(57)【要約】      （修正有）【課題】より高い温度での、かつ、より短い時間での、有機物および無機物の製造方法を提供する。【解決手段】それぞれが複数のＬＥＤのアレイ６０から構成される複数のＬＥＤ光源６２を含む光源アセンブリ５０を利用して、基板４０に支持される材料層４６を製造するシステムおよび製造方法である。材料層は、温度依存の反応速度を有する光プロセスを受けることができる。ＬＥＤのいくつかは、光プロセスを初期化する第１の波長の光を発し、ＬＥＤのいくつかは、基板を熱する第２の波長の光を発する。基板からの熱は材料層を熱し、光プロセスの温度依存の反応速度を高める。【選択図】図１
2014209556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成される材料層を製造するためのレーザ材料製造システムであって、
システムの軸に沿って配置され、台と前記台上の断熱層とを有するチャックと、
前記システムの軸に沿って配置され、ＬＥＤ光源アセンブリとチャックとの間の光伝導領域を規定するためにチャックから軸方向に離間された発光ダイオード（ＬＥＤ）光源アセンブリとを備え、
前記断熱層は前記基板を支持するように構成され、
前記ＬＥＤ光源アセンブリは、前記基板に略平行である平面上のＬＥＤ光源のアレイを含み、各ＬＥＤ光源は前記光伝導領域を介して前記チャックに向けて光を発する複数のＬＥＤを含み、
前記ＬＥＤ光源アセンブリは全体的な個数ＮＬＳのＬＥＤ光源を有し、ＮＬＳは８０＜ＮＬＳ＜８００の範囲内であり、複数のＬＥＤは第１および第２のＬＥＤを含み、第１および第２のＬＥＤはそれぞれ波長λＡ＜３６５ｎｍの光と４００ｎｍ＜λＢ＜２μｍの波長λＢの光を発する、レーザ材料製造システム。
【請求項２】
各ＬＥＤ光源は、ｍ×ｍのＬＥＤのアレイを含み、４≦ｍ≦１０である、請求項１に記載のレーザ材料製造システム。
【請求項３】
前記ＬＥＤ光源アセンブリは、全体の個数ＮＬＥＤのＬＥＤを有し、ＮＬＥＤは、５，０００≦ＮＬＥＤ≦５０，０００の範囲内である、請求項１または２に記載のレーザ材料製造システム。
【請求項４】
複数の前記ＬＥＤ光源に操作可能に接続され、複数のＬＥＤによって発せられる光の量を制御するように構成されるコントローラをさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ材料製造システム。
【請求項５】
前記チャックが回転可能である、請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ材料製造システム。
【請求項６】
ＬＥＤ光源のアレイの近傍に配置されるディフューザーをさらに備え、前記ディフューザーは前記ＬＥＤからの光を分配または拡散するように構成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ材料製造システム。
【請求項７】
基板によって操作可能に支持される材料層の製造方法であって、
基板に略平行な平面に位置するＬＥＤ光源のアレイを有するＬＥＤ光源アセンブリの下方に基板を配置することを備え、各々のＬＥＤ光源は複数のＬＥＤ光源と基板の材料層との間の自由空間光伝導領域を介して基板の材料層に向けて光を発する複数のＬＥＤを備え、ＬＥＤ光源アセンブリは全体の個数ＮＬＳの複数のＬＥＤ光源を有し、ＮＬＳは８０≦ＮＬＳ≦８００の範囲にあり、複数のＬＥＤは第１および第２のＬＥＤを含み、第１および第２のＬＥＤはそれぞれ波長λＡ＜３６５ｎｍの光と波長λＢ＞４００ｎｍの光を発し、
前記第１のＬＥＤを活性化して、第１のＬＥＤ光を材料層４６に照射し、第１の反応速度で前記材料層のプロセスを初期化することと、
前記第２のＬＥＤを活性化して、前記材料層を通って第２のＬＥＤ光を基板に照射し、熱せられた基板を形成することと、
前記プロセスが第１の反応速度よりも早い第２の反応速度を有するように前記熱せられた基板を利用して前記材料層を熱することとを備える、方法。
【請求項８】
前記材料層は、フォトリソグラフィープロセスを利用して露光されたフォトレジストを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１および第２のＬＥＤの活性化中に基板を回転することをさらに備え、
前記回転は少なくとも３００ＲＰＭの回転速度を有する、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２のＬＥＤ光をディフューザーに通して、前記材料層において前記第１および第２のＬＥＤ光の照度均一性の程度を向上させることをさらに備える、請求項７から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
基板に操作可能に支持され、温度依存の感光性を有するフォトレジスト層の製造方法であって、
基板に略平行な平面上のＬＥＤ光源のアレイを有するＬＥＤ光源アセンブリの下方に基板を配置することと、
２秒以下の期間に前記フォトレジスト層を通ってＬＥＤ光を基板に照射して、４５０℃よりも低い温度を有する熱された基板を形成することと、
フォトレジストの感光性を増加させるために熱せられた基板を利用して前記フォトレジスト層を熱することとを備え、
各々のＬＥＤ光源は光伝導領域を介して前記フォトレジスト層に向けて４００ｎｍ以上の波長の光を発しうる複数のＬＥＤを備え、ＬＥＤ光源アセンブリは全体の個数ＮＬＳのＬＥＤ光源を有し、ＮＬＳは８０≦ＮＬＳ≦８００の範囲である、方法。
【請求項１２】
前記基板の照射中に前記基板を回転することをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ＬＥＤ光をディフューザーに通して、前記フォトレジスト層におけるＬＥＤ光の照度均一性を向上させることをさらに備える、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
基板に操作可能に支持されるフォトレジスト層の製造方法であって、
前記フォトレジスト層のフォトリソグラフィー露光を実行することによって、前記フォトレジスト層のフォトレジスト特徴を形成することと、
２秒以下の間、第１の波長λＡ＜３６５ｎｍを有する複数の第１のＬＥＤからの第１の光によって前記フォトレジスト層を照射し、前記フォトレジスト層を活性化することとを備える、方法。
【請求項１５】
前記フォトレジスト層が、温度依存の反応速度を有し、
２秒以下の間、第２の波長λＢ＞４００ｎｍを有する複数の第２のＬＥＤからの第２の光を、前記フォトレジスト層を介して前記基板に照射して、前記基板を４５０℃以下の温度に熱することと、
前記基板からの熱によって前記フォトレジスト層を熱することによって、前記フォトレジスト層の温度依存の反応速度を高めることとをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
３００ＲＰＭ以上の速度で前記基板を回転させることをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の第１のＬＥＤと第２のＬＥＤは、第１および第２のＬＥＤの５，０００から５０，０００の間の全体個数を規定する、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の光をディフューザーに通して、ディフューザーがない場合と比較して、前記第１の光の前記フォトレジスト層における均一性をより向上させることをさらに備える、請求項１５から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の光をディフューザーに通して、ディフューザーがない場合と比較して、前記第２の光の前記フォトレジスト層における均一性をより向上させることをさらに備える、請求項１５から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板の表面の近傍に反応性ガスを供給することと、
前記反応性ガスを介して前記第１および第２の光を前記基板に照射することとをさらに備え、前記反応性ガスが前記フォトレジスト層と反応する、請求項１５から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記フォトレジスト層との反応はエッチプロセスである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記反応性ガスは、酸素と反応する第１および第２の光の少なくともいずれかによって形成されるオゾンを含む、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
基板に操作可能に支持される材料層の製造方法であって、
０．１秒から２秒の間の期間、第１の波長λＡ＜３６５ｎｍを有する複数の第１のＬＥＤからの第１の光によって材料を照射して、温度依存の反応速度を有する材料層の処理を初期化する、方法。
【請求項２４】
第２の波長λＢ＞４００ｎｍを有する複数の第２のＬＥＤからの第２の光を、２秒以下の間、前記材料層を介して前記基板に照射して、４５０℃以下の温度に前記基板を熱することと、
前記基板からの熱で前記材料層を熱することによって、前記材料層のプロセスの温度依存の反応速度を高めることとをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記材料層は、前記基板に形成され、欠陥密度を有するドープ層であり、
前記プロセスは、前記ドープ層に捉えられた水素を放出することによって、欠陥密度を低減させることを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記材料層は、修復されていない中間誘電体材料を含み、
前記プロセスは、修復されていない中間誘電体材料からの揮発性成分を放出することを備える、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
基板に操作可能に支持され、反応速度を有する少なくとも１つのプロセスを有する材料層の製造方法であって、
波長λＢ＞４００ｎｍを有する複数のＬＥＤからの光を、０．１秒から１０秒の範囲の時間、前記材料層を介して基板に照射して、２００℃から５００℃の範囲の温度に前記基板を熱することと、
前記基板からの熱によって前記材料層を熱することによって、前記材料層の少なくとも１つのプロセスの温度依存の反応速度を高めることとを備える、方法。
【請求項２８】
ＬＥＤの個数が、５，０００から５０，０００の範囲である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記時間が０．１秒から１秒の間である、請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記材料層がフォトレジストを含み、
少なくとも１つのプロセスが、酸活性化プロセスと酸不活性化プロセスとを含み、それぞれのプロセスが第１および第２の温度依存の反応速度を有し、第１の温度依存の反応速度は第２の温度依存の反応速度よりも大きく、前記材料層を熱して第１および第２の温度依存の反応速度の差を拡大させる、請求項２７から２９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、材料の製造に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用した材料の製造システムおよび製造方法に関する。
【０００２】
本願で言及されるいずれの刊行物または特許文献の全開示は、参照により組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスのようなデバイスの製造では、光を用いた材料の製造プロセスが必要である場合がよくある。ある例としては、当該プロセスは熱反応（熱プロセス）を含み、他の例としては、当該製造工程は光反応（光プロセス）を含み、さらに他の例としては、当該プロセスは熱反応と光化学反応の両方を含む。
【０００４】
製造される材料は、有機物でもありうるし、無機物でもありうる。有機材料は、様々な用途のために半導体の製造に利用される。たとえば、反射防止膜やフォトレジスト材料などである。有機材料は、また、ＯＬＥＤのような、様々なタイプの電子デバイスの活性層にも利用される。無機材料は、たとえば、断熱層あるいは中間誘電体を含む。
【０００５】
従来は、半導体製造の実用（および特定の有機材料）において、ある材料の製造工程は、ホットプレートなどの従来の手段を用いて、低温加熱（たとえば、１５０℃以下）を、比較的長い時間（たとえば、数分）行うことを含むものであった。たとえば、米国特許６，７８４，０１７号明細書に開示されているように、光ビームの利用など、有機物のための他のアニール技術が研究されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，７８４，０１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
より高い温度での、かつ、より短い時間での、有機物および無機物の製造方法が求められるようになるであろう。そして、本技術分野において現在のところ利用可能なものよりも、短い期間および高い温度での、光を利用した材料の製造を可能にするシステムおよび方法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一局面は、材料製造システムである。材料製造システムは、短波長のＬＥＤ（たとえば、λＡ＜３６５ｎｍ）と長波長のＬＥＤ（たとえば、λＢ＞４００ｎｍ）の組み合わせを含み得る。材料製造システムは、Ｐ型レイヤーの導電性を改善することによってその性能を改善するために、ＧａＮデバイス（たとえば、製造下のＧａＮのＬＥＤ）をアニールするために利用されうる。短い波長の放射は、フォトンエネルギー（すなわち、光プロセス）に依存し、温度依存の反応速度を有する光プロセスを活性化することに利用され得る。一方、長い波長の放射は、基板の温度を高めるために利用され、材料層を熱する。これによって、光プロセスの温度依存の反応速度を増加させる。
【０００９】
本開示の他の局面は、基板上に形成される材料層を製造するためのレーザ材料製造システムである。レーザ材料製造システムは、システムの軸に沿って配置されるチャックを有する。チャックは、台と台上の断熱層とを有する。断熱層は、基板を支持するように構成されている。レーザ材料製造システムは、ＬＥＤ光源アセンブリを有する。ＬＥＤ光源アセンブリは、システム軸に沿って配置され、ＬＥＤ光源アセンブリとチャックとの間の光伝導空間を規定するためにチャックから軸方向に離間される。ＬＥＤ光源アセンブリは、基板と略平行な平面上のＬＥＤ光源のアレイを備える。各ＬＥＤ光源は、光伝導領域を介してチャックに光を発する複数のＬＥＤを備える。ＬＥＤ光源アセンブリは、全体の個数がＮＬＳのＬＥＤ光源を有する。ＮＬＳは、８０≦ＮＬＳ≦８００の範囲にある。複数のＬＥＤは、第１および第２のＬＥＤからなり、それぞれは波長λＡ＜３６５と波長λＢの光を発する。なお、４００ｎｍ＜λＢ＜２μｍである。
【００１０】
本開示の他の局面は、上述のレーザ材料製造システムであって、各々のＬＥＤ光源がｍ×ｍのＬＥＤのアレイを含み、４≦ｍ≦１０である。
【００１１】
本開示の他の局面は、上述のレーザ材料製造システムであって、ＬＥＤ光源アセンブリは、全体の個数がＮＬＥＤのＬＥＤを有し、ＮＬＥＤは５０００≦ＮＬＥＤ≦５００００の範囲にある。
【００１２】
本開示の他の局面は、上述のレーザ材料製造システムであって、コントローラをさらに含む。コントローラは、複数のＬＥＤ光源に操作可能に接続され、ＬＥＤによって発せられる光の量を制御可能に構成される。
【００１３】
本開示の他の局面は、上述のレーザ材料製造システムであって、チャックが回転可能である。
【００１４】
本開示の他の局面は、上述のレーザ材料製造システムであって、ＬＥＤ光源のアレイの近傍に配置されるディフューザーをさらに備え、ディフューザーはＬＥＤからの光を分散あるいは拡散するように構成されている。
【００１５】
本開示の他の局面は、基板によって操作可能に支持される材料層の製造方法である。製造方法は、基板に略平行な平面に位置するＬＥＤ光源のアレイを有するＬＥＤ光源アセンブリの下方に基板を配置することを含む。各々のＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤを備える。複数のＬＥＤは、複数のＬＥＤ光源と材料層との間の自由空間光伝導領域を介して材料層に向けて光を発する。ＬＥＤ光源アセンブリは、全体の個数がＮＬＳの複数のＬＥＤ光源を有する。ＮＬＳは８０≦ＮＬＳ≦８００の範囲にある。複数のＬＥＤは、第１および第２のＬＥＤを含む。第１および第２のＬＥＤは、それぞれ波長λＡ＜３６５の光と波長λＢ＞４００ｎｍの光を発する。製造方法は、第１のＬＥＤを活性化して、第１のＬＥＤ光を材料層４６に照射して、第１の反応速度で材料層においてプロセスを初期化することを含む。製造方法は、第２のＬＥＤを活性化して、材料層を通って第２のＬＥＤ光を基板に照射して、熱せられた基板を形成することをさらに含む。製造方法は、プロセスが第１の反応速度よりも早い第２の反応速度を有するように熱せられた基板を利用して材料層を熱することを含む。
【００１６】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、材料層がフォトレジストを備え、フォトレジストは、フォトリソグラフィープロセスを利用して露光されたものである。
【００１７】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、第１および第２のＬＥＤを活性化している間に基板を回転することをさらに含み、当該回転は少なくとも３００ＲＰＭの回転速度を有する。
【００１８】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、材料層における第１および第２のＬＥＤ光の照度均一性の量を増加させるために、第１および第２のＬＥＤ光をディフューザーに通す。
【００１９】
本開示の他の局面は、フォトレジスト層の製造方法である。フォトレジスト層は、基板によって操作可能に支持され、温度依存の感光性を有する。製造方法は、基板に略平行な平面上のＬＥＤ光源のアレイを有するＬＥＤ光源アセンブリの下方に基板を配置することを含む。各々のＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤを含む。複数のＬＥＤは、光伝導領域を介してフォトレジスト層に向けて４００ｎｍあるいはそれよりも長い波長の光を発しうる。ＬＥＤ光源アセンブリは、全体の個数がＮＬＳのＬＥＤ光源を有する。ＮＬＳは、８０≦ＮＬＳ≦８００の範囲である。製造方法は、また、４５０℃よりも低い温度を有する熱された基板を形成するために、２秒かそれ未満の期間にフォトレジスト層を介してＬＥＤ光を基板に照射することを含む。製造方法は、フォトレジストの感光性を増加せるために、熱せられた基板を利用してフォトレジスト層を熱することをさらに含む。
【００２０】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、基板の照射中に基板を回転することをさらに含む。
【００２１】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、ＬＥＤ光をディフューザーに通して、フォトレジスト層におけるＬＥＤ光の照度の均一性の程度を改善することをさらに含む。
【００２２】
本開示の他の局面は、基板に操作可能に支持されるフォトレジスト層の製造方法である。製造方法は、フォトレジスト層のフォトリソグラフィー露光を実行することによって、フォトレジスト層のフォトレジスト特徴を形成することを含む。製造方法は、２秒以下の間、第１の波長λＡ＜３６５ｎｍを有する複数の第１のＬＥＤからの第１の光によってフォトレジスト層を照射し、フォトレジスト層を光活性化することを含む。
【００２３】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、フォトレジスト層が、温度依存の反応速度を有する。製造方法は、２秒以下の間、第２の波長λＢ＞４００ｎｍを有する複数の第２のＬＥＤからの第２の光を、フォトレジスト層を介して基板に照射して、基板を４５０℃以下の温度に熱することをさらに含む。製造方法は、基板からの熱によってフォトレジスト層を熱することによって、フォトレジスト層の温度依存の反応速度を増加させることをさらに含む。
【００２４】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、３００ＲＰＭ以上の速度で基板を回転させることをさらに含む。
【００２５】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、複数の第１のＬＥＤと第２のＬＥＤは、５，０００から５０，０００の間の第１および第２のＬＥＤの全体個数を規定する。
【００２６】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、第１の光をディフューザーに通して、ディフューザーがない場合と比較して、フォトレジスト層における第１の光の均一性をより改善させることをさらに含む。
【００２７】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、第２の光をディフューザーに通して、ディフューザーがない場合と比較して、第２の光のフォトレジスト層における均一性をより改善させることをさらに含む。
【００２８】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、基板の表面の近傍に反応ガスを供給することと、反応ガスを介して第１および第２の光を基板に照射することとをさらに含む。反応ガスはフォトレジスト層と反応する。
【００２９】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、フォトレジスト層との反応はエッチプロセスである。
【００３０】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、反応ガスは、オゾンを含む。オゾンは、酸素と反応する第１および第２の光の少なくともいずれかによって形成される。
【００３１】
本開示の他の局面は、基板に操作可能に支持される材料層の製造方法である。製造方法は、０．１秒から２秒の間の期間、第１の波長λＡ＜３６５ｎｍを有する複数の第１のＬＥＤからの第１の光によって材料を照射して、温度依存の反応速度を有する材料層の処理を初期化することを含む。
【００３２】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、第２の波長λＢ＞４００ｎｍを有する複数の第２のＬＥＤからの第２の光を、２秒以下の間、材料層を介して基板に照射して、４５０℃以下の温度に基板を熱することと、基板からの熱で材料層を熱することによって、材料層のプロセスの温度依存の反応速度を高めることとを含む。
【００３３】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、材料層は、基板に形成され、欠陥密度を有するドープ層である。プロセスは、ドープ層に捉えられた水素を放出することによって、欠陥密度を低減させることを備える。
【００３４】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、材料層は、修復されていない中間誘電体材料を備える。プロセスは、修復されていない中間誘電体材料からの揮発性成分を放出することを備える。
【００３５】
本開示の他の局面は、基板に操作可能に支持され、反応速度を有する少なくとも１つのプロセスを有する材料層の製造方法である。製造方法は、波長λＢ＞４００ｎｍを有する複数のＬＥＤからの光を、０．１秒から１０秒の範囲の時間、材料層を介して基板に照射して、２００℃から５００℃の範囲の温度に基板を熱することを含む。製造方法は、基板からの熱によって材料層を熱することによって、材料層の少なくとも１つのプロセスの温度依存の反応速度を高めることを含む。
【００３６】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、ＬＥＤの個数が、５０００から５００００の範囲である。
【００３７】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、時間が０．１秒から１秒の間である。
【００３８】
本開示の他の局面は、上述の製造方法であって、材料層がフォトレジストを備える。少なくとも１つのプロセスは、酸活性化プロセスと酸不活性化プロセスとを含む。それぞれのプロセスは第１および第２の温度依存の反応速度を有する。第１の温度依存の反応速度は第２の温度依存の反応速度よりも大きい。材料層を熱することによって第１および第２の温度依存の反応速度の差を拡大させる。
【００３９】
さらなる特徴及び利点は、詳細な説明に明記されている。また、それらの一部は詳細な説明の記載内容から当業者にとって直ちに明白となるか、詳細な説明、特許請求の範囲、添付図面を含む、ここに記載された発明を実施することによって認識される。上記の背景技術等に関する記載及び下記の詳細な説明に関する記載は、単なる例示であって、特許請求の範囲に記載されている本発明の本質及び特徴を理解するための概略または枠組みを提供するものであることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
添付図面は、さらなる理解を提供するために含まれており、本明細書の一部を構成すると共に本明細書の一部に組み込まれる。図面は、１または複数の実施形態を示しており、詳細な説明と共に種々の実施形態の原理や動作を説明する役割を担う。このように、本開示は、添付図面と共に以下に示す詳細な説明からより完全に理解されることになるであろう。
【００４１】
【図１】基板によって支持される材料層の熱アニールに関する本開示に従うＬＥＤ型材料製造システムの一例の模式図である。
【図２】図１のＬＥＤ型材料製造システムの一例の断面図である。
【図３】図２と同様の図であって、ＬＥＤ型材料製造システムの一例の断面を示す。ここでは、複数のＬＥＤ光源が異なる波長の光を発する。
【図４Ａ】同じタイプのＬＥＤのアレイから構成されるＬＥＤ光源の一例の平面図である。
【図４Ｂ】異なる波長の光を発する２つの異なるタイプのＬＥＤからＬＥＤ光源が構成される点を除いて、図４Ａと同様の図である。
【図５Ａ】ＬＥＤ光源のアレイから構成され、基板上の材料層のアニールに適したＬＥＤ光源アセンブリの平面（正面）図である。
【図５Ｂ】ＬＥＤ光源のアレイから構成され、基板上の材料層のアニールに適したＬＥＤ光源アセンブリの平面（正面）図である。
【図６】温度の逆数Ｔ−１（単位が℃であるときの温度Ｔ）に対する反応速度ＲＰ（相対ユニット）のプロット図であって、２つの異なる温度依存プロセスＰＡおよびＰＢの特徴の例を示す。
【図７】１つのＬＥＤアレイによってＬＥＤ光源が構成される点を除いて、図５Ａおよび図５Ｂと同様の図である。
【図８Ａ】図１と同様の図であって、コントロールされた環境において材料層のアニールを実行することができるプロセスチャンバーを含むＬＥＤ型材料製造システムを示す。
【図８Ｂ】図８Ａと同様の図であって、ＬＥＤ光源アセンブリと、照射される基板との間に配置されるディフューザーを含む一実施の形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以降、本開示の様々な実施形態、および、添付の図面に示される複数の例について詳述する。可能な限り、同一または類似の部分の図では、同一または類似の参照番号および参照符号が用いられる。図面には決まった縮尺がなく、当業者であれば、図面は本発明の主要な部分を説明するために簡略化されていることに気づくであろう。
【００４３】
特許請求の範囲の記載は、発明の詳細な説明に組み込まれると共にその一部を構成する。
【００４４】
いくつかの図面において、参考のために直交座標系が描かれているが、これは特定の方向および配置方向を限定するものではない。
【００４５】
図１は、ＬＥＤ型材料製造システム１０の一例の概略図である。一方、図２は、Ｘ−Ｚ平面のＬＥＤ型材料製造システム１０の断面図である。ＬＥＤ型材料製造システム１０は、システムの垂直軸Ａ１に沿って配置されるチャック２０を含む。チャック２０は、台２４と、台２４に載置される断熱層３０とを含む。基板４０は、断熱層３０に載置され、上面４２を有する。断熱層３０は、後述するように、基板４０が上から熱せられるときに、基板４０の熱を保つ役目を果たす。
【００４６】
少なくとも１つの材料の層４６が、基板４０の上面４２に載置される。以下では、層４６は、１つの層を含むか複数の層を含むかに関わらず、「材料層」４６ともいう。材料層４６を構成しうる材料の例としては、炭素原子材料層を含むポリマーなどのような有機材料や、半導体リソグラフィーの実用に利用される反射防止膜材料や、ＳｉＣＯＨなどのような半導体パッケージの実用に利用される低ｋ誘電体などが挙げられる。材料層４６の無機材料の例としては、スピンオンの二酸化ケイ素層などのような無機誘電体などが挙げられる。たとえば、材料層４６は、中間誘電体を含む。
【００４７】
ＬＥＤ型材料製造システム１０は、シリコンデバイスや化合物半導体デバイスなどのような、半導体デバイスの欠陥を修復するためにも利用されうる。たとえば、ＧａＮデバイスにおいては、ｐ型層に水素がよく捕捉される。これによって、伝導性やデバイス性能が低下する。熱および光による活性化によるアニールは、水素を放出し、ＧａＮ性能を改善するのに有効であるとみられている。このように、いくつかの例では、材料層４６は、ドープ部分やドープ領域を含む。
【００４８】
一例としては、基板４０は、たとえばシリコンウエハなどのような、半導体ウエハである。一例としては、基板４０は、１００ｍｍ（約４”）から４５０ｍｍ（約１８”）までの範囲の直径を有する。しかし、ＬＥＤ型材料製造システム１０は、半導体の製造に利用しやすいサイズの基板４０を製造するように設計されうる。
【００４９】
ＬＥＤ型材料製造システム１０は、ＬＥＤ光源アセンブリ５０を含む。ＬＥＤ光源アセンブリ５０は、システムの垂直軸に沿って配置される。ＬＥＤ光源アセンブリ５０は、軸方向において基板４０から距離Ｄ１だけ離間している。ＬＥＤ光源アセンブリ５０は、一例として、正面５２と背面５４とを有する支持部材５１を含む。正面５２は、基板４０の上面４２と向かい合う。ＬＥＤ光源アセンブリ５０は、支持部材５１によって制御可能に配置される複数のＬＥＤ光源６２のアレイ６０を含む。ＬＥＤ光源６２の各々は、ＬＥＤ光源の軸ＡＬを有する。軸ＡＬは、システムの垂直軸Ａ１と略平行である。複数のＬＥＤ光源６２は、基板４０、および、基板４０上の材料層４６に向けて光６４を発するように配置されている。一実施の形態においては、チャック２０は、システムの垂直軸Ａ１回りに回転するように構成されている。一例においては、複数のＬＥＤ光源６２は、概して、光源面６３に配置される。光源面６３は、支持部材５１の正面５２の位置あるいはその付近に配置される。複数のＬＥＤ光源６２のアレイ６０と基板４０の上面４２は、軸方向に距離Ｄ１だけ離間される。
【００５０】
一実施の形態においては、ＬＥＤ光源アセンブリ５０と基板４０の材料層４６との間の空間が、自由空間光伝導領域５６を規定する。この自由空間光伝導領域５６では、複数のＬＥＤ光源６２からの光が、光の伝導によって反射されたりブロックされたりすることなく、また光反射部材や光ブロック部材を介すことなく、材料層４６に到達する。他の例では、たとえば、光伝導部材、光反射部材、光散乱部材、光分配部材、光ブロック部材、あるいはこれらの組み合わせなどのような、少なくとも１つの光学部材（図８Ａの部材１５０を参照。）が配置されうる。
【００５１】
ＬＥＤ型材料製造システム１０は、また、複数のＬＥＤ光源６２のアレイ６０の複数のＬＥＤ光源６２に制御可能に接続されているコントローラ７０を含み、複数のＬＥＤ光源６２の動作を制御する。コントローラ７０は、随意に、システムの垂直軸Ａ１の回りのチャック２０の回転も制御する。一実施の形態においては、コントローラ７０は、パーソナルコンピュータあるいはワークステーションなどのようなコンピュータであるか、それらを含むものである。コントローラ７０は、商業的に入手可能なマイクロプロセッサのいずれかでありうるプロセッサ７２と、メモリデバイス（「メモリ」）７４と、プロセッサ７２をメモリ７４に接続するために適したバス構造とを含む。コントローラ７０は、コンピュータ読み取り可能な媒体（たとえば、メモリ７４、プロセッサ７２、あるいはその両方）に格納される命令（ソフトウェア）を介してプログラムされ得る。当該命令は、ＬＥＤ型材料製造システム １０の様々な機能をコントローラ７０に実現させ、基板４０によって支持される材料層４６のアニールを効果的なものにする。たとえば、コントローラ７０は、第１の制御信号Ｓ１によってＬＥＤアレイ６０のＬＥＤ６６の動作を制御し、第２の制御信号Ｓ２によってチャック２０の動作を制御する。
【００５２】
一実施の形態においては、ＬＥＤ型材料製造システム１０は、冷却通路８２を介して支持部材５１に流体連結される冷却流体供給装置８０を含む。冷却流体供給装置８０は、冷却用の流体８４を支持部材５１、および、支持部材５１内の冷却通路８２とに供給し、戻ってくる冷却用の流体８４を受け取り、複数のＬＥＤ光源６２によって生じる熱を取り除く。冷却用の流体８４は、蒸留水や水グリセリン混合液などのような公知の冷却用の流体でありうる。
【００５３】
図２は、複数のＬＥＤ光源６２がすべて同じ、たとえば、それぞれのＬＥＤ光源が同じ波長λの光６４を発する場合の一実施の形態を示す。
【００５４】
図３は、図２と同様のものである。しかしながら、図３は、ＬＥＤ光源６２のアレイ６０が２つのタイプのＬＥＤ光源６２、すなわち、それぞれが異なる波長λＡとλＢの光６４を発する６２Ａおよび６２Ｂの一つを含むものである。
【００５５】
一実施の形態においては、λＡは材料層４６のある効果を達成するために選択され、λＢは他の効果を達成するために選択される。たとえば、λＡは、材料層４６（たとえば、λＡが４００ｎｍのすぐ下）の光プロセスを初期化したり促進したりできるように選択される。一方、λＢは、材料層４６（たとえば、λＢ＞４００ｎｍ）を熱的に活性化させるため、あるいは、下方の基板４０を熱するために、選択される他の波長でありうる。なお、これらは、期間中は、材料層４６を熱したり、光プロセスの反応速度を高めたりする役割を果たす。
【００５６】
他の例としては、λＡは、材料層４６の周囲の雰囲気中の化学物質を光活性化できるように選択され得る。一方、λＢは、基板４０を熱し、その結果材料層４６を熱するように選択され得る。たとえば、λＡは、生成されたオゾンに適したＵＶ波長を有しうる。そして、オゾンは、熱せられた材料層４６に作用しうる。これは、たとえば、材料層４６のエッチングを促進することに利用され得る。
【００５７】
図４Ａは、ＬＥＤ光源６２の一例を示す正面図である。一実施の形態においては、ＬＥＤ光源６２は、一般的に共通の面に配置されるＬＥＤ６６のサブアレイ６６によって構成される。たとえば、ＬＥＤ光源６２は、ＬＸ＝１ｃｍで、ＬＹ＝１ｃｍの寸法を有する。各ＬＥＤ６６は、ｄＸ＝１ｍｍで、ｄＹ＝１ｍｍの寸法を有する。これによって、ＬＥＤ光源６２は、６４個のＬＥＤ６６の８×８のサブアレイを形成する。たとえば、各ＬＥＤ６６は、光６４のランバート放射を行う。ＬＥＤ６６は、その中心同士の間隔がｄＣであって、その間の間隔（たとえば、端と端の間隔）がｄＳである。
【００５８】
図４Ｂは、図４Ａと同様の図である。しかしながら、図４Ｂは、異なる波長λＡおよびλＢの光６４Ａおよび６４Ｂを発する異なるＬＥＤ６６Ａおよび６６Ｂを含むＬＥＤ光源６２の一例を示す。異なる複数のＬＥＤ光源６２Ａおよび６２Ｂの数分布は、均等（たとえば、ＬＥＤ６６Ａが５０％で、ＬＥＤ６６Ｂが５０％）である必要はない。しかしながら、それは、材料層４６の所望のアニール効果が達成できるように選択された割合またはパーセンテージでありうる。
【００５９】
図５Ａは、隙間を設けて配置された複数のＬＥＤ光源６２のアレイ６０を含むＬＥＤ光源アセンブリ５０の一例を示す平面（正面）図である。ここでは、複数のＬＥＤ光源６２は、各々、ＬＥＤ６６のサブアレイによって構成される。基板４０の輪郭は、点線で示され、たとえば３００ｍｍの半導体ウエハでありうる。たとえば、複数のＬＥＤ光源６２は、前述の例であるＬＥＤ光源６６の１ｃｍ×１ｃｍのアレイである。図５Ａの一例としてのＬＥＤ光源アセンブリ５０は、９３のＬＥＤ光源６２を含む。各ＬＥＤ光源６２は、６４個のＬＥＤ６６を有し、全体としては５千９百５２（５，９５２）個のＬＥＤ６６を有する。
【００６０】
図５Ｂは、図５Ａと同様の図であり、３００ｍｍの基板（ウエハ）４０と、各々が１ｃｍ２の複数のＬＥＤ光源６２を含むＬＥＤ光源アセンブリ５０を示す。複数のＬＥＤ光源６２は、ＬＥＤ光源アセンブリ５０が基板４０の上面４２の全体を照射するように構成されている。図５Ｂは、下記においてより詳細に説明する。
【００６１】
材料層４６の熱的な製造に関する一実施の形態においては、材料層４６を有する基板４０は、材料層４６がＬＥＤ光源アセンブリ５０の下方に位置するようにチャック２０上に配置される。ＬＥＤ光源アセンブリ５０は、材料層４６を光学的に製造するように、たとえば、光６４の照度の均一性の最適量を提供するように、構成された複数のＬＥＤ光源６２の構造を有しうる。ＬＥＤ６６からの光６４の放射が典型的なランバートであるとき、それらは材料層４６での最適な（あるいは実質的に最適な）照度分布に到達するように設計されうる。一実施の形態においては、照度均一性をより改善させるために、基板４０は、（たとえば、チャック２０を回転することによって）システムの垂直軸Ａ１の回りに回転させられる。
【００６２】
基板４０の複数の回転が所定の露光（アニール）時間に実行されるように、基板４０はチャック２０によって回転され得る。たとえば、基板４０は、少なくとも３００ＲＰＭの速度で回転する。他の例では、基板４０は、１００Ｈｚ（たとえば、６０００ＲＰＭ）の速度で回転する。たとえば、基板４０は、材料層４６とチャック２０が許可するであろう、基板４０の物理的な限界と同じ速さで回転する。図５Ａは、冷却流体供給装置８０をＬＥＤ光源アセンブリ５０の支持部材５１に流体接続する冷却通路８２の対を表示する。
【００６３】
一実施の形態においては、コントローラ７０は、複数のＬＥＤ光源６２あるいは個々のＬＥＤ６６の活性化および不活性化を制御するように構成される。ホットプレートとは異なり、ＬＥＤ６６は、即座につけたり切ったりできる。これによって、アニール時間と光６４のエネルギー量をうまくコントロールできる。
【００６４】
加えて、ＬＥＤ光源アセンブリ５０に採用される特定のＬＥＤ６６は、特定の材料層４６の製造要求を満たすように選択されうる。たとえば、ＬＥＤ６６は、材料層４６を構成する有機材料の吸光特性に基づいて選択され得る。同様に、材料層４６を構成しうるいくつかの有機材料は、熱だけに反応しうる。しかしながら、他のいくつかは、熱と光（たとえば、光化学）の両方に反応しうる。
【００６５】
ＬＥＤ６６は、狭い帯域の発光体であるため、材料層４６の製造を最適化するために、光６４の所望の波長λ（あるいは波長λＡ，λＢ・・・の組み合わせ）が選択され得る。これは、ストロボ光源の改善である。なぜなら、ストロボは、帯域が広く、その放射を材料層４６の吸光特性を満たすような狭い帯域に適合させることに向いていないからである。
【００６６】
たとえば、材料層４６は、熱による製造および光による製造の組み合わせを求め得る。光による製造は、４００ｎｍ未満の波長λＡを有する光６４の放射によって実現される。光による製造の一例は、ＵＶ修復に関係する光反応である。たとえば、光による製造は、修復されていない材料（たとえば、中間誘電体）からの揮発性化合物の放出を備える。
【００６７】
しかしながら、４００ｎｍ未満の波長を有するＬＥＤ６６は、比較的低い出力を有する傾向がある。たとえば、ＬＥＤ光源アセンブリ５０は、光による製造を初期化するための、４００ｎｍ未満の波長λＡの光６４Ａを発するいくつかのＬＥＤ６６（たとえば、ＬＥＤ６６Ａ）と、熱活性化のための４００ｎｍより長い波長λＢの光６４Ｂを発するいくつかのＬＥＤ（たとえば、ＬＥＤ６６Ｂ）を有する前述したＬＥＤ６６Ａおよび６６Ｂを含みうる。ＬＥＤ６６によって到達し得る熱による製造時間の定数は、ホットプレートによって達成されるものよりもかなり短いものである。これによって熱収支と修復状況とを改善し、このことは半導体製造に有益なものとなる。
【００６８】
一例としては、各ＬＥＤ光源６２は、図３および図４Ａに示されるように、全ての同じタイプのＬＥＤ６６（たとえば、ＬＥＤ６６ＡとＬＥＤ６６Ｂのいずれか）を含む。他の例としては、各ＬＥＤ光源６２は、図４Ｂに示されるように、ＬＥＤ６６Ａおよび６６Ｂの混合を含む。熱活性化ＬＥＤ６６Ｂのための時間ｔＢと異なるように、ＵＶ修復のＬＥＤ６６Ａの材料層４６への照射時間ｔＡの長さが、コントローラ７０によって制御されうる。
【００６９】
たとえば、材料層４６は、フォトレジストによって構成される。特定の場合には、材料層４６は、化学的増幅フォトレジストによって構成される。第２の範囲およびサブの第２の範囲のアニール時間における高温アニールが、フォトレジスト露光特性を改善するために用いられうることが知られている。例えば、２５０℃を超える温度で後露光焼成される場合、フォトレジストは、より大きな感光性を有するように製造される。
【００７０】
フォトレジスト性能が強化される原因が、本研究の目的である。しかしながら、一般的なレベルにおいては、化学的増幅フォトレジストに関しては、２つの競合するプロセスがあることが理解されている。１つのプロセスは、感光性を改善することになる酸を生成する活性化プロセス（すなわち、酸活性化プロセス）である。第２のプロセスは、酸の生成を制限する不活性化プロセスである。化学的増幅フォトレジストにおいては、フォトンが吸収されたとき、フォトレジスト内に酸性分子が生成される。この酸性分子は、フォトレジスト分子の近くに「露出」され、次に、他の酸性分子も生成する。このプロセスは、酸不活性化プロセスの休止中に停止することなく続行しうる。このように、不活性化プロセスは、２次的な酸性分子の生成が、全体的なフォトレジスト層を崩れさせたり露光させたりすることを防止する。しかしながら、不活性化プロセスは、フォトレジストの速度（露光時間）に制限もかける。
【００７１】
図６は、温度の逆数Ｔ−１に対する反応速度ＲＰ（相対ユニット）のプロット図であって、Ｔの単位は℃である。当該プロットは、材料層４６で生じうる２つの異なる温度依存プロセスＰＡおよびＰＢの特徴の例を示す。たとえば、材料層４６は、化学的増幅フォトレジストを含み、プロセスＰＡは酸活性化（あるいは酸生成）プロセスを示しうる。プロセスＰＢは、酸不活性化プロセスを示しうる。室温においては、２つのプロセスＰＡおよびＰＢは、いくぶん同等の反応速度を有する。しかしながら、高温においては、酸生成プロセスＰＡは、酸不活性プロセスＰＢよりも反応速度が速くなる。したがって、目的が材料層（フォトレジスト層）４６の感度を増加させることである場合、基板（ウエハ）４０は高い温度でアニールされ、それ故より多くの酸性分子を生成し、材料層４６中の不活性分子が低減される。
【００７２】
図６の例では、４００℃から５００℃（たとえば、４５０℃）の範囲の温度で材料層４６がアニールされる場合、プロセスＰＡおよびＰＢの反応速度ＲＰに適度な違いが生じうる。酸生成プロセスＰＡにおける反応速度ＲＰは、酸不活性化プロセスＰＢにおけるものよりも実質的に大きい。しかしながら、これらの高い温度における酸生成プロセスＰＡの反応速度ＲＰは、室温のそれよりも５０から１００倍大きい。したがって、酸性分子の安定量に達するためには、アニール時間は５０倍から１００倍減らさなければならない。従来の後露光焼成プロセスは、典型的に、６０から１２０秒の範囲の時間の間、実行されるものである。これは、４００℃から５００℃の間におけるアニール時間（継続時間）が約１から２秒にまで短縮されることを示唆している。
【００７３】
このように、本開示の一局面は、一例としての２００℃から５００℃の範囲の温度において、約０．１秒から１０秒までの範囲におけるアニール時間での材料層４６のアニールを含む。他の例としては、アニール時間は、０．１秒から２秒の範囲内である。他の例としては、アニール時間は、０．１秒から１秒である。
【００７４】
一実施の形態においては、光６４は、高いエネルギーのフォトンがフォトレジストの像記録特性に悪影響を及ぼさないように、４００ｎｍより長い波長を有する。ＵＶ活性化に関しては、たとえば、４００ｎｍよりも短い（たとえば、３６５ｎｍ以下の）１または複数の波長が採用されうる。それに対して、熱活性化に関しては、４００ｎｍよりも長い１または複数の波長が採用されうる。
【００７５】
フォトレジストが露光されてフォトレジストパターンが形成されるとき、フォトレジストパターンの輪郭線はある一定の粗さを有している。これは、「輪郭線粗さ」と言われる。輪郭線粗さは、露光されたフォトレジストの高温アニール（すなわち、その後半は焼成プレートの使用が示唆される後露光焼成と同様の後露光アニール）を実行することによって劇的に低減することができる。輪郭線粗さは、流れ始めるポイントまでフォトレジストの温度を高めることによって、低減され得る。しかしながら、当該プロセスは、輪郭線自体を、流れさせたり、あるいは品質を劣化させないことが必要である。
【００７６】
輪郭線粗さの低減は、フォトレジスト感度に関して、上述したように、２つの競合するプロセスを有するものと考えられる。そのため、図６のグラフが適用され、そこでは、酸生成プロセスＰＡが、輪郭粗さが低減するプロセスの反応速度であって、酸不活性化プロセスＰＢが線自身が劣化するプロセスである。これらのプロセスＰＡおよびＰＢの各々は、温度Ｔの関数である、対応する反応速度ＲＰ（たとえば、ＲＰＡおよびＲＰＢ）を有する。温度Ｔを増加させたり、アニール時間を短くさせたりすることによって、実質的に線そのものを劣化させることなく輪郭粗さを低減しうる。
【００７７】
このように、フォトレジスト感度および輪郭粗さに関する上述の２つの例は、材料層４６が、温度の関数としての異なる反応速度を有する２つの競合するプロセスを有するときに、ＬＥＤ光源アセンブリ５０が、任意の材料層４６における温度に対する時間のバランスを調整することによって、どのようにして材料層４６のアニールを実行するために利用されうるのかを示す。
【００７８】
基板４０がシリコン（たとえば、シリコンウエハ）から作られており、アニール時間が１００ミリ秒を超えている場合の一例としては、シリコンの熱伝導性は、シリコンウエハ全体が光６４によって温められることを保証する。特に、アニール時間は１００ミリ秒であり、シリコンの熱拡散距離は約１ｍｍであり、これは典型的なシリコンウエハの厚みよりも大きい。したがって、ウエハは、熱的に均一になり、材料層４６を均一的に熱するように利用されうる。特に、材料層４６において発生する１つまたは複数の温度依存の熱プロセスを強化させるために利用されうる。材料層４６か基板（シリコンウエハ）４０のいずれかに吸収される光に関しては、波長λＡが約４００ｎｍと２ミクロンの間の範囲であることが好ましい。このような実用においては、ウエハの全体を温めるのに必要なエネルギーの量が決定されうる。
【００７９】
シリコンの熱容量は、約０．７ジュール／（ｇｍ−℃）である。厚みが７５０ミクロンの３００ｍｍウエハの温度を１秒間で１００℃上げるには、ウエハが８．５ＫＪのエネルギー（１２ジュール／ｃｍ２）を吸収する必要がある。ＬＥＤ光源アセンブリ５０は、たとえば、１ｍｍ×１ｍｍのパッケージから５００ｍＷと１０００ｍＷの間ぐらいのエネルギーを放射するＬＥＤ６６を利用することによって、この量のエネルギーを供給することができる。そのようなＬＥＤ６６は、たとえば、日本の日亜会社あるいはノースカロライナのＤｏｒｈａｍのＣｒｅｅ，Ｉｎｃから購入可能である。
【００８０】
図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、ＬＥＤ光源６２の一例は、ＬＥＤ６６の８×８アレイによって構成される。それぞれのＬＥＤ６６は、１ｃｍ×１ｃｍのパッケージである。ＬＥＤ６６は、冷却を促進するのに好ましい間隔をあけて配置される。このため、そのようなＬＥＤ光源６２の一例は、１ｃｍ２パッケージ内において３２〜６４ワットの間の放射能力を有する。１秒の間に、ＬＥＤ光源６２は出力３２〜６４ジュール／ｃｍ２を発することができる。これは、一例としての３００ｍｍシリコンウエハを、１００℃上げるための要求を超えている。シリコンの熱伝導性は、材料層４６のアニールの温度均一性を改善する役割を果たす。
【００８１】
そのため、一例において、図５ＡのＬＥＤ光源アセンブリ５０は、１秒以下のオーダーのアニール時間内に、１００ｍｍ（〜４”）基板（シリコンウエハ）４０を数百℃にまで温めることに利用されうる。一実施の形態においては、ＬＥＤ光源６２は、ＬＥＤ６６のｍ×ｍアレイによって構成される。そして、一例としてのｍは、４から１０の範囲内にある。他の例としてのｍは、６から８の範囲内にある。一例としての図５ａのＬＥＤ光源アセンブリ５０は、９５個のＬＥＤ光源６２を有する。ＬＥＤ光源６２の各々は、６４個のＬＥＤ６６（すなわち、ｍ＝８）を含み、一例としてのＬＥＤ光源アセンブリ５０は、約６０００個のＬＥＤ６６、正確には６０８０個のＬＥＤ６６を有している。他の例においては、ＬＥＤ光源６２は、長方形または線形配列のＬＥＤ６６のｎ×ｍアレイによって構成される。ここで、ｎは１以上であって、ｍは２から１０の範囲内にある。
【００８２】
図５Ｂは、図５Ａと同様の図であって、３００ｍｍ基板（ウエハ）４０およびＬＥＤ光源アセンブリ５０の一例とを示す。ここでは、１ｃｍ２のＬＥＤ光源６２が基板４０をカバーする。３００ｍｍの基板（ウエハ）４０の面積は、約７０６ｃｍ２である。このエリアをカバーする１平方ｃｍの使用は約１０％程度余計にエリアをカバーする必要があり、これによって７７８個のＬＥＤ光源６２が必要になる。各ＬＥＤ光源６２が６４個のＬＥＤ６６を含む場合（すなわち、ｍ＝８のとき）、ＬＥＤ光源アセンブリ５０は約４８０００個のＬＥＤ６６を有する（たとえば、７５０×６４）。
【００８３】
そのため、半径Ｒを有する基板（ウエハ）４０に関しては、ＬＥＤ光源アセンブリ５０に必要とされる１ｃｍ２のＬＥＤ光源６２の個数ＮＬＳは、ＮＬＳ＝（１．１）・π・Ｒ２（Ｒの単位はｃｍ）という式に近似される。任意値ｍにおけるＬＥＤ６６の個数ＮＬＥＤは、ＮＬＥＤ＝ＮＴ・ｍ２で与えられる。そのため、１００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲の基板４０に関しては、個数ＮＬＳは、約８０から約８００の範囲にありうる。ＬＥＤ６６の個数ＮＬＥＤは、約５０００から５００００の範囲にありうる。
【００８４】
いくつかのフォトレジストの実用においては、フォトレジストの温度は室温からプロセス温度（すなわち、後露光焼成温度）まで上昇させられる。例として、プロセス温度が４００℃であって、これがシリコン基板４０を加熱することによって達成される場合、基板４０は約５０ジュール／ｃｍ２のエネルギーを吸収する必要がある。ＬＥＤ光源アセンブリ５０は、１秒未満のうちにこのエネルギーを提供しうる。
【００８５】
図７は、図５Ａおよび図５Ｂと同様であって、ＬＥＤ光源アセンブリ５０が、各々がＬＥＤ６６のアレイによって構成されている複数のＬＥＤ光源６２の複数のアレイ６０というよりもＬＥＤ６６のアレイを含む場合の一実施の形態を示す。ＬＥＤ６６のアレイは、単一の大型ＬＥＤ光源６２として考えられうる。ＬＥＤ光源アセンブリ５０のこのような特定の実施の形態は、ＬＥＤ６６の配置に関してより融通がきくものであって、その結果、材料層４６に伝導される光６４をより均一なものへと導きうる。ＬＥＤ６６のアレイは、異なる波長を発するＬＥＤ６６によって構成されうる。
【００８６】
典型的な個々のＬＥＤ６６は、１ｍｍ×１ｍｍの寸法を有する。たとえば、ＬＥＤ６６は、約２００マイクロ（図４Ａを参照。）の隙間距離ｄＳ（すなわち、端部と端部との間隔）によって隔離されている。大きな隙間距離ｄＳが採用されるほど、ＬＥＤ６６の寸法よりも大きな隙間距離が基板４０の上面４２あるいは材料層４６における低い照度均一性を導きやすくなる。任意のＬＥＤ６６からの光６４の放射はランバートに非常に似ている。均一性の理由から、材料層４６においてＬＥＤ６６からのランバート放射を隣からの放射に重ならせることが要求される。
【００８７】
たとえば、この重なりは、１／ｅの強度ポイントぐらいにおいて生じうる。近接するＬＥＤ６６の強度の重なりの状態は、ＬＥＤ６６と、基板４０の上面４２あるいは基板４０上の材料層４６との間の最小の軸方向距離Ｄ１を決定する。たとえば、軸方向の距離Ｄ１は、ＬＥＤ６６間の中心から中心までの距離ｄＣに略等しい。２００マイクロの隙間間隔ｄＳを有する１ｍｍ平方のＬＥＤ６６に関して、軸方向距離Ｄ１≒１．２ｍｍ＝ｄＣである。隙間を大きくするほど、照度均一性を改善しうるが、材料層４６における強度の低下を招きうる。これは、ピークアニール温度も低下させる。なお、光（照度）６４の均一性は、アニール中の基板４０の回転、ディフューザーの使用（図８Ｂを参照、）、あるいはこれらの手法の組み合わせによっても、改善しうる。
【００８８】
上述の例においては、ＬＥＤ光源６２のＬＥＤ６６の中心から中心の距離ｄＣは約１．２ｍｍである。各々のＬＥＤの面積は、約１．４４ｍｍ２である。そのような例において、半径Ｒの基板４０のＬＥＤ６６の個数ＮＬＥＤは、基板４０の面積（単位はｍｍ２）を１．４４で除することによって近似される。
【００８９】
図８Ａは、図１と同様の図であって、ＬＥＤ型材料製造システム１０が、内部１０２を有するプロセスチャンバー１００を含む場合の一実施の形態を示す。ＬＥＤ光源アセンブリ５０およびチャック２０は、プロセスチャンバー１００の内部１０２に配置される。このようなＬＥＤ型材料製造システム１０の構成は、プロセスチャンバー１００の内部１０２に形成される制御環境にて実行されるＬＥＤ光源アセンブリ５０を使用することによる材料層４６の熱アニールを実現する。たとえば、プロセスチャンバー１００の内部１０２は、１種類の不活性ガス（あるいは複数種類のガス）あるいは１種類のプロセスガス（あるいは複数種類のガス）を含みうる。
【００９０】
このため、上述したように、波長λＡは、材料層４６の雰囲気中のガスを光活性できるように選択されうる。波長λＢは、基板４０を加熱し、それによって材料層４６を加熱するように選択されうる。たとえば、λＡは、酸素からオゾンを製造するために適したＵＶ波長を有する。そして、オゾンは、温められた材料層４６に作用しうる。このことは、たとえば、材料層４６のエッチングを改善するために利用される。
【００９１】
図８Ｂは、図８Ａと同様の図であって、ＬＥＤ光源アセンブリ５０と基板４０との間に配置されたディフューザー１５０を含む一実施の形態を示す。ディフューザー１５０は、複数のＬＥＤ光源６２からの光６４を分配あるいは拡散し、拡散あるいは分配された光６４Ｓを形成する。このように、ディフューザー１５０は、基板４０の上面４２、あるいはその上に配置された材料層４６において、光６４を均一化する役割を果たす。
【００９２】
当業者には明白であるが、添付の特許請求の範囲に記載される本開示の精神および範囲を逸脱することなく、ここに記述される本開示の好ましい実施形態に対して様々な修正を加えることができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびその均等範囲内において本開示の修正および変更を包含する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【外国語明細書】
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1.Abstract
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2.Representative Drawing
Fig.1
Fig.1
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Fig.2
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Fig.3
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Fig.4A
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Fig.4B
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Fig.5A
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Fig.5B
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Fig.6
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Fig.7
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Fig.8A
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Fig.8B
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