅ＯＦＦｓを決定する。オフセット幅ＯＦＦｓは、ビームスポット３０のｙ方向の寸法Ｌｙ、ステップ動作におけるビームスポット３０のｙ方向への移動距離Ｗｙ、及び照射許容領域６３のｙ方向の寸法に基づいて決定することができる。なお、走査動作においては、それぞれの走査動作でのショット数が最大になるように、ｘ方向の入射位置を決定する。なお、必ずしも面積が最大になるようにオフセット幅ＯＦＦｓを決定する必要はなく、目標とする面積よりも大きくなるようにオフセット幅ＯＦＦｓを決定するとよい。

次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照して、他の実施例によるレーザ処理支援装置及びレーザ処理方法について説明する。以下、図１～図７を参照して説明した実施例と共通の構成については説明を省略する。

図８Ａは、図１～図７を参照して説明した実施例による方法を適用した場合に、１回の走査動作でパルスレーザビームが入射する走査領域６５を示す模式図である。走査開始時のビームスポット３０は、その１つの頂点が照射許容領域６３の外周線上に位置する。この位置からビームスポット３０を所定のオーバラップ率でｘ方向に移動させる。走査領域６５の終了側の端部から照射許容領域６３の外周線までｘ方向の最短距離を、照射残り幅ＯＦＦｆｘということとする。通常、照射残り幅ＯＦＦｆｘはゼロにはならない。このため、走査領域６５は、照射許容領域６３内で走査開始側に偏る。

図８Ｂは、本実施例による方法を適用して走査動作を行う場合に、１回の走査動作でパルスレーザビームが入射する走査領域６５を示す模式図である。本実施例では、走査開始時のビームスポット３０を、その１つの頂点が照射許容領域６３の外周線からｘ方向にオフセット幅ＯＦＦｓｘだけオフセットさせる。オフセット幅ＯＦＦｓｘは、照射残り幅ＯＦＦｆｘと等しくなるように設定する。

次に、図８Ｂに示した実施例の優れた効果について説明する。
本実施例では、照射許容領域６３内における有効照射領域６４（図４）のｙ方向の偏りのみならず、ｘ方向の偏りも少なくすることができる。

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例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。

１０ レーザ発振器
１１ ビームエキスパンダ
１２ ビーム整形光学素子
１３ 折り返しミラー
１７ 移動機構
１８ チャック機構
２０ レーザ処理支援装置
２１ 処理装置
２２ 入出力装置
３０ ビームスポット
４０ 制御装置
６０ 処理対象物
６１ ノッチ
６２ 照射禁止領域
６２Ａ 円環状の照射禁止領域
６２Ｂ ノッチ近傍の照射禁止領域
６３ 照射許容領域
６４ 有効照射領域
６５ 走査領域

Claims (5)

1. 処理対象物の表面にパルスレーザビームを入射させ、前記処理対象物の周縁部に定義された照射禁止領域に前記パルスレーザビームを入射させない条件の下で、前記パルスレーザビームで前記処理対象物の表面を第１方向に走査する走査動作と、前記第１方向に直交する第２方向に前記パルスレーザビームのビームスポットを移動させるステップ動作とを交互に繰り返すレーザ処理を支援するレーザ処理支援装置であって、
   前記ビームスポットの前記第２方向の寸法、前記ステップ動作における前記ビームスポットの前記第２方向への移動距離、前記照射禁止領域より内側の照射許容領域の前記第２方向の寸法に基づいて、
   前記照射許容領域の前記第２方向の端部から前記照射許容領域のうち１回目の前記走査動作による走査領域までの前記第２方向の距離であるオフセット幅を決定するレーザ処理支援装置。
2. 処理対象物の表面にパルスレーザビームを入射させ、前記処理対象物の周縁部に定義された照射禁止領域に前記パルスレーザビームを入射させない条件の下で、前記パルスレーザビームで前記処理対象物の表面を第１方向に走査する走査動作と、前記第１方向に直交する第２方向に前記パルスレーザビームのビームスポットを移動させるステップ動作とを交互に繰り返すレーザ処理を支援するレーザ処理支援装置であって、
   入出力装置と、
   処理装置と
   を備え、
   前記処理装置は、
   前記処理対象物の表面の、前記照射禁止領域より内側の照射許容領域の前記第２方向の寸法、前記ビームスポットの前記第２方向の寸法、前記ステップ動作時における前記ビームスポットのオーバラップ率を指定する情報を、前記入出力装置から取得し、
   前記照射許容領域の前記第２方向の端部から前記照射許容領域のうち１回目の前記走査動作による走査領域までの前記第２方向の距離であるオフセット幅と、最後の前記走査動作による走査領域から前記照射許容領域の前記第２方向の端部までの距離である照射残り幅との差が、前記オフセット幅と前記照射残り幅との和の２０％以下になるように、前記オフセット幅を決定し、前記オフセット幅を指定する情報を前記入出力装置に出力するレーザ処理支援装置。
3. 前記処理装置は、前記オフセット幅と前記照射残り幅とが等しくなるように、前記オフセット幅を決定する請求項２に記載のレーザ処理支援装置。
4. 前記処理対象物はノッチが設けられた円形のウエハであり、前記第２方向は、前記ウエハの中心と前記ノッチとを通過する直線に平行であり、
   前記照射禁止領域は、前記ウエハの縁を外周線とする円環状の領域と、前記ノッチの先端を通過し前記第１方向に平行な仮想直線を前記ウエハの中心に向かって前記円環状の領域の幅に等しい長さだけ移動させた直線より前記ノッチ側の領域との和集合で定義される請求項２または３に記載のレーザ処理支援装置。
5. 処理対象物の表面にパルスレーザビームを入射させ、前記処理対象物の周縁部に定義された照射禁止領域に前記パルスレーザビームを入射させない条件の下で、前記処理対象物の表面を前記パルスレーザビームで第１方向へ走査する走査動作と、前記第１方向に直交する第２方向に前記パルスレーザビームのビームスポットを移動させるステップ動作とを交互に繰り返すレーザ処理方法であって、
   前記照射禁止領域よりも内側の照射許容領域の前記第２方向の一方の端部から内側にオフセット幅だけオフセットさせた位置から前記走査動作を開始し、
   前記ステップ動作を行うと、前記ビームスポットが、前記第２方向に関して前記照射許容領域の端部からはみ出す場合には、前記走査動作を終了させ、
   最後の前記ステップ動作を行った後の前記走査動作による走査領域から前記照射許容領域の前記第２方向の他方の端部までの距離である照射残り幅と、前記オフセット幅との差が、前記オフセット幅と前記照射残り幅との和の２０％以下になるように、前記オフセット幅を設定しておくレーザ処理方法。