(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
前記基板を可動式の基板支持体上に位置決めすることと、
第１の数量の電磁エネルギーを前記基板の表面に誘導して、複数のダイを含む予熱領域を形成することと、
第２の数量の電磁エネルギーを誘導して、前記複数のダイのうち少なくとも１つのダイを含むアニール領域であって前記少なくとも１つのダイを囲むカーフラインで画定されるアニール領域を形成することと、
前記基板支持体を動かし、前記アニール領域がダイ間のカーフ境界領域のみで重なるようにしてアニール領域を順次位置決めすることによって、前記基板上の選択されたダイを処理することと、
電磁エネルギーを受けない基板部分を５００℃より低い温度で維持することと
を含む、
方法。
【請求項２】
前記第１の数量の電磁エネルギーが、前記基板の一部分をアニールするのに必要な温度より低い予熱温度に前記予熱領域を加熱するのに十分な電力を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の数量の電磁エネルギーが、前記アニール領域を前記予熱温度からアニール温度へと上昇させるのに十分な電力を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
基板を熱処理する装置であって、
可動式の基板支持体と、
前記基板の表面上の複数のダイを含む予熱領域の方へ予熱エネルギー源からの予熱エネルギーを誘導する装置と、
前記複数のダイのうちの１つダイを含み、前記１つのダイを囲むカーフライン領域で画定されるアニール領域の方へアニールエネルギー源からのアニールエネルギーを誘導する装置と、
を備える、
装置。
【請求項５】
前記アニールエネルギー源がレーザであり、前記予熱エネルギー源がレーザである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記アニールエネルギー源がレーザであり、前記予熱エネルギー源が複数のランプである、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記光学アセンブリが、前記アニールエネルギーを成形するための第１の光チューナと、前記予熱エネルギーを成形するための第２の光チューナとをさらに備える、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
制御装置をさらに備え、前記制御装置は、
前記基板の表面上の視覚マーカーを検出する光センサー、および
光チューナ、
に結合している、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
基板を熱処理する装置であって、
固定の基板支持体と、
前記基板の表面上に形成される複数のダイを含む予熱領域を形成するように設けられた電磁エネルギー源と、
前記複数のダイのうち１つのダイを含むアニール領域であって前記１つのダイを囲むカーフラインで画定されるアニール領域を形成するように設けられた電磁エネルギー源と、
前記基板上のダイに対して、前記アニール領域が前記基板上のダイ間のカーフ境界領域のみで重なるようにして、前記アニール領域および前記予熱領域を動かすためのアクチュエータと
を備える、
装置。
【請求項１０】
少なくとも１つのエネルギー源がレーザであり、
前記基板の位置合わせのために前記基板の表面上の視覚マーカーを検出するための光センサー、および
アニール路に沿って複数のアニール領域を形成するための制御装置、
をさらに備える、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記アニールエネルギーおよび前記予熱エネルギーを成形するための光チューナをさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記基板の１つまたは複数の部分の温度を感知するための検出器をさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
基板上のダイをアニールする方法であって、
予熱エネルギーを前記基板の表面の方へ誘導して、複数のダイを含む予熱領域を形成することと、
前記基板の表面上に形成される前記複数のダイのうち第１のダイの方へ第１のアニールエネルギーを誘導して、第１のダイを含む第１のアニール領域であって前記第１のダイを囲むカーフラインで画定される第１のアニール領域を形成することと、
前記基板の表面上に形成される第２のダイの方へ第２のアニールエネルギーを誘導して、第２のアニール領域を形成すること、
を含み、
前記第１と第２のアニール領域は、前記第１と第２のダイ間に配される少なくとも１つのカーフライン領域内で、前記第１と第２のアニール領域は重なり合う、
方法。
【請求項１４】
前記アニール領域は、１つのダイの領域に見合った大きさの長方形形状である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アニール領域は、面積が４平方ミリメートルから１０００平方ミリメートルである長方形の領域である、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体デバイスを製造する方法に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、基板を熱加工する方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）市場は、より大きいメモリ容量、より速いスイッチング速度、およびより小さいフィーチャ寸法を絶えず求めている。これらの要求に対処するために当業界がとってきた主要なステップの１つは、大きな炉内でのシリコンウェーハのバッチ加工から、小さいチャンバ内での単一のウェーハ加工へ変更することである。
【０００３】
そのような単一のウェーハ加工中、ウェーハは通常、高い温度まで加熱され、その結果、ウェーハ内に画定された複数のＩＣデバイス内で様々な化学反応および物理的反応を起こすことができる。特に重要なことは、ＩＣデバイスの好ましい電気的性能には、注入領域をアニールする必要があることである。アニールすることで、ウェーハのうち以前に非晶質にした領域からさらなる結晶構造を再現し、またドーパントの原子を基板またはウェーハの結晶格子内に組み込むことによってドーパントを活性化する。アニールなどの熱加工では、短時間で比較的大量の熱エネルギーをウェーハへ提供し、その後ウェーハを急速に冷却して熱加工を終了させる必要がある。現在使用されている熱加工の例には、急速熱加工（ＲＴＰ）およびインパルス（スパイク）アニールが含まれる。そのような加工は広く使用されているが、現在の技術は、長時間高温に露出される傾向がある大きな基板には理想的ではない。これらの問題は、スイッチング速度の増大および／またはフィーチャ寸法の低減とともにより深刻になる。
【０００４】
一般に、これらの熱加工では、所定の熱レシピに従って制御された条件下で基板を加熱する。これらの熱レシピは基本的に、温度の変化率、すなわち温度ランプアップおよびランプダウン率で半導体基板を加熱しなければならない温度と、熱加工システムが特定の温度で維持される時間とからなる。たとえば、一部の熱レシピでは、基板上に形成されたデバイスの熱量を超過する加工時間にわたって、基板全体を室温から４００℃以上の温度まで加熱する必要があることがある。
【０００５】
さらに、半導体基板の異なる領域間の材料の相互拡散を最小にすることなど、特定の目的を満たすために、各半導体基板が高い温度にさらされる時間の量を制約しなければならない。これを実現するために、温度のランプアップ率とランプダウン率の両方が高いことが好ましい。言い換えれば、可能な限り短時間で基板の温度を低い温度から高い温度にまたは逆も同様に調整できることが望ましい。
【０００６】
高い温度ランプ率に対する要件は急速熱加工（ＲＴＰ）の発展をもたらし、典型的な温度ランプアップ率は、従来の炉の場合の５〜１５℃／分と比較すると、２００〜４００℃／秒の範囲である。典型的なランプダウン率は、８０〜１５０℃／秒の範囲である。ＲＴＰの欠点は、ＩＣデバイスがシリコンウェーハの上部数ミクロンのみに存在する場合でも、ウェーハ全体を加熱することである。これにより、どれだけ速くウェーハを加熱および冷却できるかが制限される。さらに、ウェーハ全体が高温になった後、熱は、周辺の空間または構造内へ放散することしかできない。その結果、今日の現況技術のＲＴＰシステムでは、４００℃／秒のランプアップ率および１５０℃／秒のランプダウン率を実現するのに苦慮している。
【０００７】
基板上のデバイス寸法が将来より小さくなるにつれて、より小さいデバイスは材料の相互拡散によってより容易に劣化することがあるため、熱量も同様に減少しなければならない。アニール時間をたとえば１秒未満に圧縮するには、温度ランプアップおよびランプダウン率を増大させなければならない。
【０００８】
従来のＲＴＰタイプの加工で提起された問題のいくつかを解決するために、様々な走査型レーザアニール技法が、基板の表面（複数可）をアニールするために使用されてきた。一般に、これらの技法では、基板の表面上の小さい領域へ一定のエネルギー束を送達しながら、その小さい領域へ送達されるエネルギーに対して基板を平行移動または走査する。他のレーザ走査加工では、基板を静止したまま保持し、基板表面全体にわたってレーザを動かす。均一性要件が厳密であり、また基板表面全体にわたって走査される領域の重複を最小にするのが複雑であるため、これらのタイプの加工は、基板の表面上に形成されたコンタクトレベルのデバイスを熱加工するには効果的でない。さらに、極端な局部的な加熱に関連する高い熱勾配によって基板内に生成される熱応力の結果、基板の損傷を生じることがある。
【０００９】
上記を考慮すると、高いランプアップおよびランプダウン率で半導体基板をアニールする新規な装置および方法が必要とされている。これは、より小さいデバイスの製作に対してより大きい制御を提供し、性能の増大をもたらす。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の実施形態は一般に、基板を処理する方法を提供する。本発明の一態様は、基板を処理する方法であって、基板を可動式の基板支持体上に位置決めすることと、基板の一部分より下にある第１の固定位置の方へ第１の数量の加熱エネルギーを誘導することと、基板の一部分より下にある第２の固定位置の方へ第２の数量の加熱エネルギーを誘導することと、基板支持体を動かし、第１の固定位置、次いで第２の固定位置の上にそれぞれの選択された領域を順次位置決めすることによって、基板の選択された領域を処理することと、基板の一部分を５００℃より低い温度で維持することとを含む方法を提供する。
【００１１】
他の実施形態は、基板を処理する方法であって、基板を固定の基板支持体上に位置決めすることと、基板の方へ加熱エネルギーを誘導して、基板表面上に少なくとも１つの熱い区間および少なくとも１つのアニール区間を形成することと、加熱エネルギーを動かし、それぞれの選択された領域の上に熱い区間、次いでアニール区間を順次位置決めすることによって、基板の選択された領域を処理することとを含む方法を提供する。
【００１２】
他の実施形態は、基板を熱処理する装置であって、可動式の基板支持体と、基板支持体の表面の第１の部分の方へアニールエネルギーを誘導するような向きにした第１のエネルギー源と、基板支持体の表面の第２の部分の方へ予熱エネルギーを誘導するような向きにした第２のエネルギー源と、第１および第２のエネルギー源を収容する光学アセンブリとを備える装置を提供する。
【００１３】
他の実施形態は、基板を熱処理する装置であって、固定の基板支持体と、基板支持体の表面の第１の部分の方へアニールエネルギーを誘導し、基板支持体の表面の第２の部分の方へ予熱エネルギーを誘導するような向きにした１つまたは複数のエネルギー源と、１つまたは複数のエネルギー源を収容する光学アセンブリと、固定の基板支持体に対してアニールエネルギーおよび予熱エネルギーを動かすためのアクチュエータとを備える装置を提供する。
【００１４】
本発明の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本発明について、実施形態を参照してより具体的に説明することができる。実施形態のいくつかは、添付の図面に図示する。しかし、本発明には他の等しく効果的な実施形態が認められるので、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを例示し、したがって本発明の範囲を限定するものと見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による装置の概略等角図である。
【図１Ｂ】図１Ａのエネルギー源の一実施形態の概略底面図である。
【図２】本発明の別の実施形態による装置の概略等角図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による加工にかけられている基板上の温度と位置の関係のグラフである。
【図３Ｂ】本発明の２つの実施形態による加工にかけられている基板の概略上面図である。
【図３Ｃ】本発明の２つの実施形態による加工にかけられている基板の概略上面図である。
【図４】本発明の一実施形態による装置の概略側面図である。
【図５】本発明の一実施形態による加工チャンバを示す概略横断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による加工にかけられている基板の概略上面図である。
【図７】本発明の一実施形態による加工チャンバを示す概略横断面図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態による加工にかけられている基板上の温度と時間の関係のグラフである。
【図８Ｂ】本発明の実施形態による加工にかけられている基板上の温度と時間の関係のグラフである。
【図９】本発明の一実施形態による方法を要約する流れ図である。
【図１０】本発明の別の実施形態による方法を要約する流れ図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による方法を要約する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
理解を容易にするために、可能な場合、複数の図に共通の同一の要素を指すために、同一の参照番号を使用した。一実施形態に開示の要素を、特有の記述なく他の実施形態上でも利用できると有益であることが企図される。
【００１７】
基板上のデバイス寸法がより小さくなるにつれて、そして基板自体がより大きくなるにつれて、基板全体で一度に熱処理を実行することはますます非現実的になる。処理が不均一になる可能性と同様に、表面全体を付勢するのに必要な電力も非常に高くなる。したがって、ＲＴＰチャンバなどの熱処理器具は、基板表面の一部分を順に処理するように構成されることがある。カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手可能なＤＳＡ（登録商標）チャンバなどの例示的な熱加工装置を使用して、基板表面の小さい部分をレーザ光で照射して表面をアニールすることができる。レーザビームの縁部では、基板表面は極端な率で加熱されることがあり、照射された部分と処理されていない部分の間の温度勾配により、基板内で損傷を与える熱応力をもたらすことがある。この理由で、基板は通常、アニール温度まで加熱する応力を低減させるために、基板全体を高くした周囲温度で維持する加熱されたチャック上に配置される。しかし、基板を高温で維持する要件により、熱処理の利益を低減させることが多い。本発明の実施形態は一般に、基板を熱処理する改善された方法を企図する。
【００１８】
一般に、本明細書では「基板」という用語は、何らかの自然の導電能力を有する任意の材料または電気を伝える能力を提供するように改質できる材料から形成された物品を指すことができる。典型的な基板材料には、それだけに限定されるものではないが、シリコン（Ｓｉ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）などの半導体、ならびに半導電性の特性を示す他の化合物が含まれる。そのような半導体化合物には通常、第ＩＩＩ−Ｖ族および第ＩＩ−ＶＩ族化合物が含まれる。代表的な第ＩＩＩ−Ｖ族の半導体化合物には、それだけに限定されるものではないが、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、および窒化ガリウム（ＧａＮ）が含まれる。通常、「半導体基板」という用語には、バルク半導体基板、ならびに堆積層が上に配置された基板が含まれる。このため、本発明の方法によって加工されるいくつかの半導体基板内の堆積層は、ホモエピタキシャル（たとえば、シリコンオンシリコン）またはヘテロエピタキシャル（たとえば、ＧａＡｓオンシリコン）成長によって形成される。たとえば、本発明の方法は、ヘテロエピタキシャル方法によって形成されたヒ化ガリウムと窒化ガリウムの基板とともに使用することができる。同様に、本発明の方法を適用して、絶縁基板（たとえば、シリコン−オン−インシュレータ［ＳＯＩ］基板）上に形成された比較的薄い結晶シリコン層上に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの統合デバイスを形成することもできる。
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態は、基板を熱処理する方法を提供する。図１Ａは、本発明の一実施形態による装置１００の概略等角図である。図１Ａは、エネルギー源１０２が、作業表面１０８上に配置された基板１０６の画定された領域またはアニール領域１０４上に、ある量のエネルギーを投射するように適合されることを特徴とする。アニール領域１０４上へ投射されるエネルギーの量は、基板１０６の表面をアニールするように選択される。いくつかの実施形態では、エネルギー源によって送達されるエネルギーは、基板１０６の一部分を溶融するのに必要なエネルギーより小さい。他の実施形態では、送達されるエネルギーは、基板１０６の一部分を優先的に溶融するように選択される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、エネルギー源１０２は、図１Ｂに概略的に示すように、複数の放射体を備え、放射体１０２Ａ〜１０２Ｅは、エネルギー源１０２内に埋め込まれた状態で示す。放射体１０２Ａ〜１０２Ｅは通常、基板１０６上へ誘導される放射を放出する。いくつかの実施形態では、放射体１０２Ａ〜１０２Ｅはそれぞれ、同じ量のエネルギーを放出する。他の実施形態では、放射体１０２Ａ〜１０２Ｅは、異なる量のエネルギーを放出することができる。１つの例示的な実施形態では、放射体１０２Ａは、基板１０６のアニール領域１０４をアニールするように選択された量のエネルギーを放出することができ、放射体１０２Ｂ〜１０２Ｅは、基板１０６のうちアニール領域１０４に近接、隣接、または重複する１つまたは複数の部分を予熱するように選択された量のエネルギーを放出する。
【００２１】
一例では、図１Ａに示すように、任意の所与の時間において、アニール領域１０４など、基板の１つの画定された領域だけが、エネルギー源１０２からの放射に露出される。本発明の一態様では、基板の所望の領域を優先的に溶融するように、基板１０６の複数の領域が、エネルギー源１０２から送達される所望の量のエネルギーに順次露出される。別の態様では、基板１０６の複数の領域が、基板の所望の領域を溶融しないでアニールするように選択された量のエネルギー源１０２からのエネルギーに順次露出される。
【００２２】
一般に、基板の表面上の領域は、電磁放射源の出力に対して基板を平行移動させること（たとえば、従来のＸ／Ｙステージ、高精度ステージ）、および／または基板に対して放射源の出力を平行移動させることによって、順次露出させることができる。通常、基板１０６の動きおよび位置を制御するために、１つまたは複数の従来の電気アクチュエータ１１０（たとえば、リニアＤＣサーボモータ、親ねじ、およびサーボモータ）が使用される。電気アクチュエータ１１０は、別個の高精度ステージ（図示せず）の一部とすることができる。基板１０６を支持および位置決めするために使用できる従来の高精度ステージは、カリフォルニア州ローナートパークのＰａｒｋｅｒ  Ｈａｎｎｉｆｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。
【００２３】
他の実施形態では、電磁放射源を基板に対して平行移動させることができる。たとえば図１Ａの実施形態では、エネルギー源１０２は、基板１０６の所望の領域の上にエネルギー源１０２を位置決めするように適合されたデカルトフレームなどの位置決め装置（図示せず）に結合することができる。位置決め装置は、基板１０６の上でエネルギー源の高度を調整するようにさらに構成することができる。
【００２４】
図１Ａを再び参照すると、基板１０６の表面上に予熱領域１１２が画定される。いくつかの実施形態では、予熱領域１１２は、アニール領域１０４を取り囲む。他の実施形態では、予熱領域は、アニール領域１０４に隣接することができ、またはアニール領域１０４と重複することができる。さらに他の実施形態では、予熱領域１１２は、アニール領域１０４に近接することができ、予熱領域１１２とアニール領域１０４の間に間隙または空間が生じる。いくつかの実施形態では、予熱領域は、アニール領域から隔置することができる。したがって、予熱領域は、図１Ａの実施形態に示す円形の予熱領域１１２など、任意の好都合な形状を有することができる。
【００２５】
図２は、本発明の別の実施形態による装置２００の概略等角図である。エネルギー源２０２が、作業表面２０６上に配置された基板２０４の方へエネルギーを誘導するように構成される。いくつかの実施形態では、エネルギー源２０２は、基板２０４の表面を熱処理するように選択された性質の電磁エネルギーを放出する複数の放射体２０２Ａを備える。放射体２０２Ａの少なくとも１つは、基板２０４のアニール部分２０８をアニールするように適合することができ、放射体２０２Ａの少なくとも１つは、基板２０４の予熱部分２１０を予熱するように適合される。図２の実施形態では、予熱部分２１０は、アニール部分２０８に隣接した状態で示す。他の実施形態は、予熱部分２１０がアニール部分２０８に重複すること、またはアニール部分２０８から隔置されることを特徴とすることができる。
【００２６】
図３Ａは、本発明の一実施形態を実施することで基板に与える影響を示す概略的なグラフである。図３Ａに示すように、基板の複数の部分が、異なる区間において異なる温度で維持される。図３Ａのグラフは、アニール加工にかけられている基板の表面上の複数の点の温度を概略的に表す。これらの点は、処理区間を通って描いた一線上に配列される。第１の区間３０２は、基板表面をアニールするように選択された高い温度で維持することができる。この区間は、図１Ａのアニール領域１０４、図２のアニール領域２０４、または高い温度に加熱すべき基板の任意の領域に対応することができる。
【００２７】
図３Ａの実施形態は、第２の区間３０４が通常、異なる温度で維持されることを特徴とする。この温度は、図３Ａの例ではより低い。いくつかの実施形態では、第２の区間３０４は第１の区間３０２を取り囲むことができる。他の実施形態では、第２の区間３０４は、第１の区間３０２に隣接することができ、第１の区間３０２に重複することができ、または第１の区間３０２から隔置することができる。第２の区間３０４の温度は通常、第１の区間３０２の温度より低い。第２の区間３０４の温度は、基板の部分を予熱するように選択することができ、それによって非常に急激な温度変化のための基板上の熱応力を低減させる。
【００２８】
通常、基板上には第３の区間３０６も画定される。大部分の実施形態では、第３の区間３０６は、周囲温度が優勢である区間である。したがって、多くの実施形態では、第３の区間３０６を周囲区間とすることができる。しかし、いくつかの実施形態では、第３の区間３０６はまた、たとえば加熱された支持体による周囲の加熱によって、または電磁エネルギーのさらなる使用によって印加された熱エネルギーを受け取ることができる。第１の区間３０２により近づくにつれて漸進的に予熱するという概念に従って、第３の区間３０６の温度は通常、第２の区間３０４の温度より低い。第３の区間３０６は、いくつかの実施形態では、第２の区間３０４を取り囲むことができ、または他の実施形態では、第２の区間に隣接することができる。いくつかの実施形態では、第３の区間の温度は、約５００℃未満で維持される。
【００２９】
第２の区間３０４は、第１の区間３０２の温度と第３の区間３０６の温度の間の温度を有することができる。所望の予熱を実現するために、第２の区間３０４の温度は、第３の区間３０６の温度から第１の区間３０２の温度への全温度上昇の約３０％〜約７０％の温度上昇をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、第３の区間３０６に対する第２の区間３０４の温度上昇は、第３の区間３０６に対する第１の区間３０２の温度上昇の約５０％である。
【００３０】
いくつかの実施形態では、第１の区間３０２の温度は、約１，２５０℃〜約１，３５０℃など、約１，１００℃〜約１，４００℃とすることができる。いくつかの実施形態では、第１の区間３０２と周囲温度の温度差は、基板の融点と周囲温度の温度差の約９５％など、約９０％〜約９９％である。いくつかの実施形態では、第２の区間３０４の温度は、約３００℃〜約８００℃とすることができる。第２の区間３０４の温度は通常、第１の区間３０２と第２の区間３０４の間の境界における熱応力を減らすように選択されるが、また通常、基板の部分が非晶質化されるレベルより低い。第２の区間３０４の温度は通常、アニールすべき基板の部分を予熱しながら、アニールされた部分を冷却するように選択される。第２の区間３０４の温度は通常、結晶格子から原子を取り除くのに必要な温度より低い。シリコンを含有する基板を特徴とする１つの例示的な実施形態では、第１の区間３０２の温度を約１，３５０℃とし、第２の区間３０４の温度を約６５０℃とし、そして第３の区間３０６の温度を約２０℃または別の周囲温度とすることができる。
【００３１】
図３Ｂおよび３Ｃは基板の概略図であり、それぞれの基板上には複数の処理区間が画定される。これらの処理区間は、基板のうち電磁放射によって加熱されている領域を表す。図３Ｂの実施形態では、第１の区間３０２Ｂが第２の区間３０４Ｂおよび第３の区間３０６Ｂによって取り囲まれる。これらの区間は、類似の形状または異なる形状を有することができることに留意されたい。図３Ｂの実施形態は、第１の区間３０２Ｂが方形であり、第２の区間３０４Ｂおよび第３の区間３０６Ｂが円形であることを特徴とする。代替実施形態では、３つの区間すべてに対して円形の形状を有することができる。図３Ｃの実施形態は、第１の区間３０２Ｃが方形であり、第１の区間３０２Ｃに片側で隣接する第２の区間３０４Ｃが方形または正方形であり、これらがすべて、周囲区間である第３の区間３０６Ｃによって取り囲まれることを特徴とする。第２の区間を全体にわたって単一の温度で維持でき、または第２の区間の部分を異なる温度で維持できることにも留意されたい。たとえば、図３Ｂの実施形態の第２の区間３０４Ｂは、全体にわたって単一の温度とすることができ、図３Ｃの実施形態の第２の区間３０４Ｃは、異なる温度の部分を有することができる。第２の区間３０４Ｃの一部分を予熱区間とし、別の部分を冷却区間とした場合、予熱部分を冷却部分より高い温度で維持することができる。円形、方形、または任意の他の平面形状など、任意の妥当な形状の基板は、本明細書に記載の本発明の実施形態から利益を得ることに留意されたい。
【００３２】
いくつかの実施形態では、周囲区間とアニール区間の間に、高温の複数の区間が存在することがある。いくつかの実施形態は、単一のアニール区間に対して複数の予熱区間があることを特徴とすることができる。いくつかの実施形態は、第１の複数の予熱区間および第２の複数の冷却区間を特徴とすることができる。いくつかの実施形態では、１つの区間が、次により高い温度の区間を取り囲むことができ、したがって各区間が別の区間を取り囲み、また別の区間によって取り囲まれる。そのような実施形態では、形状が同心円状の円、または複数の中心が異なる点に位置する入れ子状の円（すなわち、同心円状でない円）に近い区間を有することができる。いくつかの実施形態では、様々な異なる多角形の形状、たとえば三角形、方形、正方形、台形、六角形など、多くの異なる形状の区間が有用であろう。当然、異なる区間に対して異なる形状を使用することができる。他の実施形態では、ある区間が、片側では次により高い温度の区間に隣接し、反対側では次により低い温度の区間に隣接することができる。さらに他の実施形態では、いくつかの区間が他の区間に隣接することができ、またいくつかの区間が他の区間を取り囲むことができる。たとえば、第１の区間をアニール区間として規定することができ、隣接する第２の区間のうち、第１の区間の第１の側は予熱のためのものであり、第１の区間の第２の側は冷却のためのものである。第１の区間と第２の区間はどちらも第３の区間によって取り囲まれ、第３の区間は周囲温度を上回る温度で維持され、また周囲温度で維持される他の区間すべてを第４の区間が取り囲む。
【００３３】
１つの例示的な実施形態では、反対側が三角形である長方形のような形状の１つまたは複数の予熱区間によって、方形のアニール区間を取り囲むことができる。そのような先細りした形状により、所望の形で基板表面の加熱および冷却を容易にすることができる。別の例示的な実施形態では、方形または円形とすることができるアニール区間を、涙滴形状を有する１つまたは複数の予熱区間で取り囲むことができる。涙滴形状の丸い部分を予熱区間とすることができ、涙滴の「後尾」を冷却区間とすることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、予熱または冷却区間の１つまたは複数をアニール区間から隔置することができ、アニール区間と予熱および／または冷却区間の間には間隙が設けられる。たとえば、アニールすべき基板表面上に、周囲区間、予熱区間、アニール区間、および冷却区間という４つの区間を画定することができる。アニール区間は、１１ｍｍの２つの長辺および１００μｍの２つの短辺を有する長方形とすることができる。予熱区間は、１３ｍｍの底辺および５ｍｍの高さをもつ二等辺三角形とすることができる。この底辺は、アニール区間の長辺に対して平行であり、アニール区間の長辺から約１ｍｍ隔置され、アニール区間に対して中心に位置決めされており、したがって二等辺三角形を二等分する線が、アニール区間も二等分して、長さ５．５ｍｍおよび幅１００μｍの２つの長方形にする。冷却区間も同様に、予熱区間に類似の二等辺三角形とすることができる。アニール区間の温度が１，２００℃である場合、予熱区間の温度は約６００℃〜約７００℃とすることができ、したがって基板表面の温度は、基板が予熱区間とアニール区間の間の間隙を通過するにつれて、わずかに低下する。たとえば、基板表面の温度は、アニール区間内へ進む前に、約５００℃まで低下する。そのような予熱プロファイルは、表面の予熱中に基板の嵩の奥深くで原子の摂動を最小にするのに有用であろう。予熱区間を形成する二等辺三角形の底辺の長さを延ばすことで、アニール区間の短辺に隣接する基板表面の領域に対する加熱を提供し、基板上の損傷を与える熱応力を防止することができる。アニール区間のうち、予熱区間とは反対側の長辺に隣接して位置する類似の冷却区間は、損傷を与える熱応力を回避しながら冷却を加速させるのに有用であろう。
【００３５】
いくつかの実施形態は、複数のアニール区間、および異なる中間温度を有する複数の区間を特徴とすることができる。各アニール区間は、個々の実施形態の必要に応じて、同じ温度で、または異なる温度で維持することができる。この種の実施形態では、予熱区間は、アニール区間同士の間に、アニール区間の中に、アニール区間の周りに、アニール区間に隣接して、アニール区間を取り囲んで、またはアニール区間から隔置して画定することができる。たとえば、一実施形態では、基板は、４つの部分ずつ、各部分内に複数の処理区間を画定する装置によって加工することができる。したがって、各部分では、アニール区間を予熱区間によって、さらに周囲区間によって取り囲むことができ、これらの区間は、同時に各部分を横切って平行移動して基板を加工する。そのような実施形態では、これらの区間は、本明細書の別の個所に記載の方法のいずれかで成形および構成することができ、また基板の全体的な熱量を管理するために、各部分内の加熱された区間の位置は、他の部分内の加熱された区間から事前に選択された距離のところで維持することができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、予熱区間、または予熱および冷却区間は、好都合な形で成形することができる。図３Ｃの実施形態に示すように、予熱および冷却区間が方形であり、アニール区間の２つの側に配置される実施形態について説明した。他の実施形態では、予熱および冷却区間の形状は、アニール区間から離れて先細りさせることができる。予熱および冷却区間がアニール区間を取り囲まない実施形態では、予熱および冷却区間は概して、アニール区間の少なくとも１つの次元と同一の広がりを有する。いくつかの実施形態では、予熱および冷却区間は、アニール区間からの距離とともにより狭くなることができる。いくつかの実施形態では、予熱および冷却区間は、三角形、台形、放物線状、長円形、楕円形、または不規則な形状を有することができる。他の実施形態では、予熱および冷却区間は、半円に結合された長方形の形状を有することができる。これらの形状は、予熱区間がある形状を有し、冷却区間が別の形状を有するように、混合することができる。予熱および冷却区間がアニール区間を取り囲んで単一の中間温度区間を形成する実施形態では、単一の中間温度区間も同様に成形することができる。いくつかの実施形態では、アニール区間を取り囲む中間温度区間は、長円形、楕円形、またはダイヤモンドの形状を有することができる。他の実施形態では、アニール区間を方形の区間で取り囲むことができる。さらに他の実施形態では、中間温度区間は、１対の当接する台形など、不規則な形状または複雑な規則的な形状を有することができる。
【００３７】
一実施形態では、中間温度区間は、概して楕円形の形状を有することができ、アニール区間に対して不規則に配置することができる。そのような実施形態では、アニール区間の質量中心は、中間温度区間の質量中心からずらされる。したがって、中間温度区間の縁部上の始点からアニール区間の縁部上の終点まで描かれる複数の線分は、最大値から最小値に及ぶ長さを有する。各線分は、それぞれの始点で中間温度区間の縁部に対して直角である。アニール経路の方向でアニール区間の縁部と中間温度区間の縁部の間により多くの距離を維持し、したがってアニールエネルギーが基板の表面全体にわたって動くにつれて、基板の損傷を防止するのに十分な予熱エネルギーが印加され、またアニールが終了した後は、損傷なく急速な冷却を容易にするのに十分なエネルギーが冷却区間に印加されると有利であろう。そのような実施形態では、基板表面上の特定の点に対する温度と時間の関係のグラフは、涙滴の半分の形状を有することができる。
【００３８】
図４は、本発明の別の実施形態による装置４００の概略側面図である。第１のエネルギー源４０２および第２のエネルギー源４０４が、基板４１０のそれぞれ第１の表面４０６および第２の表面４０８の方へエネルギーを誘導するように配置される。第１のエネルギー源４０２は、基板４１０の第１の区間４１２の方へエネルギーを誘導する。第２のエネルギー源４０４は、基板４１０の第２の区間４１４の方へエネルギーを誘導する。大部分の実施形態では、第１の区間４１２は第２の区間４１４より小さく、第２の区間４１４の境界は、すべての側で第１の区間４１２の境界を越えて延びる。大部分の実施形態では、第１のエネルギー源４０２は、基板４１０の方へ電磁エネルギーを誘導して、第１の区間４１２をアニール温度に加熱するように選択されたエネルギーで第１の区間４１２を照射し、第２のエネルギー源４０４は、第２の区間４１４を中間温度に加熱するように選択されたエネルギーで第２の区間４１４を照射する。第２の区間４１４を中間温度に加熱することで、第１の区間４１２の縁部における急激な温度変化のための極度の熱応力を回避するために、基板のうちアニールすべき部分を予熱する働きをする。一般に、基板をアニールするように設計されたエネルギー源は、少なくとも１Ｗ／ｃｍ２の電力密度を基板表面に送達し、単に基板を加熱するように設計されたエネルギー源は、少なくとも０．１Ｗ／ｃｍ２であるがアニールに必要な電力密度より小さい電力密度を送達する。
【００３９】
一態様では、アニール領域は、基板の表面上に形成される個々のダイ（たとえば、４０個の「ダイ」を図１Ａに示す）または半導体デバイス（たとえば、メモリチップ）の寸法に一致するように寸法設定される。図１Ａを再び参照すると、一態様では、アニール領域１０４の境界は、各ダイの境界を画定する「カーフ」または「スクライブ」ライン１１４内に嵌合するように位置合せおよび寸法設定される。一実施形態では、アニール領域１０４をダイへ適当に位置合せできるように、アニール加工を実行する前に、通常基板の表面上に見られる位置合せマークおよび他の従来の技法を使用して、基板をエネルギー源１０２の出力に位置合せする。スクライブまたはカーフライン１１４などのダイ間の自然に発生する未使用の空間／境界内だけで重複するようにアニール領域１０４を順次配置することで、基板上でデバイスが形成される領域内でエネルギーを重複させる必要を低減させ、したがって重複するアニール領域間の加工結果の変動を低減させる。この技法では、重複がダイ間の未使用の空間に制限されるせいで、基板の所望の領域全体にわたって均一のアニールを保証するために隣接して走査される領域間の重複を厳重に制御する必要が問題ではなくなるため、基板の表面全体にわたってレーザエネルギーを掃引する従来の加工に勝る利点がある。また、ダイ間の未使用の空間／境界に重複を制限することで、基板のすべての領域を横切る隣接する重複領域を利用する従来の走査アニール型の方法に対して、加工の均一性結果を改善する。したがって、順次配置されたアニール領域１０４間の送達されるエネルギーのあらゆる重複を最小にすることができるため、基板の重要な領域を加工するためにエネルギー源１０２から送達されるエネルギーへの露出量が変動することによる加工変動量が最小になる。
【００４０】
図１Ａを参照すると、一例では、順次配置されたアニール領域１０４はそれぞれ、寸法約２２ｍｍ×約３３ｍｍ（たとえば、面積７２６平方ミリメートル（ｍｍ２））の方形の領域である。一態様では、基板の表面上に形成された順次配置されたアニール領域１０４のそれぞれの面積は、約４ｍｍ２（たとえば、２ｍｍ×２ｍｍ）〜約１０００ｍｍ２（たとえば、２５ｍｍ×４０ｍｍ）である。アニール領域１０４を円形の予熱領域１１２で取り囲むことができ、アニール領域１０４の縁部を越えて最高約１００ｍｍまで延びることができる。図１Ａに示すものなどの一実施形態では、予熱領域１１２は、アニール領域１０４の縁部を越えて約５０ｍｍ以上延びることが好ましい。予熱領域または中間温度領域がアニール領域を越える程度は通常、基板の寸法および利用可能なエネルギー送達資源に依存する。大部分の実施形態では、実施形態に必要な熱量管理を提供しながら電力要件が最小になるように、様々な中間温度領域を寸法設定することが望ましい。いくつかの実施形態では、中間温度領域は、少なくとも１つの方向にアニール領域を越えて、５０ｍｍ未満、たとえば約３０ｍｍなど、１００ｍｍ未満だけ延びる。
【００４１】
図２を次に参照すると、別の例では、各アニール部分２０８は、図１Ａのアニール領域１０４のものに類似の寸法を有することができる。予熱領域２１０は、アニール部分２０８に両側で隣接し、アニール部分２０８の１つの次元で同一の広がりを有する状態で示す。いくつかの実施形態では、予熱領域２１０は、アニール部分２０８の縁部を越えて約５０ｍｍ〜約１００ｍｍ延びることができる。
【００４２】
予熱区間または領域の寸法は通常、予熱区間内で十分な予熱を可能にするように選択される。いくつかの実施形態では、各予熱区間は、十分な予熱を可能にするために、アニール区間より大きくすることができる。連続するアニール領域を順次露出させることを特徴とする一実施形態では、予熱区間を所望の温度に予熱するのに必要な時間は、アニール区間をアニールするのに必要な時間より長くすることができる。したがって、基板上の個々の位置を２つ以上の予熱加工にかけることができる。
【００４３】
大部分の実施形態では、エネルギー源は通常、基板表面の特定の所望の領域をアニールするために電磁エネルギーを送達するように適合される。典型的な電磁エネルギー源には、それだけに限定されるものではないが、光学放射源（たとえば、レーザ）、電子ビーム源、イオンビーム源、マイクロ波エネルギー源、可視光源、および赤外光源が含まれる。一態様では、基板は、所望の期間にわたって１つまたは複数の適切な波長で放射を放出するレーザからのエネルギーのパルスに露出させることができる。別の態様では、フラッシュランプを使用して、基板上へパルシングするための可視光エネルギーを生成することができる。一態様では、エネルギー源からのエネルギーのパルスは、アニール領域へ送達されるエネルギー量および／またはそのパルスの期間にわたって送達されるエネルギー量を最適化して所望の領域の標的を合わせたアニールを実行するように調節される。一態様では、レーザの波長は、基板上に配置されたシリコン層によって放射の大部分が吸収されるように同調される。シリコンを含有する基板上で実行されるレーザアニール加工では、放射の波長は通常、約８００ｎｍより小さく、遠紫外（ＵＶ）、赤外（ＩＲ）、または他の所望の波長で送達することができる。一実施形態では、エネルギー源は、約５００ｎｍ〜約１１マイクロメートルの波長で放射を送達するように適合されるレーザなどの高強度の光源とすることができる。大部分の実施形態では、アニール加工は通常、約１秒以下程度などの比較的短時間にわたって、基板の所与の領域上で行われる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、エネルギー源は複数の放射体を含み、放射体の少なくとも１つは上記のアニールエネルギーを放出し、放射体の少なくとも１つは予熱エネルギーを放出する。予熱エネルギーは、連続波エネルギーとすることができ、またはパルス状で送達することができる。予熱エネルギーは、干渉性もしくは非干渉性、単色もしくは多色、偏光もしくは非偏光、またはこれらの任意の組合せもしくは程度とすることができる。予熱エネルギーは、高強度の白色光として、赤外光として、またはレーザ光として送達することができる。高強度の白色光は、キセノンランプを使用して送達することができる。赤外光は、熱ランプを使用して送達することができる。いくつかの実施形態では、予熱エネルギーは、アニールエネルギーがパルス状で送達される状態で、連続波放射として送達することができる。予熱エネルギーは通常、アニールまたは溶融に必要な量の数分の１だけ基板の温度を上昇させるように選択される。一実施形態では、作業表面の上にレーザが配置され、このレーザを４つの熱ランプが取り囲み、アニール区間の周りの領域を予熱する。別の実施形態では、熱ランプの代わりに４つのキセノンランプを使用して、高強度の白色光を送達することができる。
【００４５】
図５は、本発明の実施形態を実施するのに有用な加工チャンバ５００を示す概略横断面図である。加工チャンバ５００は、チャンバ本体５０４上に形成された光学的に透明な窓５０６を含む。チャンバ本体５０４は、加工体積５０２を画定する。一実施形態では、加工体積５０２は、加工体積５０２に接続された不活性ガス源５１２および真空ポンプ５１０によって維持される不活性環境を有することができる。
【００４６】
加工体積５０２内には基板支持体５０８が配置される。基板支持体５０８は、上面５１６上に配置された基板５１４を支持して動かすように構成される。チャンバ本体５０４の外側にはエネルギー源５１８が位置決めされ、光学的に透明な窓５０６を通ってエネルギーを投射するように構成される。このエネルギー源は、本明細書の別の個所に記載の方法のいずれかでアニールエネルギー５２０および予熱エネルギー５２２を投射するように構成することができる。基板支持体５０８は、基板支持体５０８上に配置された基板５１４に対する冷却および加熱能力を有する温度制御ユニット５２４に接続することができる。基板支持体５０８は、加工中に基板５１４とエネルギー源５１８の間の正確な位置合せおよび相対的な動きを可能にする１つまたは複数の高精度ステージ５２６に接続することができる。
【００４７】
一実施形態では、光センサ５２８を使用して、基板５１４とエネルギー源５１８の位置合せを助けることができる。光センサ５２８は、光学的に透明な窓５０６付近に位置決めすることができ、制御ユニット５３０に接続することができる。制御ユニット５３０は、高精度ステージ５２６にさらに接続される。位置合せ中、光センサ５２８は、光学的に透明な窓５０６から「観察」して、基板５１４上の視覚マーカ、たとえばノッチ、およびダイの周りのスクライブラインの位置を突き止めることができる。制御ユニット５３０は、光センサ５２８からの信号を処理して、位置合せ調整のための高精度ステージ５２６への制御信号を生成する。
【００４８】
上記のように、電力要件のため、基板は通常、一度に一部分だけアニールされる。それぞれの個々のアニール後、次のアニール部分を照らすには、電磁エネルギーを基板に対して平行移動させなければならない。図６は、アレイ状に配列された４０個の方形のダイ６０２を含む基板６００の概略上面図である。各ダイ６０２は、スクライブライン６０４によって区切られる。スクライブライン６０４はまた、ダイ間の未使用領域６０６を画定する。単一のダイ６０２の方へ第１の数量のエネルギーを投射するために、第１のエネルギー投射領域６０８が設けられる。一般に、第１のエネルギー投射領域６０８は、各ダイ６０２の領域以上であるが、各ダイ６０２の領域にスクライブライン６０４を取り囲む未使用領域６０６を加えた和より小さい領域をカバーすることができ、したがってエネルギー投射領域６０８内で送達されるエネルギーは、ダイ６０２を完全にカバーするが、隣接するダイ６０２と重複しない。第１のエネルギー投射領域６０８を取り囲んで、第２の数量のエネルギーを基板６００へ送達するために、第２のエネルギー投射領域６１０が設けられる。第１の数量のエネルギーは通常、第２の数量のエネルギーとは異なる。いくつかの実施形態では、第１の数量のエネルギーは、第２の数量のエネルギーより高い強度および大きな電力を有する。いくつかの実施形態では、第１の数量のエネルギーは、基板表面のうち第１のエネルギー投射領域６０８内部の部分をアニールするように選択することができる。他の実施形態では、第１の数量のエネルギーは、基板表面のうち第１のエネルギー投射領域６０８内部の部分を優先的に溶融するように選択することができる。第２の数量のエネルギーは、基板表面のうち第２のエネルギー投射領域６１０内部の部分を予熱するように選択することができる。第２のエネルギー投射領域６１０の予熱温度の上昇は、約３０％〜約７０％、好ましくは約５０％など、第１のエネルギー投射領域６０８内で到達する温度の数分の１とすることができる。したがって第２のエネルギー投射領域６１０は、その領域内の基板表面の温度を、第１のエネルギー投射領域６０８内で到達する温度より低く維持し、したがって、第１および第２のエネルギー投射領域間の境界面の温度勾配が基板内に生成する熱応力は、基板を損傷するのに必要なものより小さくなる。
【００４９】
基板表面全体にわたって広がった複数のダイ６０２上でアニール加工を実行するために、基板および／またはエネルギー源の出力が、各ダイ６０２に対して位置決めおよび位置合せされる。一実施形態では、曲線６１２は、基板６００の表面上の各ダイ６０２上で実行されるアニールシーケンス中の基板６００のダイ６０２とエネルギー投射領域６０８および６１０の間の相対的な動きを示す。一実施形態では、この相対的な動きは、曲線６１２をたどるようにｘおよびｙ方向に基板を平行移動させることによって実現することができる。別の実施形態では、この相対的な動きは、静止した基板６００に対してエネルギー投射領域６０８および６１０を動かすことによって実現することができる。エネルギー投射領域６０８および６１０は、基板６００に対してエネルギー源を動かすことによって、またはエネルギー自体を操作することによって動かすことができる。電磁エネルギーを使用する一実施形態では、エネルギーは、基板とエネルギー源のいずれも動かさないで、光学系を使用して操作することができる。たとえば、１つまたは複数の鏡またはレンズで、投射されたエネルギーを連続するダイ６０２の方へ誘導し、それに応じてエネルギー投射領域６０８および６１０を動かすことができる。
【００５０】
さらに、曲線６１２によって表す経路とは違う経路を使用して、ダイ６０２の特定の配列に応じて処理能力および加工品質を最適化することができる。たとえば、代替アニール経路は、実質上螺旋状のパターンをたどることができ、基板６００の中心付近のダイ６０２から開始して、拡大する円形のパターンで進み、または基板の１つの縁部のダイ６０２から開始して、収縮する円形のパターンで進む。一実施形態では、対角線に沿ったアニール経路を追求し、ダイ６０２の対角線を通って描かれた経路に沿って進むと有利であろう。そのような経路は、連続するダイ６０２上でアニール領域が重複する可能性を最小にすることができる。
【００５１】
エネルギー源がアニール経路に沿って進むにつれて、エネルギー投射領域は基板の表面に沿って動く。図６の第２のエネルギー投射領域６１０は、すべての方向で第１のエネルギー投射領域６０８に先行する。したがって、第２のエネルギー投射領域６１０を使用して、基板のうち第１のエネルギー投射領域６０８内でアニールすべき部分を予熱することができる。予熱することで、基板上の熱応力の衝撃を低減させて、アニール領域の縁部で基板の損傷を防止する。
【００５２】
代替実施形態では、第２のエネルギー投射領域は、第１のエネルギー投射領域に隣接させることができる。たとえば、第２のエネルギー投射領域は、第１のエネルギー投射領域の両側で、アニール経路の方向に外方へ延びることができる。したがって、第２のエネルギー投射領域のうち、投射されたエネルギーがアニール経路に沿って進むにつれて第１のエネルギー投射領域の前を進む部分は、基板のうちアニールすべき部分を予熱することができ、他の部分は、アニール領域の後ろの基板の冷却を和らげる。この種のアニール加工を実行するように適合された装置は、基板の先端に到達したときにエネルギー源を回転させ、したがってエネルギー源が異なる方向に進み、第２のエネルギー投射領域が引き続き第１のエネルギー投射領域に先行できるようにする特性を有すると有利であろう。
【００５３】
一実施形態では、アニール加工中、基板６００は、図６の曲線６１２によって示すように、エネルギー投射領域６０８および６１０に対して動く。特定のダイ６０２が第１のエネルギー投射領域６０８内に位置決めおよび位置合せされると、エネルギー源は、基板６００の方へエネルギーのパルスを投射し、したがってダイ６０２は、特定のアニール加工レシピに従って、規定の持続時間にわたって特定の量のエネルギーに露出される。パルスエネルギーの持続時間は通常、基板６００と第１のエネルギー投射領域６０８の間の相対的な動きが各ダイ６０２全体にわたっていかなる「ぼけ」、すなわち不均一なエネルギー分配ももたらさず、基板の損傷をもたらさないのに十分なほど短い。したがって、エネルギー投射領域６０８および６１０は、基板６００に対して連続して動くことができ、アニールエネルギーの短いバーストが、第１のエネルギー投射領域内の様々なダイ６０２に衝突する。第２のエネルギー投射領域６１０に衝突するエネルギーも同様に、パルス状であっても連続であってもよい。パルス状の場合、第２のエネルギー投射領域の方へ投射されるエネルギーは通常、基板の熱量を管理するために第１のエネルギー投射領域の露出時間にわたって第１のエネルギー投射領域に与えられる温度上昇の約３０％〜約７０％、より好ましくは約５０％など、かなりの割合で第２のエネルギー投射領域内の基板表面の温度を上昇させるように選択された性質のものである。
【００５４】
たとえば、第１のエネルギー投射領域が、１０ナノ秒のレーザバーストなど、基板の温度を２０℃から１，３００℃へ増大させる入射エネルギーの第１のパルスを受ける場合、第２のエネルギー投射領域へ送達される入射エネルギーの第２のパルスは、第１のバースト中、その領域内の基板の温度を少なくとも約６００℃まで上昇させるはずである。必要な場合、第２のパルスを第１のパルスより大きくして、第２のエネルギー投射領域時間で加熱することができる。いくつかの実施形態では、第２のエネルギー投射領域が第１のエネルギー投射領域を包含し、第１のパルス前に開始して第１のパルス後に終了し、したがって第１のパルスを包含する間隔にわたって送達される第２のパルスが、基板の隣接する領域とともに、第１のパルスにかけられる領域を予熱すると有利であろう。
【００５５】
他の実施形態では、第１のエネルギー投射領域へ送達されるエネルギーがパルス状であるのに対して、第２のエネルギー投射領域へ送達されるエネルギーを連続とすることができる。いくつかの実施形態では、第２のエネルギー投射領域へ連続エネルギーが送達されるのに対して、第１のエネルギー投射領域へエネルギーの複数のパルスを送達することができる。
【００５６】
図７は、本発明の別の実施形態による装置７００の概略横断面図である。装置７００は、基板７０４を加工するためのチャンバ７０２を備える。基板は、チャンバ７０２内部の基板支持体７０６上に位置決めされる。図７の実施形態では、前面および裏面から基板７０４に照射するため、基板支持体７０６をリングとして表す。代替実施形態では、片面のみから基板７０４に照射することができ、基板７０４は、図５の例示的な基板支持体５０８などの基板支持体上に位置することができる。基板を挿入し、またチャンバ７０２から取り出すために、リフトピン７５６がアクチュエータ７５８とともに、基板支持体７０６を上下させる。チャンバ７０２は、ともに加工体積７１２を画定する下部部分７０８および上部部分７１０を有する。上部部分は通常、基板７０４の上に上部加工体積７１２Ａを画定する上壁７２６を有する。上部部分７１０は、基板を置いたり回収したりするための開口７１４と、プロセスガス源７１８からプロセスガスを提供するためのガス入口７１６とを有することができる。上部部分７１０は、光透過および吸収特性のために選択された材料から作られた第１の窓７２０を支持する。チャンバ７０２の外側には第１のエネルギー源７２２が位置決めされ、第１のエネルギー７２４を第１の窓７２０の方へ誘導する。第１の窓は、第１のエネルギー７２４の一部または全部をチャンバ７０２内へ通すことが好ましい。
【００５７】
チャンバ７０２の下部部分７０８は、下部加工体積７１２Ｂを画定する下部チャンバ壁７２８を含む。下部部分７０８は、チャンバ７０２からプロセスガスを除去するためのポンプ７３２に結合されたガス出口７３０を有することができる。チャンバ７０２の下部部分７０８は、第２のエネルギー源７３４を収容する。第２のエネルギー源７３４は、第２のエネルギー７３８を生成して第２のエネルギー７３８を基板７０４の方へ誘導するための複数の光源７３６を備える。第２の窓７４０は、複数の光源７３６を覆う。各光源は管７４６内に収容され、管７４６は、光源７３６からのエネルギーを基板７０４の方へ誘導するように反射性を有することができる。光源７３６は通常、電源７４２によって電力供給される。図７の実施形態では、電源７４２からの電力はスイッチングボックス７４４へ経路指定され、スイッチングボックス７４４は、電源７４２からの電力を光源７３６の１つまたは複数へ経路指定する。スイッチングボックス７４４の動作を制御することによって、光源７３６を選択的に付勢することができる。
【００５８】
多くの実施形態では、光源７３６は、熱ランプなどの赤外光生成器とすることができるが、光源７３６はまた、広域スペクトル光、紫外光、または紫外から赤外までの広域スペクトル全体にわたる波長の組合せを生成するように構成することもできる。いくつかの実施形態では、光源７３６は、ハロゲンランプなどの白色光ランプ、またはフラッシュランプとすることができる。光源７３６によって生成される第２のエネルギー７３８は、基板７０４の一部分を、基板をアニールするには十分でない高さの温度まで加熱する。したがって、光源７３６は予熱エネルギー源として働く。したがって、基板７０４のうち第２のエネルギー７３８によって処理される部分は、予熱区間７４６である。
【００５９】
多くの実施形態では、第１のエネルギー源７２２は、基板７０４によって容易に吸収される波長の光を生成することが可能なレーザとすることができる。他の実施形態では、第１のエネルギー源７２２は、フラッシュランプまたは白色光源とすることができる。第１のエネルギー源７２２によって生成される第１のエネルギー７２４は、基板７０４の一部分をアニールするのに十分な高さの温度まで基板７０４のその部分を加熱する。したがって、第１のエネルギー源７２２はアニールエネルギー源として働く。したがって、基板７０４のうち第１のエネルギー７２４によって処理される部分は、アニール区間７４８である。
【００６０】
上記のように、基板７０４は、部分ごとに処理されることが好ましい。第１のエネルギー源７２２をアニール領域７４８の上に位置決めするために、アクチュエータ７５０が設けられる。制御装置７５２は、アクチュエータ７５０を動作して、第１のエネルギー源７２２をアニール区間７４８の上へ位置決めさせ、またスイッチングボックス７４４を動作して、予熱エネルギーを予熱区間７４６の方へ誘導するように１つまたは複数の光源７３６へ電力を切り換えさせる。このようにして、アニール前に基板の一部分が予熱される。制御装置７５２は、基板７０４のうちアニールされる任意の部分がまず予熱されるように、予熱区間７４６とアニール区間７４８をともに動かすように動作するが、周囲区間７５４を画定する基板７０４の大部分は周囲温度のままである。
【００６１】
図８Ａおよび８Ｂは、本発明の２つの実施形態に対する温度−時間プロファイルを示すグラフである。各グラフは、本発明の実施形態による熱加工にかけられている基板の表面上の１つの点の温度を示す。上記のように、基板は、エネルギーを基板表面の方へ誘導するエネルギー源に対して動く。図８Ａでは、基板表面上の例示的な点が周囲区間から第１の予熱区間へ動くと、その点の温度は、周囲温度間隔８００内の周囲温度から第１の予熱間隔８０２内の第１の予熱温度へ動く。本明細書の別の個所に記載のように、第１の予熱温度は通常、基板表面をアニールするのに必要な温度より低い。例示的な点が第１の予熱区間から第２の予熱区間へ動くと、その点の温度は、第１の予熱間隔８０２内の第１の予熱温度から第２の予熱間隔８０４内の第２の予熱温度へ動く。図８Ａの実施形態は、基板表面上に画定された、周囲区間、２つの予熱区間、およびアニール区間という４つの区間を示す。基板表面上の例示的な点が第２の予熱区間からアニール区間へ動くと、その点の温度は、第２の予熱間隔８０４内の第２の予熱温度からアニール間隔８０６内のアニール温度へ動く。例示的な点は、アニール区間から再びより低い温度区間へ動くと、第１の冷却間隔８０８内の第２の予熱間隔８０４の条件まで、第２の冷却間隔８１０内の第１の予熱間隔８０２の条件まで、そして最後に第２の周囲間隔８１２内の周囲条件まで冷却を受ける。代替実施形態は、冷却間隔８０８および８１０中の温度が予熱間隔８０２および８０４内の温度とは異なることを特徴とすることができることに留意されたい。したがって、冷却間隔８０８内の温度は、予熱間隔８０２内の温度より高くても低くてもよく、また冷却間隔８１０内の温度は、予熱間隔８０４内の温度より高くても低くてもよい。類似の実施形態は、１つだけの予熱間隔または３つ以上の予熱間隔を特徴とすることができることを理解されたい。同様に、いくつかの実施形態は、１つだけの冷却間隔または３つ以上の冷却間隔を特徴とすることができる。
【００６２】
図８Ｂのグラフは、本発明の別の実施形態による熱加工にかけられている基板表面上の１つの点の温度−時間プロファイルについて説明する。図８Ｂの実施形態では、図８Ａの実施形態と同様に、基板表面上の例示的な点は周囲間隔８５０から第１の予熱間隔８５２へ動く。次いで例示的な点は、第２の予熱間隔８５４内へ動く。第２の予熱間隔８５４は、変動する温度−時間プロファイルを特徴とする。この実施形態では、例示的な点が第２の予熱間隔８５４を通って動くにつれて、その点の温度は、第１の予熱温度から第２の予熱温度へ上昇する。この上昇は、間隔８５４内に示すように直線的なものとすることができ、または何らかの他のプロファイルを有することができ、さらには第２の予熱間隔８５４の概して上昇する温度−時間プロファイル内に温度が低下する短い間隔を含むこともできる。例示的な点は、アニール間隔８５６内へ、次いで第１の冷却間隔８５８内へ動く。第１の冷却間隔８５８もまた、第２の予熱間隔８５４のものとよく似ている変動する温度−時間プロファイルを有することができる。次いで例示的な点は、第２の冷却間隔８６０内へ動き、それに続いて第２の周囲間隔８６２へ動く。
【００６３】
図９は、本発明の一実施形態による方法９００を示す流れ図である。９１０では、熱処理チャンバに基板が設けられる。９２０では、基板の表面上に複数の区間が画定される。各区間は、電力レベルの異なる電磁エネルギーを使用して処理される。大部分の実施形態では、少なくとも３つの区間が存在するが、本発明の実施形態は、２つの区間または４つ以上の区間を特徴とすることが企図される。大部分の実施形態では、少なくとも１つの区間はアニール区間であり、基板の表面をアニールするように選択された電磁エネルギーで処理される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのアニール区間内で基板表面を溶融することが望ましいであろう。大部分の実施形態では、少なくとも１つの区間は予熱区間である。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の区間を、予熱と冷却を組み合わせた区間とすることができ、他の実施形態では、１つまたは複数の区間を、排他的に予熱または冷却の区間とすることができる。
【００６４】
一態様では、基板支持体上に基板が配置され、基板の第１の部分の方へ第１の数量の電磁エネルギーが誘導される。さらに、基板の第２の部分の方へ第２の数量の電磁エネルギーが誘導される。基板の第１の部分は基板の第２の部分を取り囲んでおり、第１の数量の電磁エネルギーは基板の第１の部分を予熱し、第２の数量の電磁エネルギーは基板の第２の部分をアニールする。第１の数量および第２の数量は基板全体にわたって動かされ、２つの量のエネルギー間で一定の空間関係を維持し、したがってエネルギーが動くにつれて、基板のうち第１および第２の部分内の領域が動く。
【００６５】
別の態様では、２つの量で送達される電磁エネルギーは、任意の所望の性質のものとすることができる。各数量のエネルギーは、任意の程度で干渉性のまたは非干渉性、単色または多色、偏光または非偏光、および連続またはパルス状とすることができる。各数量のエネルギーは、１つもしくは複数のレーザ、高強度の白色光ランプ、フラッシュランプ、熱ランプ、またはこれらの組合せによって送達することができる。２つの量のエネルギーは、強度だけが異なる電磁エネルギーによって送達することができ、または２つの量は、上記の特性のいずれかにおいて、任意の所望の程度だけ異なってもよい。一例では、第１の数量は、１つまたは複数のレーザによって送達することができ、各レーザは、約８５０ｎｍ未満の波長で少なくとも１００Ｗ／ｃｍ２の電力を送達する。これらのレーザは、パルス状または連続波のエネルギー源とすることができる。パルス状の実施形態では、パルシングは、電力をレーザへ循環させることによって、またはレーザ光が光学アセンブリを離れるのを断続的に阻止する光スイッチングによって実現することができる。別の例では、第２の数量は、約２５Ｗ／ｃｍ２など、５０Ｗ／ｃｍ２未満の電力レベルで第２の部分へ非干渉性の光を送達する１つまたは複数のランプによって送達することができる。
【００６６】
図１０は、本発明の別の実施形態による方法１０００を要約する流れ図である。１０１０では、熱処理チャンバ内の基板支持体上に基板が位置決めされる。１０２０では、基板の第１の部分の方へ第１の電磁エネルギー源が誘導される。１０３０では、同時に基板の第２の部分の方へ第２の電磁エネルギー源が誘導される。本明細書の別の個所に記載のように、これらの源の１つはアニールエネルギーを送達するように構成することができ、他の源は予熱エネルギーを送達するように構成される。１０４０では、基板は、第１および第２のエネルギー源に対して平行移動される。基板を平行移動させることで、送達されるエネルギーが基板表面全体にわたって平行移動し、表面全体を部分ごとにアニールする。図１０の実施形態では、基板が動くのに対してこれらのエネルギー源は実質上静止しているが、特定の実施形態は、基板が動くことに加えてエネルギー源またはエネルギーも動くことを特徴とすることができる。基板の平行移動は通常、装置内の正確な位置に基板を位置決めすることが可能な高精度ステージなどの可動式の基板支持体を使用することによって実現される。
【００６７】
大部分の実施形態では、これらの区間は異なる温度で維持される。いくつかの実施形態では、これらの区間は、様々なタイプおよび強度の電磁エネルギーを基板表面の方へ誘導することによって加熱される。図９の実施形態では、９３０で、各区間には、異なる電力レベルの電磁エネルギーを使用して照射される。他の実施形態では、基板の裏面に接触する加熱された基板支持体を使用することによって、基板へ追加の熱を与えることができる。さらに他の実施形態では、基板の裏面に接触する冷却された基板支持体によって、基板の部分を選択的に冷却することができる。これらの区間の少なくとも１つ内の温度は、基板の表面をアニールするように選択される。これらの区間の少なくとも１つ内の温度は、基板の表面を予熱するように選択され、基板表面をアニールするのに必要な温度より低い。１つの区間は、最大の電力レベルを受け取る。この区間をアニール区間とすることができる。他の区間は、より小さい電力レベルを受け取る。１つまたは複数の区間は、最大の電力レベルを下回る高い電力レベルを受け取ることができる。これらの区間を予熱区間とすることができる。さらに他の区間は、無視できるほどの電力を受け取ることができ、または冷却することができる。いくつかの区間は周囲区間とすることができ、基板の温度は周囲温度で維持される。
【００６８】
いくつかの実施形態では、異なる区間には、異なる電磁エネルギー源を使用して照射することができる。１つまたは複数のレーザは、電磁エネルギーを提供することができる。第１のレーザは、基板のうちある区間内の一部分をアニールするためのエネルギーを生成することができ、第２のレーザは、基板のうち別の区間内の一部分を予熱するためのエネルギーを生成することができる。代替実施形態では、複数のレーザが基板の部分を予熱することができる。別の実施形態、たとえば図７の実施形態では、１つまたは複数の熱ランプが基板の部分を予熱することができる。
【００６９】
複数の区間がアニール区間を含む実施形態では、予熱または冷却機能を提供する区間は、予熱または冷却を容易にするように成形することができる。アニール区間が片側に予熱区間を有し、反対側に冷却区間を有する例示的な実施形態では、予熱区間および冷却区間は、先細りした形状を有することができ、第１の縁部は、アニール区間の縁部に当接してアニール区間の縁部と同一の広がりを有し、また第１の縁部の反対側の第１の縁部より短い第２の縁部は、台形の形状を形成する。代替実施形態では、予熱および冷却区間は、三角形の形状とすることができ、それぞれの１つの縁部は、アニール区間の縁部と同一の広がりを有する。他の代替実施形態では、予熱および冷却区間の先細りした先端を湾曲させることができ、いくつかの実施形態では、放物線状または半円形とすることができる。
【００７０】
異なる温度および形状を有する複数の区間は通常、超えた場合は基板を損傷するはずの閾値レベルより低く熱応力を保ちながら、基板格子内で原子の動きを励起するように設計された電磁エネルギーに基板表面の部分を露出させることによって、基板の急速アニールを可能にする。予熱および冷却区間により、高温からアニール処理を始めて、アニール中の最終的な温度ランプアップおよび冷却を速めることができる。予熱および冷却区間の先細りした形状は、基板のうちアニールされていない部分の熱露出を最小にする働きをすることができ、それによって、アニール加工によって別の位置に移った可能性のある原子、またはアニール加工前に所望の位置に存在した可能性のある原子の望ましくない動きを最小にする。一般に、予熱および冷却区間の数および形状は、所望のアニール加工を容易にするように選択することができる。
【００７１】
上記の実施形態は通常、複数の区間が実質上一定の温度を有することを特徴とする。第１の区間は第１の温度で維持され、第２の区間は第２の温度で維持され、以下同様である。他の実施形態では、１つまたは複数の区間は、アニール区間付近で加熱または冷却を容易にするために温度勾配を有することができる。たとえば、３つの区間の実施形態では、予熱区間とすることができる第１の区間は、アニール区間とすることができる第２の区間の方へ増大する温度勾配を有することができる。同様に、冷却区間とすることができる第３の区間は、第２の区間の方へ増大する温度勾配を有することができる。温度勾配は、上記の先細りした区間形状と同じ一般的な機能を提供する。光学系を使用して送達されたエネルギーを調整し、所望の温度プロファイルを実現することによって、所与の区間内に温度勾配を確立することができる。
【００７２】
１つの例示的な実施形態では、基板をアニールするのに十分な電力の単一のエネルギー源は、基板の方へ電磁エネルギーを誘導するような向きにすることができる。エネルギー源と基板の間には、焦点ぼけ特性を有するレンズを配置することができる。このレンズは、電磁エネルギーの対応する第１の部分の焦点をぼかす第１の部分と、電磁エネルギーの第２の部分をさらに集束させ、または変化しないままにする第２の部分とを有することができる。たとえば、電磁エネルギー源としてレーザが使用され、成形光学系を使用して直径２ｍｍの円形のアニールエネルギービームを形成する場合、成形光学系と基板の間に、半径０．５ｍｍの円形の中心部分が半径１．５ｍｍの同心円状の環状の外側部分によって取り囲まれたレンズを配置することができる。円形の中心部分は、所望の場合、中性の光学系を有することができ、またはその部分に入射するアニールエネルギービームの部分を集束させることができる。レンズの同心円状の環状の外側部分は、アニールエネルギービームの外側部分の強度を低減させるように成形することができる。強度が低減されたエネルギーは、次いで、表面の予熱部分をアニールしないで予熱するのに十分な電力で基板の表面に当たり、変化していないまたは集束された部分は、予熱部分内のアニール部分をアニールする。
【００７３】
図１１は、本発明の別の実施形態による方法１１００を要約する流れ図である。１１０２では、熱処理チャンバ内の基板支持体上に基板が位置決めされる。１１０４では、基板表面上に複数の区間が画定される。１１０６では、これらの区間の第１の部分が、周囲温度で維持される。周囲温度は、いくつかの実施形態では室温とすることができ、または他の実施形態では高温とすることができる。大部分の実施形態では、周囲温度は約２００℃より低いが、いくつかの実施形態は、周囲温度が３５０℃もの高さであることを特徴とすることができる。周囲温度は、加熱された基板支持体を使用することによって、または所望の加熱に適した電磁エネルギーで基板を照射することによって維持することができる。
【００７４】
１１０８では、画定された区間の第２の部分に予熱エネルギーを提供して、これらの区間を、周囲温度より高い１つまたは複数の中間温度に加熱する。各区間は、同じ中間温度に、または異なる中間温度に加熱することができる。アニールすべき領域により近い区間は通常、アニールすべき領域からより遠い区間の温度以上の温度で維持される。第２の部分が２つ以上の区間を含む実施形態では、中間温度は、周囲温度からアニール温度へ段階的に上昇することができる。中間温度と周囲温度の温度差は通常、アニール温度と周囲温度の温度差の約３０％〜約７０％、たとえば約５０％など、約１０％〜約９０％である。第２の部分が２つの区間を含む例示的な実施形態では、第１の中間温度区間と周囲区間の温度差は、アニール温度と周囲温度の温度差の約４０％とすることができ、第２の中間温度区間と周囲区間の差は、アニール温度と周囲温度の差の約６０％である。
【００７５】
１１１０では、画定された区間の第３の部分にアニールエネルギーを提供して、これらの区間を、周囲および中間温度より高く、基板表面をアニールするように選択された１つまたは複数のアニール温度に加熱する。画定された区間の第３の部分を含むこれらのアニール区間は、本明細書に記載の空間関係のいずれかを有することができる。さらに、所望の場合、異なるアニール区間には異なるアニール温度を加えることができる。
【００７６】
１１１２では、上記の温度の１つまたは複数を検出および使用して、区間間の熱勾配を閾値レベルより低く保つように、予熱エネルギー、アニールエネルギー、または両方の送達を制御することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の熱撮像デバイスを使用して、様々な区間の温度を検出することができる。ある区間の温度を別の区間の温度と比較して、区間間の熱勾配が過度であるかどうかを判断することができる。検出された区間の１つまたは複数へ送達されるエネルギーは、検出された温度に基づいて、これらの２つの区間間の熱勾配を増大または低減させるように変調することができる。エネルギー源を動かすことによって基板がアニールされる場合、検出器は、基板の周りのアニールおよび予熱区間をたどるように、エネルギー源と同じ場所に位置することができる。エネルギーだけを動かす（たとえば、鏡を使用）ことによって基板がアニールされる場合、類似の光学系を使用して、制御装置の指示下で、基板のうち処理されている部分上に検出器を集束させることができ、または基板全体を標本化し、コンピュータを使用して当該熱勾配を判断することができる。
【実施例】
【００７７】
１つの例示的な実施形態では、熱加工装置内の支持体上に基板を位置決めすることができる。基板は、静電または真空の手段を含めて、当技術分野では知られている任意の手段によって、支持体上で定位置に保持することができる。基板の上にレーザが配置され、基板の平面に対して実質上垂直な方向で基板に当たる光ビームを生じさせるような向きにする。このレーザは、レーザを３次元で位置決めするように適合された光学アセンブリに結合することができる。レーザは、２２ｍｍ×３３ｍｍの基板のアニール領域へ最高１０ｋＷ／ｃｍ２のレーザエネルギーを送達するように適合することができる。レーザは、シリコン基板の場合８００ｎｍ未満など、基板によって容易に吸収される波長に同調されることが好ましい。
【００７８】
動作の際には、レーザは、電源に結合された電気スイッチまたはレーザもしくは光学アセンブリに結合された光スイッチを使用して切り換えることができる。これらのスイッチは、１マイクロ秒（μｓｅｃ）未満でレーザのオンとオフを切り換えるように構成することができ、したがってレーザは、約１μｓｅｃ〜約１０ミリ秒（ｍｓｅｃ）続くエネルギーのパルスを送達することができる。
【００７９】
この例では、光学アセンブリ内のレーザと同じ場所に予熱光源が位置する。この予熱光源は、別のレーザ、キセノンランプ、または熱ランプとすることができ、アニール領域を包含しそれと同心円状の直径約２ｃｍの実質上円形の領域へ、最大５００Ｗの電磁エネルギーを送達するように適合することができる。予熱光源は、予熱光源のエネルギーすべてを捕獲および誘導するように、適切なレンズおよび鏡を使用して集束させることができる。予熱光源は、レーザ源に近接して位置決めされた筐体内に位置することができ、したがって予熱光源からの光は、基板のうちアニールすべき領域を包含する領域を照らす。予熱光源は、アニール領域の周りで予熱領域を中心に位置決めするように、わずかに傾斜させることができる。代替として、予熱光源は、基板の平面に対して実質上垂直に基板上へエネルギーを投射することができ、光学系を使用して、アニール領域を包含する予熱領域全体にわたって光を広げる。次いで予熱光源は、レーザに対して、予熱領域がアニール経路の方向へアニール領域からさらに延びるように位置すると有利であろう。光学アセンブリは、アニール経路が方向を変化させるにつれて予熱光源がレーザに対して有利な位置を維持するように回転するようにさらに適合することができる。
【００８０】
加工装置は、当技術分野では知られているタイプの可動ステージを使用することによって、光学アセンブリに対して基板を平行移動させるように構成されることが好ましい。動作の際には、このステージは、基板の標的領域が光学アセンブリに露出されるように、基板を光学アセンブリの下へ位置決めする。予熱光源は、連続して点灯させることができ、アニールエネルギーが存在しないときは予熱エネルギーで基板を照らす。連続する予熱エネルギーは、アニール標的領域を包含する領域内の基板の表面を少なくとも６００℃に加熱する。レーザは、標的アニール領域に１つまたは複数のパルスを発する。これらのパルスは、ステージがレーザパルスをぼかすことなくアニール経路をたどって連続して動くのに十分な短さのものとすることができる。予熱領域は、ステージが動くにつれて基板の表面に沿って動き、標的アニール領域に接近するにつれて、基板の部分を標的予熱温度に加熱する。したがって、基板のうち標的アニール領域にすぐ隣接している部分は、標的アニール領域の縁部における高い熱勾配のための損傷を与える熱応力を受けない。
【００８１】
例示的な代替実施形態では、光学アセンブリ内でレーザの周りに隔置された２〜４つの予熱エネルギー源によって、レーザを取り囲むことができる。複数の予熱源を使用することで、基板の予熱領域全体にわたって均一の予熱が可能になる。代替として、レーザは、基板の異なる領域を照らすように適合された２つの異なる予熱エネルギー源を伴うことができる。１つの予熱エネルギー源は、たとえば、直径約３ｃｍの円形の領域を照らすように適合することができ、別の予熱エネルギー源は、アニール領域とも同心円状である直径約１．５ｃｍの同心円状の円形の領域を照らす。したがって、２つの予熱領域が形成される。２つの予熱源は類似の量のエネルギーを送達することができ、したがってより広い領域を照らす源では、より集束された源より温度上昇が小さい。一実施形態では、広い領域を照らす予熱源は、その領域を３００℃以上の温度に加熱することができ、広い予熱領域内のより小さい領域を照らす予熱源は、増分エネルギーによって、そのより小さい領域を７００℃以上の温度に加熱することができる。次いで、アニールパルスは、基板材料を溶融しないでアニール領域の温度を１，２００℃以上に上昇させるのに十分なエネルギーを送達することによって、基板をアニールすることができる。
【００８２】
別の例示的な実施形態では、単一のエネルギー源を使用することができる。たとえば、予熱エネルギーとアニールエネルギーの両方に使用できる単一のカラムの光を生じさせるように、レーザを適合することができる。通常、所望の極性または可干渉性を有するようにレーザ光を同調させるために、鏡、レンズ、フィルタ、およびビームスプリッタを含めて、光学系が使用される。そのような光学系はまた、レーザ光の一部分の焦点をぼかすレンズを含むことができる。次いで、レーザ光の焦点をぼかした部分を、アニール領域を取り囲む領域へ誘導することができる。たとえば、適切な光学系に装着されたレーザは、直径約１ｍｍの円筒形の可干渉性光ビームを生じさせることができる。このビームは、直径約０．８ｍｍの円形の非屈折性の中心部分と、内径が０．８ｍｍで外径が１ｍｍより大きい環状の焦点をぼかす外側部分とを有するレンズを通って誘導することができる。レーザビームのうちレンズの非屈折性の部分を通過した部分は、継続して基板に到達し、基板の露出された部分アニールするのに対して、レーザビームのうちレンズの焦点をぼかす部分を通過した部分は、強度が低減され、より広い領域に広がって、その領域をより低い温度に加熱する。
【００８３】
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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