(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置された薄い金属層を処理する方法において、
（ａ）前記金属層の少なくとも一部に、少なくとも１つのビームレット及び少なくとも１つの影領域を含む強度パターンを有する第１の放射ビームパルスを照射するステップであって、
前記少なくとも１つのビームレットの各々は前記少なくとも１つの影領域と隣接しており、
該照射によって、前記少なくとも１つのビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域はその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記少なくとも１つの影領域のそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々が少なくとも１つの隣接する融解領域と隣接することになり、
前記金属層は、少なくとも１つの金属層ストリップを具え、
各金属層ストリップはそれぞれの所定の輪郭を有し、
前記第１の放射ビームパルスの強度パターンが多数のドット状影領域の少なくとも１つの列を有し、
前記ドット状影領域の各列が、それぞれの前記所定の輪郭に適合して、前記少なくとも１つの金属層ストリップのそれぞれに重なるように照射する、ステップと、
（ｂ）前記第１の放射ビームパルスを照射した前記金属層の少なくとも一部の各融解領域を再凝固させるステップであって、各融解領域の再凝固中、粒子が、各融解領域において、前記少なくとも１つの隣接する少なくとも部分的に融解しない領域の各々から成長する、ステップと、
（ｃ）前記金属層の少なくとも一部に、前記第１の照射ビームパルスと同一の強度パターンを有し、且つ、前記少なくとも１つのビームレット及び前記少なくとも１つの影領域を前記金属層の少なくとも一部に対してシフトした強度パターンを有する第２の放射ビームパルスを照射するステップであって、
該照射によって、前記少なくとも１つのシフトされたビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域はその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記少なくとも１つの影領域のそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々が少なくとも１つの融解領域と隣接することとなる、照射ステップと、
（ｄ）前記第２の放射ビームパルスを照射した前記金属層の少なくとも一部の各融解領域を再凝固させるステップであって、各融解領域の再凝固中、粒子が、各融解領域において、前記少なくとも１つの隣接する少なくとも部分的に融解しない領域の各々から成長する、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々の所望の粒子構造が、それぞれの粒界によって分離された複数の単一粒子領域を含み、各々の粒界が、前記金属層ストリップに対して、該粒界の場所において直交していることを特徴とする方法。
【請求項３】
基板上に配置された薄い金属層を処理する方法において、
（ａ）前記金属層の少なくとも一部に、少なくとも１つのビームレット及び少なくとも１つの影領域を含む強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射するステップであって、
前記少なくとも１つのビームレットの各々は前記少なくとも１つの影領域と隣接しており、
該照射によって、前記少なくとも１つのビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域はその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記少なくとも１つの影領域のそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々が少なくとも１つの隣接する融解領域と隣接することになり、
前記金属層は、少なくとも１つの金属層ストリップを具え、
各金属層ストリップはそれぞれの所定の輪郭を有し、
前記第１放射ビームパルスの強度パターンが、少なくとも１つのストライプ状影領域を有し、
前記ストライプ状影領域の各々が、それぞれの前記所定の輪郭に適合して、前記少なくとも１つの金属層ストリップのそれぞれに重なるように照射する、ステップと、
（ｂ）前記第１放射ビームパルスを照射した前記金属層の少なくとも一部の各融解領域を再凝固させるステップであって、各融解領域の再凝固中、粒子が、各融解領域において、前記少なくとも１つの隣接する少なくとも部分的に融解しない領域の各々から成長する、ステップと、
（ｃ）前記金属層の少なくとも一部に、前記第１の照射ビームパルスと同一の強度パターンを有し、且つ、前記少なくとも１つのビームレット及び前記少なくとも１つの影領域を前記金属層の少なくとも一部に対して最大接触粒子成長距離未満の距離だけシフトした強度パターンを有する第２の放射ビームパルスを照射するステップであって、
前記少なくとも１つのシフトされたビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記少なくとも１つの影領域のそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々が少なくとも１つの融解領域と隣接することになる、ステップと、
（ｄ）前記第２の放射ビームパルスを照射した前記金属層の少なくとも一部の各融解領域を再凝固させるステップであって、各融解領域の再凝固中、粒子が、各融解領域において、前記少なくとも１つの隣接する少なくとも部分的に融解しない領域の各々から成長する、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
基板上に配置された薄い金属層を処理する方法において、
（ａ）前記金属層の少なくとも一部に、
複数の一定間隔で配置された直線状のストライプ状影領域と、
複数の一定間隔で配置された直線状のストライプ状ビームレットとを含み、
前記ビームレットの各々をそれぞれの隣接する影領域間に隣接して位置する強度パターンを有する第１の放射ビームパルスを照射するステップであって、
該照射によって、前記ビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記影領域のそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々がそれぞれの隣の融解領域と隣接することになり、
各ストライプ状影領域は各ストライプ状ビームレットよりも小さい幅を有する、ステップと、
（ｂ）前記第１の放射ビームパルスの照射後に、前記金属層の少なくとも一部の各融解領域を再凝固させるステップであって、各融解領域の再凝固中、粒子が、該融解領域中に、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向に成長し、複数の第１の粒界のそれぞれに沿って互いに接触する、ステップと、
（ｃ）前記金属層の少なくとも一部に、前記第１の放射ビームパルスと同じ強度パターンを有し、且つ、前記影領域及びビームレットを、前記金属層の少なくとも一部に対して、前記ビームレット及び前記ストライプ状影領域の長辺に対して直交方向に、少なくとも前記強度パターンの影領域の幅に等しい距離だけシフトした強度パターンを有する第２の放射ビームパルスを照射するステップであって、
照射によって、前記ビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記影領域のそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々がそれぞれの隣の融解領域と隣接することになる、ステップと、
（ｄ）前記第２放射ビームパルスの照射後に、前記金属層の少なくとも一部の各融解領域を再凝固させるステップであって、
各融解領域の再凝固中、それぞれの単一粒子が、該融解領域中に、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向に成長し、複数の第２の粒界のそれぞれに沿って互いに接触し、
前記第２の放射ビームパルスの照射後の各融解領域の再凝固の完了時に、前記金属層の少なくとも一部が、それぞれの隣接する第２の粒界間に延在し、前記第２の粒界間に対して直交している横粒界を有する比較的長い単一粒子を含む粒子構造を有する、ステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１，３又は４に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスの各々をレーザビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスの各々をエキシマレーザビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１，３又は４に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスの各々を電子ビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１，３又は４に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスの各々をイオンビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項５に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスのそれぞれの強度パターンを、各々、該第１及び第２の放射ビームパルスが通過するマスクによって規定し、前記金属層を有する基板をシフトすることによって、前記第２の放射ビームパルスの強度パターンの影領域及びビームレットを、前記金属層の一部に対してシフトすることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスのそれぞれの強度パターンを、各々、該第１及び第２の放射ビームパルスが通過するマスクによって規定し、前記マスクをシフトすることによって、前記第２の放射ビームパルスの強度パターンの影領域及びビームレットを、前記金属層の一部に対してシフトすることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の方法において、前記マスクを投影マスクとすることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載の方法において、前記マスクを近接マスクとすることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項９又は１０に記載の方法において、前記マスクを接触マスクとすることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項４に記載の方法において、
（ａ）前記第２の放射ビームパルスの照射に続く前記金属層の少なくとも一部の融解領域の再凝固後、前記基板上の金属層を、前記第２の粒界に対して９０°回転させるステップと、
（ｂ）前記金属層の少なくとも一部に、
複数の一定間隔で配置された直線状のストライプ状影領域と、
複数の一定間隔で配置された直線状のストライプ状ビームレットと、
を含み、
前記ビームレットの各々をそれぞれの隣接する影領域間に隣接して位置し、
前記影領域及びビームレットの各々が前記第２の粒界に対して直交している強度パターンを有する第３の放射ビームパルスを照射するステップであって、
照射によって、前記ビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記影領域のそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々がそれぞれの隣の融解領域と隣接することになり、
各ストライプ状影領域は各ストライプ状ビームレットよりも小さい幅を有するステップと、
（ｃ）前記第３の放射ビームパルスの照射後に、前記金属層の少なくとも一部の各融解領域を再凝固させるステップであって、
各融解領域の再凝固中、異なった単一粒子が、各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、
各融解領域において、それぞれの単一粒子が、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向に成長し、複数の第３の粒界のそれぞれに沿って互いに接触し、前記接触する単一粒子の各々が、前記第３の粒界と平行方向に、隣接する第２の粒界間の距離に等しい寸法を有する、ステップと、
（ｄ）前記金属層の少なくとも一部に、前記第３の放射ビームパルスと同じ強度パターンを有し、前記影領域及びビームレットを、前記金属層の少なくとも一部に対して、前記第３の粒界に対して直交方向に、前記強度パターンの影領域の幅に少なくとも等しい距離だけシフトした強度パターンを有する第４の放射ビームパルスを照射するステップであって、
照射によって、前記シフトしたビームレットが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記シフトした影領域が重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々がそれぞれの隣の融解領域に隣接することになる、ステップと、
（ｅ）前記金属層の少なくとも一部の各融解領域を、前記第４放射ビームパルスの照射後に再凝固させるステップであって、
各融解領域の再凝固中、それぞれの単一粒子が、各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、
前記融解領域の各々において、それぞれの単一粒子が、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向に成長し、複数の第４の粒界のそれぞれに互いに接触し、
前記融解領域の再凝固の完了時に、前記金属層の少なくとも一部は、それぞれの行及び列における長方形形状の単一粒子領域のアレイを含む粒子構造を有し、各々の長方形形状の単一粒子領域が、２つの対面する側において、隣接する第２の粒界間の距離に等しい寸法を有し、
他の２つの対面する側において、隣接する第４の粒界間の距離に等しい寸法を有する、ステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
基板上に配置された薄い金属層を処理する方法であって、前記金属層が、マンハッタンジオメトリに適合する所定の輪郭を各々が有する少なくとも１つの金属層ストリップを有する、方法において、
（ａ）前記少なくとも１つの金属層ストリップに、前記少なくとも１つの金属層ストリップにそれぞれの前記所定の輪郭に沿って一定間隔で垂直に重なる複数の直線状のストライプ状影領域と、前記影領域が重ならない前記少なくとも１つの金属層ストリップのすべての領域に重なるビームレットとを含む強度パターンを有する第１の放射ビームパルスを照射するステップであって、
照射によって、前記ビームレットが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記影領域のそれぞれが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々がそれぞれの隣の融解領域に隣接することになる、ステップと、
（ｂ）前記第１の放射ビームパルスの照射後、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各融解領域を再凝固させるステップであって、
各融解領域の再凝固中、異なった単一粒子が、前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々から各々の隣接する融解領域中に成長し、
各融解領域において、それぞれの単一粒子が、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から互いに反対方向に成長し、複数の第１の粒界のそれぞれに互いに接触する、ステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つの金属層に、前記第１放射ビームパルスと同じ強度パターンを有し、且つ前記影領域及びビームレットを、前記影領域が前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々に沿って、前記強度パターンの影領域の幅よりも大きく、シフトされた影領域が前記第１の粒界と重なる距離未満の距離だけシフトした強度パターンを有する第２の放射ビームパルスを照射するステップであって、
照射によって、前記シフトしたビームレットが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域がその厚さ全体に亘って通じて融解することになり、且つ、
前記シフトした影領域のそれぞれが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々がそれぞれの隣の融解領域に隣接することになる、ステップと、
（ｄ）前記第２の放射ビームパルスの照射後、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各融解領域を再凝固させるステップであって、
各融解領域の再凝固中、それぞれの単一粒子が、各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、
各融解領域において、それぞれの単一粒子が、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向に成長し、複数の第２の粒界のそれぞれに互いに接触し、
前記第２の放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々が、それぞれの隣接する第２の粒界間に延在する単一粒子領域を含む粒子構造を有し、
各第２の粒界が、前記少なくとも１つの金属層ストリップのそれぞれに対して、該第２の粒界の場所にて直交している、ステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
薄い金属層を処理する方法であって、前記金属層が、少なくとも１つの区分と、マンハッタンジオメトリに適合するそれぞれの所定の輪郭とを有する少なくとも１つの金属層ストリップを含む、方法において、
（ａ）前記少なくとも１つの金属層ストリップに、
複数の一定間隔で配置された直線状のストライプ状影領域と、
複数の一定間隔で配置された直線状のストライプ状ビームレットとを含み、
前記ビームレットの各々をそれぞれの隣の影領域間に隣接して配置した強度パターンを有する第１の放射ビームパルスを照射するステップであって、
前記少なくとも１つの金属層ストリップの各区分を、前記ストライプ状影領域の長辺に対して斜めに向け、
該照射によって、前記ビームレットのそれぞれが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記影領域のそれぞれが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々が、それぞれの隣の融解領域に隣接することになる、ステップと、
（ｂ）前記第１の放射ビームパルスの照射後、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各融解領域を再凝固させるステップにおいて、
各融解領域の再凝固中、異なった単一粒子が、各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、
各融解領域において、それぞれの単一粒子が、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向に成長し、複数の第１の粒界のそれぞれに互いに接触し、
前記第１の粒界の各々が、該第１の粒界の位置にて、前記少なくとも１つの金属層ストリップのそれぞれに対して直交している、ステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つの金属層ストリップに、前記第１放射ビームパルスと同じ強度パターンを有し、前記ストライプ状影領域の長いエッジを、前記少なくとも１つの金属層ストリップに対して、前記第１放射ビームパルスの強度パターンの影領域及びビームレットに対して直交方向に、前記強度パターンの影領域の幅より大きく、シフトした影領域が前記第１の粒界に重なる距離未満の距離だけシフトした強度パターンを有する第２の放射ビームパルスを照射するステップであって、
該照射によって、前記シフトしたビームレットのそれぞれが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記シフトした影領域のそれぞれが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々が、それぞれの隣の融解領域に隣接することになる、ステップと、
（ｄ）前記第２放射ビームパルスの照射後、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各融解領域を再凝固させるステップであって、
各融解領域の再凝固中、それぞれの単一粒子が、各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、
各融解領域において、それぞれの単一粒子が、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向に成長し、複数の第２の粒界のそれぞれに互いに接触し、
各第２の粒界が、前記少なくとも１つの金属層ストリップのそれぞれに対して、該第２の粒界の場所にて直交しており、
前記第２の放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々が、それぞれの隣接する第２の粒界間に延在する単一粒子領域を含む粒子構造を有する、ステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスをレーザビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５又は１６に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスをエキシマレーザビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１５又は１６に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスを電子ビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１５又は１６に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスをイオンビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１５又は１６に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスをレーザビームパルスとし、前記第１及び第２放射のビームパルスの強度パターンを、前記第１及び第２放射のビームパルスが通過するマスクによって規定し、前記少なくとも１つの金属層ストリップを有する基板をシフトすることによって、前記第２の放射ビームパルスの強度パターンを、前記少なくとも１つの金属層ストリップに対してシフトすることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１５又は１６に記載の方法において、前記第１及び第２の放射ビームパルスをレーザビームパルスとし、前記第１及び第２の放射ビームパルスの強度パターンを、前記第１及び第２の放射ビームパルスが通過するマスクによって規定し、前記マスクをシフトすることによって、前記第２の放射ビームパルスの強度パターンを、前記少なくとも１つの金属層ストリップに対してシフトすることを特徴とする方法。
【請求項２３】
基板上に配置された薄い金属層を処理する方法において、
（ａ）前記金属層の少なくとも一部に、所定の輪郭を有するストライプ状ビームレットと、前記金属層の少なくとも一部における前記ビームレットが重ならないすべての領域に重なる影領域とを含む強度パターンを有する放射ビームパルスを照射するステップであって、
該照射によって、前記ビームレットが重なる前記金属層の少なくとも一部の領域がその厚さ全体に亘って融解して前記所定の輪郭を有する融解領域を形成し、且つ、
前記金属層の少なくとも一部における前記影領域が重なる各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
前記融解領域が、前記融解領域の第１及び第２の対面するエッジに沿って前記融解領域に隣接する融解しない領域によって取り囲まれる、ステップと、
（ｂ）前記放射ビームパルスの照射後に、前記融解領域を再凝固させ、前記所定の輪郭を有する再凝固領域を形成するステップであって、
前記融解領域が再凝固し、前記再凝固領域を形成している間、粒子の第１及び第２の行が、前記融解領域の第１及び第２の対面するエッジから、各々、互いに反対方向に成長する、ステップと、
（ｃ）前記融解領域が完全に再凝固した後、前記金属層をパターン化し、前記再凝固領域における粒子の第１及び第２の行のうち一方における所定の輪郭を有するストリップ状領域から形成された少なくとも１つの比較的狭い金属層ストリップを形成するステップであって、
前記金属層ストリップが、前記所定の輪郭と、それぞれの粒界によって分離された単一粒子領域とを有し、各粒界が、前記金属層ストリップに対して、該粒界の場所にて９０°の角度をなす、ステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記融解領域の再凝固中、前記粒子の第１及び第２の行が、前記再凝固領域を通って中心に延在すると共に前記所定の輪郭を有する粒界に沿って互いに接するまで、互いに反対方向に成長することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法において、前記放射ビームパルスをレーザビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、前記放射ビームパルスをエキシマレーザビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２３に記載の方法において、前記放射ビームパルスを電子ビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２３に記載の方法において、前記放射ビームパルスをイオンビームパルスとしたことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２３に記載の方法において、前記放射ビームパルスの強度パターンを、前記放射ビームパルスが通過するマスクによって規定することを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法において、前記マスクを投影マスクとしたことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の方法において、前記マスクを近接マスクとしたことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２９に記載の方法において、前記マスクを接触マスクとしたことを特徴とする方法。
【請求項３３】
基板上に配置された薄い金属層を処理する方法において、
（ａ）処理目的のため、前記金属層の少なくとも一部を、既定の幅を有する複数の列に分割するステップと、
（ｂ）第１の通過にて、第１列を、既定のパルス反復度を有するパルス放射ビームで照射するステップであって、前記パルス放射ビームの射出の位置を過ぎた後に、前記金属層を有する基板を既定の並進速度で並進させ、前記パルス放射ビームによって、前記第１列の長さに対応する第１照射経路に沿って、前記第１列の長さ全体を走査するようにし、
前記パルス放射ビームの各パルスが、複数の影領域及び複数のビームレットを含む強度パターンを有し、
前記パルス放射ビームの各パルスの強度パターンが、少なくとも前記列の既定の幅と等しい幅を有し、
前記パルス照射ビームの各パルス中、前記ビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記影領域のそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
各々の少なくとも部分的に融解しない領域がそれぞれの隣の融解領域と隣接することになり、
前記金属層の既定の並進速度と、前記パルス放射ビームの既定のパルス反復度とを、前記パルス放射ビームの前のパルスを照射された前記金属層の少なくとも一部の前の部分における融解領域が、前記前の部分に部分的に重なる次の部分が前記パルス放射ビームの次のパルスを照射される前に完全に再凝固するように選択する、ステップと、
（ｃ）前記金属層を有する基板を、所定の距離だけ、前記列に対して直交方向にシフトし、これによって、前記パルス照射ビームの各パルスの強度パターンの影領域及びビームレットを前記金属層の少なくとも一部に対してシフトするステップと、
（ｄ）次の通過にて、前記第１列を、前記既定のパルス反復度及びシフトした放射ビームパルス強度パターンを有するパルス放射ビームで照射するステップであって、前記パルス放射ビームの射出の位置を過ぎた後に、既定の並進速度にて前記金属層を有する基板を並進させ、前記パルス放射ビームが前記第１列の長さ全体を次の通過において前記第１列の長さに対応する次の照射経路に沿って走査するようにし、
前記パルス照射ビームの各パルス中、前記ビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域がその厚さ全体に亘って融解することになり、且つ、
前記影領域のそれぞれが重なる前記金属層の少なくとも一部の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなり、更に、
各々の少なくとも部分的に融解しない領域がそれぞれの隣の融解領域と隣接することになり、
前記金属層の既定の並進速度と、前記パルス放射ビームの既定のパルス反復度とを、前記パルス放射ビームの前のパルスを照射された前記金属層の少なくとも一部の前の部分における融解領域が、前記前の部分に部分的に重なる次の部分が前記パルス放射ビームの次のパルスを照射される前に完全に再凝固するように選択する、ステップと、
（ｅ）ステップ（ｃ）及び（ｄ）を、それぞれの粒界によって分離された複数の単一粒子領域を含み各々の粒界が前記第１照射経路に対して該粒界の場所において直交している粒子構造が前記第１列において得られるまでステップと、
（ｆ）前記金属層を有する基板を、前記金属層が前記パルス放射ビームに関し、第１の通過における前記金属層の少なくとも一部の次の列の放射に対して位置するように並進させるステップと、
（ｇ）ステップ（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）と（ｅ）を、それぞれの粒界によって分離された複数の単一粒子領域を含み各々の粒界が前記次の列の放射における照射経路に対して該粒界の場所において直交している粒子構造が前記次の列において得られるまで繰り返すステップと、
（ｈ）ステップ（ｆ）及び（ｇ）を、繰り返すステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、前記パルス放射ビームの各パルスの強度パターンが、
複数の一定間隔で配置された直線状のストライプ状影領域と、
複数の一定間隔で配置された直線状のストライプ状ビームレットと、
を有し、前記ビームレットの各々をそれぞれの隣接する影領域間に隣接して配置し、前記影領域及びビームレットが、前記金属層の少なくとも一部の列に対して平行であり、前記金属層のシフトが、前記ビームレットの各々が前記第１の通過にて前記少なくとも部分的に融解しない領域のそれぞれに重なり、前記第１に通過にて融解され、再凝固したそれぞれの隣接する粒子の列と部分的に重なる距離であることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３３に記載の方法において、前記パルス放射ビームをパルスレーザビームとすることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法において、前記パルスレーザビームをパルスエキシマレーザビームとすることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３３に記載の方法において、前記パルス放射ビームを裁断連続波レーザビームとすることを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３３に記載の方法において、前記パルス放射ビームの各々をパルス電子ビームとすることを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３３に記載の方法において、前記パルス放射ビームの各々をパルスイオンビームとすることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項１、３、４、１５、１６、２３又は３３に記載の方法において、前記金属層を、元素の金属、複合金属及び合金のうち１つによって形成することを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項１、３、４、１５、１６、２３又は３３に記載の方法において、前記金属層を、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、プラチナ及び金のうち１つによって形成することを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項１、３、４、１５、１６、２３又は３３に記載の方法において、前記金属層を、拡散バリア層を有する基板上に配置することを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項１、３、４、１５、１６、２３又は３３に記載の方法において、前記金属層を、二酸化シリコン、タンタル及びタンタル化合物のうちの１つから形成された拡散バリア層を有する基板上に形成することを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項１又は３に記載の方法において、前記金属層の少なくとも一部を複数の区分に再分割し、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）を一緒に、前記区分の各々において、一度に一区分、実行することを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、前記金属層の少なくとも一部を隣接する区分に再分し、前記区分の連続的な隣接するものにおいて、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）を一緒に、一度に一区分実行し、ステップ（ａ）及び（ｃ）の照射が、各々、前の隣接する区分に所定の面積だけ重なることを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項１又は３に記載の方法において、前記金属層の少なくとも一部を複数の区分に再分割し、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）を、一度に一区分、前記区分の各々において一度に１ステップ、別々に実行することを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４５に記載の方法において、前記金属層の少なくとも一部を隣接する区分に再分割し、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）を一緒に、前記区分の連続的な隣接するものにおいて、一度に一区分、実行し、ステップ（ａ）及び（ｃ）の照射が、各々、前の隣接する区分に重なることを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４に記載の方法において、前記金属層の少なくとも一部を複数の区分に再分割し、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を一緒に、前記区分の各々において、一度に一区分、実行することを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法において、前記金属層の少なくとも一部を隣接する区分に再分割し、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を、一度に一区分、前記区分の連続的な隣接するものにおいて、一度に１ステップ、別々に実行し、ステップ（ａ）及び（ｃ）の照射が、各々、前の隣接する区分に所定の面積だけ重なることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４に記載の方法において、前記金属層の少なくとも一部を複数の区分に再分割し、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を、前記区分の各々において、一度に一区分、前記区分の各々において、一度に１ステップ、別々に実行することを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法において、前記金属層の少なくとも一部を隣接する区分に再分割し、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を、一度に一区分、前記区分の連続的な隣接したものにおいて一度に１ステップ、別々に実行し、ステップ（ａ）及び（ｃ）の照射が、各々、前の隣接する区分に重なることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
優先権の主張
本願は、２０００年１０月１０日に出願された“金属フィルムの横凝固を与える処理及びシステム”という名称のジェイムズ  エス  イムの仮特許出願番号６０／２３９１９４号に基づいた優先権を主張する。
【０００２】
政府の権利の注意
本願において請求した発明は、契約Ｎ６６００１−９８−０１−８９１３の下で米国国防高等研究企画庁から資金を得て形成された。したがって、米国政府は、本発明においてある権利を有する。
【０００３】
発明の分野
本発明は、基板上の薄い金属層を処理する方法及び装置に関し、特に、予め規定された強度パターンを有するパルス放射によって融解し、前記金属層の１つ以上の領域を再度凝固して、前記金属層の再度凝固した領域における粒界の位置及び方向を制御するようにする方法及び装置に関する。
【０００４】
背景情報
半導体装置処理の分野において、集積回路装置における、金属相互接続ラインを含む特徴のサイズを減少する傾向があった。このような特徴サイズの減少により、前記集積回路装置における金属相互接続ラインは、より小さい断面積を有し、したがって、より高い電流密度を運ばなければならない。より高い電流密度を運ぶことは、このような相互接続ラインにおけるエレクトロマイグレーションの発生を増加する。したがって、エレクトロマイグレーションは、集積回路装置における、このような装置における特徴サイズがより小さくなると増加する一般的な故障メカニズムになっている。
【０００５】
エレクトロマイグレーションは、金属相互接続ラインにおいて流れる電子から金属イオンへの運動量の移動によって生じる、金属相互接続ラインの金属材料の輸送として観測される。エレクトロマイグレーションは、金属層相互接続ラインを、前記金属材料の輸送が前記相互接続ラインにおける空所又は断絶を形成する場合、故障させるおそれがある。エレクトロマイグレーションは、前記金属層相互接続ラインにおける取り除かれた金属材料が、隣接する相互接続ラインとの望ましくない電気的接触を形成するのに十分に大きい膨らみを形成するほど蓄積させるおそれもある。粒界は、取り除かれた金属イオンの移動に関するチャネルを与えるおそれがあるため、これらの故障は、電子移動が相互接続ラインの金属層における粒界と並行して起こる場合、最もしばしば起こる。
【０００６】
エレクトロマイグレーションによって生じる金属層相互接続ラインにおける故障の問題を、前記金属層相互接続ラインにおける粒子のサイズを増加して、前記金属層相互接続ラインにおける電子移動の方向に沿った合計粒界密度を減少するようにし、前記粒界の方向を制御して、前記電子移動の方向に対して大きい角度（理想的には９０°）を形成するようにして軽減することができる。
【０００７】
金属層相互接続ラインにおけるエレクトロマイグレーションの問題を軽減することに加えて、他の用途において、より高いコンダクタンスと、より高い機械的強度を有する薄い金属層に関する必要性が存在し、これを、前記粒子サイズを増加し、前記金属層における粒界の位置及び方向を制御することによって得ることができる。したがって、集積回路装置における金属層相互接続ラインを含む金属層における粒子サイズ、粒子形状、及び、粒界の位置及び方向を制御する方法及び装置に関する必要性が明らかに存在する。
【０００８】
本発明の要約
本発明によれば、基板上に配置された金属層を処理する方法において、放射強度を持たない少なくとも１つの“影領域”と、ビームの最大放射強度を有する少なくとも１つの“ビームレット”とを含む強度パターンを有する第１放射ビームパルス（例えば、エキシマレーザビームパルス）を前記金属層に照射するステップを含む方法が提供される。前記ビームレットの強度を、前記ビームレットが重なる前記金属層の各領域がその厚さ全体を通じて融解し、影領域が重なる前記金属層の各領域が少なくとも部分的に融解しないようにする。各々の融解領域は、少なくとも１つの少なくとも部分的に融解しない領域に隣接する。
【０００９】
前記第１放射ビームパルスによる照射後、前記金属層の各々の融解領域は冷却され、再凝固する。各々の融解領域の再凝固中、粒子は、各々隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から成長し、この成長は、特徴的な成長距離だけ成長した後、これらのような成長する粒子が同じ融解領域において成長する他の粒子と接触する（すなわち射出する）まで続く。その後、前記第１放射ビームパルスは、他の処理に関する前の放射ビームパルスになり、前記金属層に、前の放射ビームパルスと同じ強度パターンを有するが、その少なくとも１つのビームレット及び少なくとも１つの影領域が、前記金属層に対して、前の放射ビームパルスによる照射後の再凝固中に成長する粒子の特徴的な成長距離未満の距離だけシフトされた他の放射ビームパルスを照射する。前記金属層に前記他の放射ビームパルスを照射した場合、シフトされたビームレットが重なった前記金属層の各領域は、その厚さ全体を通じて融解し、シフトされた影領域が重なった前記金属層の各領域は、少なくとも部分的に融解しない。各融解領域は、少なくとも部分的に融解しない領域に少なくとも部分的に隣接する。
【００１０】
前記他の放射ビームパルスによる照射後、前記金属層の各々の融解領域は冷却され、再凝固する。各々の融解領域の再凝固中、粒子は、各々隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から成長し、この成長は、接触粒子成長距離だけ成長した後、これらのような成長する粒子が同じ融解領域において成長する他の粒子と接触するまで続く。その後、前記他の放射ビームパルスは、他の処理に関する前の放射ビームパルスになり、（１）前の放射ビームパルスと同じ強度パターンを有するが、少なくとも１つのビームレット及び少なくとも１つの影領域が、前記金属層に対して、前記特徴的な成長距離未満の距離だけシフトされた他の放射ビームパルスによる前記金属層の照射のステップと、（２）前記他の放射ビームによる照射後の前記金属層の各融解領域の再凝固を、必要ならば、所望の粒子構造が前記金属層において得られるまで繰り返す。
【００１１】
前記放射ビームパルスを、レーザビームパルス、電子ビームパルス、イオンビームパルス、又は他の放射ビームパルスとしてもよい。前記放射ビームパルスの強度パターンを、前記放射ビームパルスが通過するマスクによって規定し、前記強度パターンの前記金属層に関するシフトを、前記金属層を有する基板をシフトするか、前記マスクをシフトすることによって行ってもよい。
【００１２】
本発明の方法の第１の例としての実施形態によれば、前記金属層を、それぞれの予め規定された輪郭を各々有する１つ以上の金属層ストリップに予めパターン化し、第１放射ビームパルスの強度パターンは、多数の一定間隔で配置された比較的小さいドット状影領域の１つ以上の列を有し、これら影領域の各々の列は、前記１つ以上の金属層ストリップのそれぞれのセンタラインに沿ったそれぞれの領域に重なる。前記第１放射ビームパルスの強度パターンは、前記影領域が重ならない前記１つ以上の金属層ストリップのすべての領域に重なるビームレットも含む。各パルスの強度パターンは同じだが前のパルスに対してシフトさせた前記１つ以上の金属層ストリップへの放射ビームパルスの照射と、各照射後の各融解領域の再凝固との数回の反復後、所望の粒子構造が得られ、この粒子構造において、前記１つ以上の金属層ストリップの各々は、それぞれの粒界によって分離された単一粒子領域を有し、前記単一粒子領域は、前記粒界の場所において前記金属ストライプにほぼ垂直である。
【００１３】
本発明の方法の第２の例としての実施形態によれば、前記金属層を、それぞれの予め規定された輪郭を各々有する１つ以上の金属層ストリップに予めパターン化する。前記第１放射ビームパルスの強度パターンは、前記金属層ストリップのそれぞれのセンタラインに各々重なる１つ以上の比較的狭いストライプ状影領域と、前記影領域が重ならない前記１つ以上の金属層ストリップのすべての領域に重なるビームレットとを有する。前記第１パルスと同じ強度パターンを各々が有するが、前のパルスの照射に対してシフトされた放射ビームパルスによる前記１つ以上の金属層ストリップの照射と、各照射後の各融解領域の再凝固との数回の反復後、各々の金属層ストリップの粒子構造は、粒界を有する比較的大きい粒子を具え、前記粒子は、前記粒界のそれぞれの位置において前記金属層ストリップに対して大きい角度を成す。
【００１４】
本発明の方法の第３の例としての実施形態によれば、金属層に、規則的に間隔を置いて配置された相互に垂直の対角線のラインのそれぞれの交点において配置された多数の比較的小さいドット状影領域と、前記影領域が重ならない前記金属層のすべての領域と重なるビームレットとを含む強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射する。前記ビームレットが重なった前記金属層の各領域は、その厚さ全体を通じて融解され、前記影領域の１つが重なった前記金属層の各領域は、少なくとも部分的に融解しないままである。各融解領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。前記第１放射ビームパルスによる照射後、各融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、粒子は、各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域において成長する。前記影領域の間隔によって決定する前記少なくとも部分的に融解しない領域の間隔を、各々の少なくとも部分的に融解しない領域から成長する粒子が、接触する粒子が接触粒子成長距離だけ成長した後、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から成長する粒子に接触するようにする。同じ強度パターンを有するが、前のパルスの照射に対してシフトされた放射ビームパルスの数回の照射と、各放射ビームパルス後の各融解領域の再凝固後、前記金属層の粒子構造は、対角線粒界を有する一般的に正方形の単一粒子領域を具える。
【００１５】
本発明の方法の第４の例としての実施形態によれば、各放射ビームパルスの強度パターンは、山形反復の形状における一定間隔のビームレットを含み、隣接する反復山形状ビームレットを互いに対して互い違いにし、各反復山形状ビームレットの頂点が、隣接する反復山形状ビームレットのそれぞれの谷に対して整列するようにし、各反復山形状ビームレットの谷が、隣接する反復山形状ビームレットのそれぞれの頂点に対して整列するようにする。各放射ビームパルスの強度パターンは、それぞれの隣のビームレットの間に隣接して各々位置する影領域を含む。金属層にこのような強度パターンを有する放射ビームパルスを照射した場合、前記ビームレットのそれぞれが重なる各領域は、その厚さ全体を通じて融解され、前記影領域のそれぞれが重なる各領域は、少なくとも部分的に融解しないままである。前記放射ビームパルスによる照射後、前記融解領域の各々は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、粒子は、前記融解領域の向かい合ったエッジの各々から、前記融解領域において互いに反対方向に向かって、前記向かい合ったエッジから成長する粒子が、互いに前記反復山形状融解領域のセンタラインにほぼ沿って、前記接触粒子が特徴成長距離だけ成長した後、成長するまで成長する。他の放射ビームパルスの強度パターンのビームレット及び影領域を、前記金属層に対して、前記反復山形状ビームレットの頂点の方向において、前記特徴成長距離未満の距離だけシフトする。照射及び再凝固の複数の反復後に得られる粒子構造は、一般的に六角形状を各々有する隣接する単一粒子領域を有する。
【００１６】
本発明の方法の第５の例としての実施形態によれば、前記第１放射パルスビームの強度パターンは、複数の一定間隔を置いた比較的狭い線形ストライプ状影領域と、複数の一定間隔を置いた比較的広い線形ストライプ状ビームレットとを有し、前記ビームレットの各々を、それぞれの隣の影領域間に隣接して配置する。金属層に前記第１放射ビームパルスを照射した場合、前記ビームレットのそれぞれが重なる各々の領域は、その厚さ全体を通じて融解され、前記影領域のそれぞれが重なる各々の領域は、少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。前記第１放射ビームパルスの照射後、前記金属層の各融解領域を再凝固させる。各融解領域の再凝固中、それぞれの粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から互いに反対方向において成長し、これらの粒子が第１接触粒子成長距離だけ成長した後、複数の第１粒子隣接境界のそれぞれに沿って互いに接触する。前記第１放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後、前記金属層に、前記第１放射ビームパルスと同じ強度パターンを有するが、前記第１粒界に対して直交方向において、前記影領域の幅に少なくとも等しいが、前記第１接触粒子成長距離未満の距離だけシフトした第２放射ビームパルスを照射する。前記金属層に前記第２放射ビームパルスを照射した場合、前記シフトされたビームレットのそれぞれが重なる各々の領域は、その厚さ全体を通じて融解され、前記シフトされた影領域のそれぞれが重なる各々の領域は、少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。前記第２放射ビームパルスの照射後、前記金属層の融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から互いに反対方向において成長し、これらの単一粒子が第１接触粒子成長距離だけ成長した後、複数の第２粒子隣接境界のそれぞれに沿って互いに接触する。前記第２放射ビームパルスによる照射後の前記融解領域の再凝固の完了時に、前記金属層は、それぞれの隣接する第２粒子隣接境界間に延在し、前記第２粒子隣接境界に対してほぼ直交している横粒界を有する比較的長い単一粒子を具える粒子構造を有する。
【００１７】
本発明の方法の第６の例としての実施形態によれば、上述した第５の例としての実施形態における前記第２放射ビームパルスによる照射に続く前記金属層の融解領域の再凝固の完了後、前記基板上の金属層を前記第２粒界に対して９０°回転する。回転された前記金属層に、各々が前記回転された金属層の粒子構造の第２粒界に対して直交している複数の一定間隔で配置された比較的狭い線形のストライプ状影領域と、前記第２粒界に対して直交している複数の一定間隔で配置された比較的広い線形のストライプ状ビームレットとを含む強度パターンを有する第２照射ビームパルスを照射する。前記ビームレットの各々を、それぞれの隣の影領域間に隣接して配置する。前記回転された金属層における各点に前記第３放射ビームパルスを照射した場合、前記ビームレットが重なった前記金属層の各領域はその厚さ全体を通じて融解し、前記影領域のそれぞれが重なった前記金属層の各領域は少なくとも部分的に融解しない。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域に隣接する。前記第３放射ビームパルスによる照射後、前記金属層の各融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、異なった単一粒子が各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、各融解領域において、それぞれの粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向において、第２接触粒子成長距離だけ成長した後、複数の第２粒界のそれぞれに沿って互いに接触する。前記接触する単一粒子は、各々、隣接する第２粒界間の距離に等しい第３粒界に沿った次元を有する。前記第３放射ビームパルスの照射後の前記金属層融解領域の再凝固の完了後、前記金属層における各点に、前記第３照射ビームパルスと同じ強度パターンを有するが、前記第３粒界に対して直交方向において前記影領域及びビームレットを前記影領域の幅に少なくとも等しいが前記第２接触粒子成長距離未満である距離だけシフトした第４放射ビームパルスを照射する。前記金属層における各点に前記第４放射ビームパルスを照射した場合、前記シフトされたビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の各領域はその厚さ全体を通じて融解し、前記シフトされた影領域のそれぞれが重なる前記金属層の各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない部分は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。前記第４放射ビームパルスの照射後、前記金属層の各融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、それぞれの単一粒子は各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、各融解領域において、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない部分から、互いに反対方向において成長し、前記第２接触粒子成長距離だけ成長した後、複数の第４粒界のそれぞれに沿って互いに接触する。前記第４放射ビームパルスによる照射後の融解領域の再凝固の完了時に、前記金属層は、それぞれの行及び列における一般的に矩形状の単一粒子領域のアレイを具える粒子構造を有し、各矩形状単一粒子領域は、２つの反対側において、隣接する第２粒界間の距離に等しい寸法を有し、他の２つの反対���において、隣接する前記第４粒界間の距離に等しい寸法を有する。
【００１８】
本発明の方法の第７の例としての実施形態によれば、前記金属層を、予め規定された輪郭を有する比較的狭い金属層ストリップの形態におけるものとする。前記比較的狭い金属層ストリップの幅を、１つの粒子のみがそこで成長するように十分に狭くする。前記金属層ストリップに、前記金属層ストリップに沿って一定間隔において配置された複数の比較的狭い線形のストライプ状影領域と、前記影領域のそれぞれが重ならない前記金属層のすべての領域に重なるビームレットとを有する第１照射ビームパルスを照射する。前記ビームレットが重なる前記金属層ストリップの各領域はその厚さ全体を通じて融解し、前記影領域のそれぞれが重なる前記金属層ストリップの各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。前記第１放射ビームパルスの照射後、前記金属層ストリップの各融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、異なった単一粒子が各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、各融解領域において、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向において成長し、接触粒子成長距離だけ成長した後、複数の第１粒界のそれぞれに沿って互いに接触する。前記第１放射ビームパルスの照射後の各融解領域の再凝固の完了後、前記金属層ストリップに、前記第１放射ビームパルスと同じ強度パターンを有するが、前記影領域の各々を前記金属層ストリップに沿って前記影領域の幅より広いが前記接触粒子成長距離未満である距離だけシフトした第２放射ビームパルスを照射する。前記第２放射ビームパルスの強度パターンのビームレットも、前記金属層に対してシフトし、依然として、前記影領域が重ならない前記金属層ストリップのすべての領域に重なる。前記金属層ストリップに前記第２放射ビームパルスを照射した場合、前記シフトされたビームレットが重なる前記金属層ストリップの各領域はその厚さ全体を通じて融解し、前記シフトされた影領域のそれぞれが重なる前記金属層ストリップの各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。前記第２放射ビームパルスの照射後、前記金属層ストリップの各融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、それぞれの単一粒子は、各々の少なくとも部分的に融解しない領域から隣接する融解領域中に成長し、各融解領域において、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、反対方向において成長し、前記接触粒子成長距離だけ成長した後、複数の第２粒界のそれぞれに沿って互いに接触する。前記第２放射ビームパルスの照射に続く各融解領域の再凝固の完了後、前記金属層ストリップは、前記第２粒界のそれぞれの隣接するものの間に延在する単一粒子の領域を具える粒子構造を有する。各々の第２粒界は、各々の第２粒界の場所において前記金属層ストリップに対してほぼ直交している。
【００１９】
本発明の方法の第８の例としての実施形態によれば、前記金属層は、少なくとも１つの区分とマンハッタンジオメトリを有するそれぞれの予め規定された輪郭とを有する少なくとも１つの比較的狭い金属層ストリップを具える。前記少なくとも１つの比較的狭い金属層ストリップの幅を、そこで粒子が１つのみ成長できるように十分に狭くする。前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々に、複数の等間隔で配置された比較的狭い線形のストライプ状影領域と、複数の等間隔で配置された比較的広い線形のストライプ状ビームレットとを含む強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射する。前記ビームレットの各々を、それぞれの隣の影領域間に隣接して配置する。前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々の各区分を、前記影領域及びビームレットに対して斜めに向ける。前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々に前記第１放射ビームパルスを照射した場合、前記ビームレットが重なる前記金属層ストリップの各領域はその厚さ全体を通じて融解し、前記影領域の各々が重なる前記金属層ストリップの各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。前記第１放射ビームパルスの照射に続いて、前記少なくとも１つの金属ストリップの各々の各融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、異なった単一粒子は各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、各融解領域において、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向において成長し、接触粒子成長距離だけ成長した後に、複数の第１の粒界のそれぞれにおいて互いに接触する。前記第１の粒界の各々は、前記影領域及びビームレットとほぼ平行である。前記第１放射ビームパルスの照射に続く前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々の各融解領域の再凝固の完了後、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々に、前記第１放射ビームパルスと同じ強度パターンを有するが、前記影領域及ビームレットを、各々、前記第１の粒界に対して直交方向において、前記影領域の幅に少なくとも等しいがシフトされた前記影領域が前記第１の粒界に重なる距離よりは小さい距離だけシフトした第２放射ビームパルスを照射する。前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々に前記第２放射ビームパルスを照射した場合、前記シフトされたビームレットのそれぞれが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域はその厚さ全体を通じて融解し、前記シフトされた影領域のそれぞれが重なる前記少なくとも１つの金属層ストリップの各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。前記第２放射ビームパルスの照射後、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々の各融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、それぞれの単一粒子は各々の少なくとも部分的に融解しない領域から各々の隣接する融解領域中に成長し、各融解領域において、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向において成長し、前記接触粒子成長距離だけ成長した後、複数の第２の粒界のそれぞれにおいて互いに接触する。前記第２の粒界の各々は、前記シフトされた影領域及びシフトされたビームレットとほぼ平行である。前記第２放射ビームパルスの照射に続く各融解領域の再凝固の完了後、前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々は、それぞれの隣接する第２の粒界間に延在する単一粒子の領域を具える粒子構造を有する。各第２の粒界を、前記第２の粒界の場所において前記少なくとも１つの金属層ストリップのそれぞれに対して直交方向に向ける。
【００２０】
本発明の方法の第９の例としての実施形態によれば、前記金属層に、少なくとも１つの予め規定された輪郭のそれぞれを各々が有する少なくとも１つのストライプ状ビームレットを含む強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射する。前記少なくとも１つのビームレットのそれぞれが重なる前記金属層の各領域は、その厚さ全体を通じて融解し、前記少なくとも１つの予め規定された輪郭のそれぞれを有する少なくとも１つのストライプ状融解領域を形成するようになり、前記少なくとも１つのビームレットのそれぞれが重ならない前記金属層の各領域は、少なくとも部分的に融解しないままである。前記少なくとも１つの融解領域の各々は、前記融解領域の第１及び第２エッジに沿って少なくとも１つの隣の少なくとも部分的に融解しない領域と隣接する。前記第１放射ビームパルスの照射後、前記少なくとも１つの融解領域の各々は冷却され、再凝固する。前記少なくとも１つの融解領域の各々の再凝固中、粒子の第１及び第２行は、各々前記第１及び第２エッジから、互いに反対方向に向かって、前記粒子の第１及び第２行が接触粒子成長距離だけ成長するまで成長する。前記少なくとも１つの融解領域の各々が完全に再凝固し、前記少なくとも１つの予め規定された輪郭の各々を各々有する少なくとも１つの再凝固領域を形成した後、前記金属層をパターン化し、少なくとも１つの比較的狭い金属ストリップを、前記少なくとも１つの再凝固領域の各々における粒子の第１及び第２行の１つにおけるそれぞれのストリップ状領域から形成する。前記少なくとも１つの金属層ストリップの各々は、前記少なくとも１つの予め規定された輪郭のそれぞれと、前記少なくとも１つの再凝固領域のそれぞれと比較的大きい角度を各々形成する粒界によって分離された単一粒子の領域とを有する。
【００２１】
本発明の方法の第１０実施形態によれば、前記金属層を、処理目的に対して、予め決定された幅を有する複数の列に分割する。前記金属層の第１列に、第１経路において、予め決められたパルス反復度を有するパルス放射ビームを、前記金属層を有する基板を、前記パルス放射ビームが前記第１列の長さ全体を走査するように前記金像層における前記パルス放射ビームの射出の位置が経過する予め決められた並進速度において並進させることによって照射する。前記パルス放射ビームの各パルスは、少なくとも１つの影領域及び少なくとも１つのビームレットを含む強度パターンを有し、前記強度パターンは、前記列の予め決められた幅に少なくとも等しい幅を有する。前記パルス放射ビームの各パルス中、前記少なくとも１つのビームレットの各々が重なる前記金属層の各領域はその厚さ全体を通じて融解し、前記少なくとも１つの影領域のそれぞれが重なる前記金属層の各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、少なくとも１つの隣の融解領域に隣接する。前記金属層を有する基板の予め決められた並進速度と、前記パルス放射ビームの予め選択されたパルス反復度とを、前記パルス放射ビームの前のパルスによって照射される前記金属層の前の部分が、前記前の部分と重なる次の部分が前記パルス放射ビームの次のパルスによって照射される前に完全に凝固するように選択する。前記第１列が前記第１経路において前記パルス放射ビームを照射された後、前記パルス放射ビームの各パルスの強度パターンを、前記第１経路におけるパルス放射ビームのパルスの強度パターンに対して、前記金属層を有する基板を前記列に対して直交方向にシフトすることによってシフトする。前記金属層のシフト後、前記第１列に、第２経路において、前記予め選択されたパルス反復度とシフトされたパルス強度パターンとを有するパルス放射ビームを、前記パルス放射ビームが前記第２経路における前記第１列の長さ全体を走査するように前記金像層における前記パルス放射ビームの射出の位置が経過する予め決められた並進速度において前記金属層を有する基板を並進させることによって照射する。前記金属層のシフトと次の経路における前記第１列の照射とを、必要ならば、所望の粒子構造が前記第１列において得られるまで繰り返す。その後、前記パルス放射ビームが第１経路において第２列を照射するように配置されるように、前記金属層を有する基板を前記列に対して直交する横方向において並進させる。前記横並進ステップに続いて、前記第２列に第１経路において照射するステップと、前記金属層をシフトするステップと、前記第２列に第２経路において照射するステップと、必要ならば、前記金属層をシフトするステップと、前記第２列に次の経路において照射するステップとを、所望の粒子構造が前記第２列において得られるまで行う。その後、前記金属層を横に並進するステップと、次の列に第１経路において照射するステップと、前記金属層をシフトするステップと、前記次の列に第２経路において照射するステップと、必要ならば、前記金属層をシフトするステップと、前記次の列に次の経路において照射するステップとを、所望の粒子構造が前記金属層の各列において得られるまで繰り返す。
【００２２】
本発明の方法によれば、前記金属層を、処理目的に対して、複数の区分に再分割してもよく、本発明の方法ステップを、前記区分の各々において、一度に１つ、組み合わせて実行してもよい。代わりに、前記方法ステップを、一度に１ステップ、各々の区分において、一度に１つ、前記方法の方法ステップが前記金属層の区分のすべてにおいて実行されるまで行ってもよい。
【００２３】
本発明の他の態様によれば、放射ビームパルスを発生するパルス放射ビーム源と、前記放射ビームが通過し、金属層の少なくとも一部に照射する前記放射ビームパルスの各々の強度パターンを規定するビームマスクとを具える、基板上の金属層を処理する装置が提供される。前記放射ビームパルスの各々の強度パターンは、少なくとも１つの影領域と少なくとも１つのビームレットとを有し、放射ビームパルスの照射中、前記少なくとも１つのビームレットが重なる前記金属層の各領域はその厚さ全体を通じて融解し、前記少なくとも１つの影領域のそれぞれの１つが重なる前記金属層の各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。また、前記装置において、前記金属層の少なくとも一部に放射ビームパルスを照射する間前記金属層を有する基板を保持し、前記金属層を有する基板を前記パルス放射ビームに対して横方向に並進させる標本並進ステージも含まれる。前記標本並進ステージを使用し、前記基板上の金属層を前記放射ビームパルスに対して横方向に微並進させ、前記放射ビームパルスの強度パターンが前記金属層に対してあるパルスから他のパルスへシフトするようにしてもよい。
【００２４】
本発明の装置の例としての実施形態によれば、前記パルス放射ビーム源をパルスエキシマレーザとし、前記装置は、前記エキシマレーザから前記ビームマスクへ前記放射ビームパルスが通過する第１光学経路を含み、前記ビームマスクを投影マスク、近接マスク又は接触マスクとしてもよい。本発明の他の例としての実施形態によれば、前記ビームマスクをマスク並進ステージに取り付けられた投影マスクとし、前記マスクを、そこを通過するレーザビームパルスに対して並進できるようにする。本発明の装置のさらに他の例としての実施形態によれば、前記ビームマスクを投影マスクとし、前記第１光学経路が、制御可能ビームエネルギー密度変調器と、可変減衰器と、ビーム拡大レンズ及びビーム視準レンズと、ビームホモジナイザと、コンデンサレンズと、視野レンズと、少なくとも１つのビーム誘導鏡とを含む。本発明の装置の依然として他の例としての実施形態によれば、前記装置は、前記ビームマスクから前記標本並進段における基板における金属層へ前記放射ビームパルスが通過する第２光学経路を含む。前記第２光学経路は、接眼レンズと、制御可能シャッタと、対物レンズと、少なくとも１つのビーム誘導鏡とを含む。本発明の装置の依然として他の例としての実施形態によれば、前記装置は、少なくとも前記エキシマレーザと、可変減衰器と、標本並進ステージとを制御するコンピュータを含む。
【００２５】
ここで、本発明の例としての実施形態を、添付した図面の参照と共に詳細に説明する。
【００２６】
図１Ａを参照し、本発明による薄い金属層の横凝固（ＬＳ）処理を実行する装置の例としての実施形態を示す。この例としての装置は、ラムダフィジック  モデルＬＰＸ−３１５Ｉ  ＸｅＣｌパルスエキシマレーザ１１０と、マイクロラス  ２プレート可変減衰器１３０と、ビーム誘導鏡１４０、１４３、１４７、１６０及び１６２と、ビーム拡大及び視準レンズ１４１及び１４２と、マイクロラス  ビームホモジナイザ１４４と、コンデンサレンズ１４５と、視野レンズ１４８と、並進ステージ（図示せず）において取り付けてもよい投影マスク１５０と、４ｘ−６ｘ接眼レンズ１６１と、ビンセントアソシエイツユニブリッツ  モデルＤ１２２制御可能シャッタ１５２と、入射放射ビームパルス１６４を標本並進ステージ１８０において取り付けられたＬＳ処理すべき薄い金属層５２を有する標本４０上に集中させるマルチエレメント対物レンズ１６３と、振動絶縁及び自己水平化システム１９１、１９２、１９３及び１９４において支持された花崗岩ブロック光学ベンチ１９０と、パルスエキシマレーザ１１０、ビームエネルギー密度変調器１２０、可変減衰器１３０、シャッタ１５２及び標本並進ステージ１８０を制御するように結合されたサイバーリサーチ社  工業コンピュータシステム（ウィンドウズ（登録商標）ＭＥが動作するペンティアム（登録商標）プロセッサ３を有する）コンピュータ１０６とを含む。標本並進ステージ１８０をコンピュータ１０６によって制御し、標本４０のＸ、Ｙ及びＺ方向における並進及び微並進を行う。ソース１１０から標本４０への放射ビーム経路の適切な変更により、パルスエキシマレーザの代わりに、パルス放射ビーム源１１０を、パルス固体レーザ、断続連続波レーザ、パルス電子ビーム又はパルスイオンビーム等のような、以下に説明するように薄い金属層を融解するのに好適な、短いエネルギーパルス用の他の既知のソースとしてもよいことは、当業者には理解されるであろう。図１Ａの例としての装置の実施形態におけるコンピュータ１０６は、金属層５２のＬＳ処理を行う標本４０の微並進を制御するが、前記コンピュータを、適切なマスク並進ステージ（図示せず）において取り付けられたマスク１５０の微並進を制御し、前記放射ビームパルスの強度パターンを金属層５２に対してシフトさせることに適合させてもよい。図１Ａの例としての装置を使用し、説明すべき方法における標本４０上の金属層５２のＬＳ処理を行ってもよい。
【００２７】
図１Ｂに向かって、例としての標本４０の断面図を示す。標本４０は、拡散バリア層５１と、前記拡散バリア層の上に置かれた金属層５２とを有する基板５０を具える。基板５０を、部分的又は完全に製造された集積回路装置を有する半導体基板としてもよい。金属層５２を、１つ以上の集積回路装置の多数の金属相互接続ラインとしてもよく、又は、これらのような相互接続ラインにパターン化される前の又は他の用途において使用される連続的な金属層としてもよい。拡散バリア層５１を、ＳｉＯ２の層、タンタル（Ｔａ）の層、Ｔａを含む混合物の層、又は、金属層５２の材料の下に置かれた基板５０への拡散を防止し、金属粒子の横成長を可能にする何か他の好適な材料の層としてもよい。金属層５２を上に配置する前記拡散防止層又はなにか好適な表面は、金属層５２における粒子の成長に種をまいてはならないことに注意されたい。
【００２８】
金属層５２を、基板５０の拡散バリア層５１上に、慣例的な技術、例えば、すべて当業者には既知であるＣＶＤ（化学蒸気堆積）プロセス、ＰＶＤ（物理蒸気堆積）プロセス又は電気化学堆積を使用して配置する。金属層５２は、集積回路装置における相互接続ラインを形成するのに適した、又は、他の用途において使用するのに適した、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、プラチナ又は金のような任意の元素の金属、複合金属又は合金から成ってもよい。加えて、拡散バリア層５１の材料を、金属層５２を融解したとき、融解された金属が拡散バリア層５１の表面を適切に“濡らす”ように、有利に選択する。このような“濡れ”は、金属層５２が融解した時、拡散バリア層５１上に一様に配置され続けていることを可能にし、これにより融解した金属層５２の集塊を防止する。しかしながら、融解した時の金属層５２による拡散バリア層５１の“濡れ”は、金属層５２を融解するのにより短い放射ビームパルス（例えば、３０ナノ秒未満のパルス持続時間を有する）を使用することによって集塊を避けることができるため、必要ない。
【００２９】
ここで、本発明の方法の第１の例としての実施形態を、図２Ａ−２Ｉの参照と共に説明する。図２Ａに示すように、部分的に製造された集積回路装置のような標本４０の例としての領域は、金属層５２を集合的に構成する３つの金属層ストリップ８０、８１、８２を有する。例えば銅から、慣例的な金属堆積と、フォトリソグラフィ及びエッチングによる慣例的なパターン化とによって形成されたこれらの金属層ストリップ８０、８１、８２は、小さい粒子及び種々の方向にランダムに向けられた粒界を有する。金属層ストリップ８０、８１、８２の幅は、代表的に、０．１μｍないし１０μｍの範囲であり、これらの金属層ストリップの厚さは、代表的に、０．１μｍないし１μｍの範囲である。処理される金属層５２は、標本４０のような半導体ウエハ上の部分的に製造された集積回路全体の、又は、多数の部分的に製造された集積回路を含んでもよいことを理解すべきである。実際には、現代のＶＬＳＩ集積回路装置全体の所定の金属レベルにおける金属相互接続ラインの数を、数万又はそれ以上とすることができる。加えて、これらの相互接続ラインは、図２Ａ−２Ｉに示す例としての金属層ストリップの長さよりはるかに長い長さに拡張することができる。
【００３０】
上述したように、小さい粒子及び種々の方向にランダムに向けられた粒界を有することは、エレクトロマイグレーションの観点から望ましくなく、高い電流密度を運ぶ相互接続ラインとして使用した場合、これらの金属層ストリップ８０、８１、８２の１つ以上における望ましくなく高い故障率を招くおそれがある。集積回路装置の相互接続ラインは、一般的に、“マンハッタンジオメトリ”を有し、すなわち、各相互接続ラインは、直線、又は、相互接続ラインの隣接する区分に対して９０°においてのみ方向を変える。本発明のＬＳ処理は、前記金属層ストリップの隣接する区分に対して９０°以外の角度において方向を変える金属層、又は、前記金属層ストリップが曲がった輪郭を有する場合の金属層の処理にも等しく適用可能であることに注意されたい。
【００３１】
図２Ｂを参照し、所望の強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射した後の金属層ストリップ８０、８１、８２を示す。この例としての実施形態において、放射ビームパルスを、３０８ｎｍの波長を有するＸｅＣｌエキシマレーザビームパルスとする。図１Ａを参照し、前記放射ビームパルスをエキシマレーザ１１０によって発生し、マスク１５０を使用し、前記放射ビームパルスの所望の強度パターンを規定する。図２Ｂに示すように、マスク１５０によって規定されるような前記第１放射ビームパルスの強度パターンは、多数の一定間隔で配置されたドット状“影領域”６１のそれぞれの列を含み、この影領域において、ビーム強度はマスク１５０によって完全に妨げられ、金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における影領域６１のそれぞれが重なる領域の照射を防止する。前記第１放射ビームパルスに対して、各列のドット状影領域６１は、金属層ストリップ８０、８１、８２のそれぞれに、これらのセンタラインに沿って一定間隔において重なる。前記第１放射ビームパルスの強度パターンは、最大放射ビーム強度を有し、影領域６１のそれぞれが重ならない金属層ストリップ８０、８１、８２のすべての領域に重なる“ビームレット”も含む。
【００３２】
金属層ストリップ８０、８１、８２に、マスク１５０によって規定される強度パターンを有する前記第１放射ビームパルスを照射した場合、前記ビームレットが重なる金属層ストリップ８０、８１、８２の各領域はその厚さ全体を通じて融解し、影領域６１のそれぞれが重なる金属層ストリップ８０、８１、８２の各領域は少なくとも部分的に融解しないままであり、したがって、金属層ストリップ８０、８１、８２のこれらが形成されたときの元の粒子構造を有する。円形、正方形他のような任意の形状を有してもよい影領域６１は、小さい面積を有するが、周囲の融解した前記金属層からの熱の拡散の結果として影領域６１のそれぞれが重なる領域の完全な融解を生じないのに十分なほど大きい。本発明によれば、前記影領域のそれぞれが重なる領域は、少なくとも部分的に融解しないままでなければならない。代表的に、エキシマレーザ１１０からの放射ビームパルスは、１０ないし１０４ｍＪ／ｃｍ２の範囲におけるビームレット強度と、１０ないし１０３ナノ秒の範囲におけるパルス持続時間（ＦＷＨＭ）と、１０Ｈｚないし１０４Ｈｚの範囲におけるパルス反復度とを与える。図１Ａの装置におけるパルスエキシマレーザ１１０によって与えられる放射ビームパルスのエネルギー制限に基づいて、マスク１５０によって規定される前記放射ビームパルスの強度パターンは、部分的に製造された集積回路装置全体の金属相互接続ラインのすべて、多数の部分的に製造された集積回路装置の金属相互接続ラインのすべて、又は、ウエハ全体の上のすべての部分的に製造された集積回路装置の金属相互接続ラインのすべてを照射することができる。
【００３３】
図２Ｃに戻って、金属層ストリップ８０、８１、８２に前記第１放射ビームパルスを照射した後、金属層ストリップ８０、８１、８２の融解した領域は冷却され、再凝固する。少なくとも部分的に融解しない領域６３は金属層ストリップ８０、８１、８２の元の粒子構造を有するため、各々の少なくとも部分的に融解しない領域６３におけるこのような粒子構造は、金属層ストリップ８０、８１、８２の隣接する再凝固する融解領域中への粒子の横成長の種をまく。各融解領域のこのような再凝固中、粒子は、少なくとも部分的に融解しない領域６３の各々から外に向かって、金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における少なくとも部分的に融解しない領域６３を直接に取り囲むそれぞれの再凝固領域５５において成長する。各再凝固領域５５は、金属層ストリップ８０、８１、８２の各々のエッジによってと、少なくとも部分的に融解しない領域６３から再凝固領域５５内に成長する粒子の接合点によって境界付けされ、粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域６３から成長する。隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から成長する粒子が接触する前の、少なくとも部分的に融解しない領域６３の各々から成長する粒子の接触粒子成長距離は、前記ビームレットの幅によって規定されるような前記融解領域の幅のほぼ半分である。このようにして、より大きい粒子６２が、再凝固領域５５の各々において、金属層ストリップ８０、８１、８２の融解領域の再凝固が完了した後、形成される。隣接する影領域６１間の間隔を、影領域６１が重なる各々の少なくとも部分的に融解しない領域６３から成長する粒子が、その２つの隣接する少なくとも部分的に融解しない領域６３から成長する粒子と、金属層ストリップ８０、８１、８２の融解領域の再凝固が完了する前に（新たな粒子の核形成が間の空間において生じる前に）接触するようにすべきである。前記粒子の特徴成長距離を、新たな粒子の核形成が生じる前に前記粒子が成長する距離である。
【００３４】
相互接続ライン区分８０、８１、８２の幅が、前記融解領域が完全に再凝固する前に、少なくとも部分的に融解しない領域６３からの粒子の成長が前記金属層ストリップのエッジに達しない、及び／又は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から成長する粒子と接触しないほど大きい場合、マスク１５０は、金属層ストリップ８０、８１、８２のそれぞれのエッジに十分に近く、かつ互いに十分に近く間隔を置いた影領域の適切なアレイを有する強度パターンを規定し、前記影領域のそれぞれが重なる各々の少なくとも部分的に融解しない領域から成長する粒子が、前記融解領域の再凝固が完了する前に、金属層ストリップ８０、８１、８２のそれぞれのエッジに達するか、又は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から成長する粒子と接触するようにしなければならない。
【００３５】
ここで、図２Ｄに向かって、金属層ストリップ８０、８１、８２におけるパルス放射ビーム１６４の射出の位置を好適には固定するため、標本４０を、コンピュータ１６０の制御の下で標本並進ステージ１８０によって位置を変え、第２放射ビームパルスの強度パターンの影領域６４が、最大接触粒子成長距離未満の距離だけ、前記第１放射ビームパルスの強度パターンの影領域６１の前記金属層ストリップにおける位置に関する前記第１放射ビームパルスの後にわずかにシフトするようにする。前記接触粒子成長距離は、粒子が少なくとも部分的に融解しない領域から隣接する融解領域中に、尾暗示融解領域において成長する他の粒子と接触する前に、かつ前記金属層のエッジに接触する前に成長する距離である。このようにして、各々の影領域６４は、前記第１放射ビームパルスの照射後に形成される同じ再凝固領域５５内において異なった領域と重なる。例えば、新たな影領域６４の位置は、影領域６１の前の位置から、０．０１μｍないし１０μｍの範囲における距離だけシフトする。このような微小な位置変化を、以後“微並進”と呼ぶ。任意に、マスク１５０を標本４０の代わりに微並進させ、前記第２放射ビームパルスの強度パターンの影領域６４の所望のシフトを得てもよい。前記第２放射ビームパルスの強度パターンのビームレットを、前記第１放射ビームパターンの強度パターンのビームレットに対してシフトさせてもよいが、前記シフトされたビームレットは、シフトされた影領域６４のそれぞれが重ならない金属層ストリップ８０、８１、８２のすべての領域に依然として重なる。
【００３６】
図２Ｄに示すように、上述した標本４０の微並進後、図１Ａの装置は、金属層ストリップ８０、８１、８２に第２放射ビームパルスを照射し、前記シフトされたビームレットが重なる金属層ストリップ８０、８１、８２の各領域がその厚さ全体を通じて融解し、シフトされた影領域６４のそれぞれが重なる前記金属層ストリップの各領域が少なくとも部分的に融解しないままであるようにする。前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。標本４０を、シフトされた影領域６４の各々が前記第１放射パルスの強度パターンの影領域６１の対応するものが重なる領域と同じ再凝固領域５５内の領域と重なる限り、任意の方向において微並進させてもよい。例えば、標本４０を、反時計回りにおける角度の回転を正として行った場合、Ｘ軸に対してマイナス１３５°であるＡ方向において微並進させることができ、又は、前記標本を、Ｘ軸に対して４５°における＋Ａ方向において微並進させることができる。
【００３７】
図２Ｅを参照し、前記第２放射ビームパルスの照射に続く前記融解領域の再凝固の完了後の金属層ストリップ８０、８１、８２を示す。標本４０の前記第１微並進及び前記第２放射ビームパルスの照射後の少なくとも部分的に融解しない領域の各々は、前記第１放射ビームパルスの照射後の少なくとも部分的に融解しない領域の各々に含まれるより少ない粒子を含むため、同じかより多くの粒子が、前記第２放射ビームパルスの照射後の金属層ストリップ８０、８１、８２の各融解領域の再凝固における新たな再凝固領域５５´の対応するものにおいて成長する。図２Ｅに示すように、前記粒子の成長は、前記シフトされた少なくとも部分的に融解しない領域６５の各々から横に起こり、金属層ストリップ８０、８１、８２のそれぞれのエッジに達するか、又は、隣接するシフトされた少なくとも部分的に融解しない領域６５から成長する粒子と接触し、新たな再凝固領域５５´を規定し、前記接触する領域は、それぞれの接触性長距離だけ成長する。図２Ｅを参照し、新たな再凝固領域５５´は、図２Ｃに示す前の再凝固領域５５よりも少なくてより大きい粒子６６を有する。
【００３８】
図２Ｆを参照し、前記第２放射ビームパルスの照射に続く前記融解領域の再凝固が完了した後、標本４０を、パルス放射ビーム１６４に対して任意の方向において前記第２放射ビームパルス後の最大接触粒子距離未満の距離だけさらに微並進させ、第３放射ビームパルスの強度パターンの２回シフトされた影領域６７が、再凝固領域５５のそれぞれの中で異なった領域と各々重なるようにする。図２において示す例としての実施形態において、さらなる微並進の方向は、Ｘ軸に対して４５°である。標本４０をこの方向において微並進した後、金属層ストリップ８０、８１、８２に、マスク１５０によって規定される同じ強度パターンを有するが、影領域６７を２回シフトした第３放射ビームパルスを照射する。２回シフトした影領域６７は、それぞれの前の影領域６４から、前記第２放射ビームパルス後の最大接触粒子成長距離未満、例えば０．０１μｍないし１０μｍの範囲における距離だけ変位する。前記第３放射ビームパルスの強度パターンのビームレットを前記第２放射ビームパルスの強度パターンのビームレットに対してシフトしてもよいが、２回シフトしたビームレットは、２回シフトした影領域６７のそれぞれが重ならない金属層ストリップ８０、８１、８２のすべての領域に依然として重なる。
【００３９】
図２Ｇの参照と共に、前記第３放射パルスビームの照射と前記融解領域の再凝固の完了後の再凝固金属層ストリップ８０、８１、８２を説明する。２回シフトした少なくとも部分的に融解しない領域７１は、１回シフトした少なくとも部分的に融解しない領域６５において含まれるより少なく粒子を各々含むため、同じかより少ない粒子が、前記第３放射ビームパルスの照射後の金属層ストリップ８０、８１、８２の各融解領域の再凝固の完了における新たな再凝固領域６９の対応するものにおいて成長する。図２Ｇに示すように、前記粒子の成長は、２回シフトした少なくとも部分的に融解しない領域７１の各々から横に起こり、金属層ストリップ８０、８１、８２のそれぞれのエッジに達するか、又は、隣接する２回シフトした少なくとも部分的に融解しない領域７１から成長する粒子に接触し、新たな再凝固領域６９を規定し、前記接触する粒子は、それぞれの接触粒子成長距離だけ成長する。図２Ｇを参照し、新たな再凝固領域６９の各々は、図２Ｅに示す前の再凝固領域５５´より少なく、より大きい粒子６８を有する。
【００４０】
ここで、図２Ｈに向かって、前記第３放射ビームパルス領域の照射に続く各融解領域の再凝固後、標本４０を、パルス放射ビーム１６４に対して、任意の方向において、前記第３放射ビームパルス後の最大接触粒子成長距離未満の距離だけさらに再並進し、第４放射ビームパルスの強度パターンの３回シフトした影領域６３が、再凝固領域６９のそれぞれの中の異なった領域に各々重なるようにする。図６Ｈに示す例としての実施形態において、前記更なる微並進の方向ＣをＸ軸に対して１３５°とし、前記更なる微並進の距離を０．０１μｍないし１０μｍの範囲におけるものとする。標本４０のこの方向におけるこの距離だけの微並進後、金属層ストリップ８０、８１、８２に、図２Ｆに示す第３放射ビームパルスと同じ強度パターンを有するが、前記ビームレットを金属層ストリップ８０、８１、８２に対して３回シフトした第４放射ビームパルスを照射する。
【００４１】
図２Ｉの参照と共に、前記第４放射パルスビームの照射と前記融解領域の再凝固の完了後の再凝固金属層ストリップ８０、８１、８２を説明する。３回シフトした影領域６３のそれぞれが重なる少なくとも部分的に融解しない領域７３（すなわち、３回シフトした少なくとも部分的に融解しない領域）は、各々単一粒子を含むため、等しいかより多い粒子が、金属層ストリップ８０、８１、８２の融解領域の再凝固の完了における新たな再凝固領域７０の対応するものにおいて成長する。図２Ｉに示すように、前記粒子の成長は、３回シフトした少なくとも部分的に融解しない領域７３の各々から横に起こり、金属層ストリップ８０、８１、８２のそれぞれのエッジに達するか、又は、隣接する３回シフトした少なくとも部分的に融解しない領域７３から成長する粒子に接触し、新たな再凝固領域７０を規定する。図２Ｉに示すように、金属層ストリップ８０、８１、８２の新たな再凝固領域７０の各々は単一粒子であり、各粒界は、実際的に、前記粒界の場所における金属層ストリップ８０、８１、８２のそれぞれに対して直交している。したがって、金属層ストリップ８０、８１、８２を集積回路装置のライン部分に相互接続する場合、これらの相互接続ライン部分におけるエレクトロマイグレーションは実質的に減少する。金属層ストリップ８０、８１、８２に、図２Ａ−２Ｉの参照と共に説明したより多くの又はより少ない微並進ステップ、照射ステップ及び最凝固ステップを行い、前記金属層ストリップの各々において図２Ｉに示す所望の粒子構造を得るようにしてもよいことに注意されたい。
【００４２】
上述したＬＳ処理を完了して、金属層ストリップ８０、８１、８２の各々において所望の粒子構造を得た後、標本４０をＬＳ処理に関する次の区分に並進させてもよい。新たなマスク１５０（図１Ａに示す）は、マスク１５０によって規定されるような前記放射ビームパルスの強度パターンの影領域の列がそれぞれの金属層ストリップの輪郭に適合しなければならないため、次の区分が金属層ストリップの異なった構成を有する場合、ＬＳ処理に必要である。
【００４３】
本発明の方法の第２の例としての実施形態を、ここで図３Ａ−３Ｅの参照と共に説明する。説明の目的のため、図２Ａ−２Ｉに説明したような前記第１の例としての実施形態を説明するのに使用したのと同じ金属層ストリップ８０、８１、８２の構成を使用して、この実施形態を説明する。前記第１の例としての実施形態におけるように、図３Ａに示す金属層ストリップ８０、８１、８２は、例えば銅で形成され、初期は、小さな粒子と、ランダムな方向を向いた粒界とを有する。前記金属層ストリップの各々は、代表的に０．１μｍないし１０μｍの範囲における幅と、代表的に０．１ないし１０μｍの範囲における厚さとを有する。
【００４４】
図３Ｂを参照し、金属層ストリップ８０、８１、８２に、マスク１５０（図１Ａに示す）によって規定されるような強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射し、前記強度パターンは、金属層ストリップ８０、８１、８２のそれぞれの同じ予め規定された輪郭を各々有する３つの比較的狭いストライプ状影領域８３を含む。影領域８３に加えて、マスク１５０によって規定されるような前記第１放射ビームパルスの強度パターンは、影領域７２が重ならない金属層ストリップ８０、８１、８２のすべての領域に重なるビームレットも含む。有利に、影領域８３の幅を、０．０１μｍないし５μｍの範囲におけるものとする。最初に、標本４０を、前記第１放射ビームパルスの強度パターンの影領域７２が金属層ストリップ８０、８１、８２のそれぞれに前記金属層ストリップの各々のセンタラインに沿って重なるように配置する。前記第１放射ビームパルスの照射に応じて、前記ビームレットが重なった前記金属層ストリップの各領域はその厚さ全体を通じて融解し、影領域７２のそれぞれが重なった前記金属層ストリップの各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。前記放射ビームパルスの強度パターンの影領域８３は、金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における融解領域８５、８６からの熱拡散が、影領域８３のそれぞれが重なる金属層ストリップ８０、８１，８２の領域を有意に融解しないほど十分に広い。前記第１放射ビームパルスの照射後、金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における少なくとも部分的に融解しない領域８４は、ＬＳ処理前の前記金属層ストリップの元の粒子構造を有する。
【００４５】
ここで図３Ｃに向かい、前記第１放射ビームパルスの照射後の金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における融解領域８５、８６の冷却及び再凝固に応じて、粒子の横成長が、少なくとも部分的に融解しない領域８４の各々から外側に、金属層ストリップ８０、８１、８２において、前記それぞれの金属層ストリップのエッジに向かって生じる。このようにして、再凝固領域８７、８８は金属層ストリップ８０、８１、８２において形成され、再凝固領域８７、８８の各々は、前記金属層ストリップに対してより大きい角度において得られた粒界を有するより大きい金属粒子のそれぞれの行７３、７４を有する。
【００４６】
ここで図３Ｄに向かい、前記第１放射ビームパルスの照射に続く金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における融解領域８５及び８６の再凝固の完了後、標本４０を、Ｘ軸に対して１３５°におけるＡ方向において微並進させるか、マスク１５０（図１Ａに示す）を、Ｘ軸に対して４５°におけるＡ方向において微並進させてもよく、第２放射ビームパルスの強度パターンの影領域７６を、金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における粒子の上側行７３のそれぞれに重なるようにシフトさせる。標本４０又はマスク１５０のいずれか、または双方を、前記第２放射ビームパルスの影領域７６が金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における粒子の下側行７４のそれぞれに重なるように微並進させてもよいことは、当業者には理解されるであろう。前記第２放射ビームパルスの強度パターンのビームレットを前記第１放射ビームパルスの強度パターンのビームレットに対してシフトしてもよいが、このシフトしたビームレットは、シフトした影領域７６のそれぞれが重ならない金属層ストリップ８０、８１、８２のすべての領域に依然として重なる。影領域７６及び前記ビームレットのシフトを除けば、前記第２放射ビームパルスの強度パターンは、前記第１放射ビームパルスの強度パターンと同じである。
【００４７】
標本４０又はマスク１５０の微並進後、金属層ストリップ８０、８１、８２に前記第２放射ビームパルスを照射し、前記シフトしたビームレットが重なる金属層ストリップ８０、８１、８２の各領域がその厚さ全体を通じて融解し、シフトした影領域７６のそれぞれが重なる前記金属層ストリップの各領域が少なくとも部分的に融解しないままであるようにする。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、隣の融解領域と隣接する。前記少なくとも部分的に融解しない領域は、金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における融解領域７７及び７８の再凝固において、前記元の金属層ストリップの粒子及び粒界と比べて、金属層ストリップ８０、８１、８２に対してより大きい角度を成す粒界を有するより大きい粒子を含むため、これらのより大きい粒子は、少なくとも部分的に融解しない領域８５から金属層ストリップ８０、８１、８２の各エッジに向かう各方向において横への粒子の成長の種をまき、前記金属層ストリップの各々が、図３Ｅにおいて説明的に示すように、前記粒界のそれぞれの場所において前記金属層ストリップに対して大きい角度（すなわち９０°に近い）において得られる粒界を有する、より大きい粒子７９を有するようにする。
【００４８】
前記第２放射ビームパルスの照射に続く融解領域７７、７８の再凝固後が完了した後、適切な方向における標本４０又はマスク１５０のいずれかの微並進と、他の放射ビームパルスの照射と、前記金属層ストリップの各融解領域の再凝固との追加の反復を行い、金属層ストリップ８０、８１、８２の各々における粒子数をさらに減少させ、より一貫して前記粒界のそれぞれの場所において前記金属層ストリップに対して大きい角度において得られる粒界を有するようにしてもよい。前述の例としての実施形態において、前記放射ビームパルスの各々は、代表的に、１０ｍＪ／ｃｍ２ないし１０４ｍＪ／ｃｍ２の範囲におけるビームレット強度と、１０ナノ秒ないし１０３ナノ秒の範囲におけるパルス持続時間（ＦＷＨＭ）と、１０Ｈｚないし１０４Ｈｚの範囲におけるパルス反復度とを有する。
【００４９】
図３Ａ−３Ｅの参照と共に上述したような金属層ストリップ８０、８１、８２のＬＳ処理の完了後、標本４０を、ＬＳ処理に関する前記金属層の次の区分に並進させる。前記次の区分が図３Ａ−３Ｅに示すのと異なった構成を有する金属層ストリップを有する場合、前記次の区分の金属層ストリップのそれぞれの予め規定された輪郭に適合する影領域を規定する異なったマスク１５０を使用しなければならない。上述した第１及び第２の例としての実施形態によるＬＳ処理に必要なマスクを、有利には、慣例的なフォトリソグラフィ及びエッチングによるような、金属層をパターン化して前記金属層ストリップを形成するのに使用されるマスクから入手する。
【００５０】
図４Ａ−４Ｃを参照し、基板５０、拡散バリア層５１及び金属層５２を有する標本４０の異なった図を示す。基板５０は、拡散バリア層５１と整列させた凹所又は溝１０５を有し、凹所又は溝１０５内を、拡散バリア層５１上の薄い金属層５２で満たす、又はこれでおおう。図１Ｂに示す標本の場合におけるように、拡散バリア層５１は、層５２からの金属が、上に金属層５２が置かれた下にある基板５０中に拡散するのを防ぎ、金属層５２における粒子の横成長を可能にする（しかし、種はまかない）任意の好適な材料の薄い層から成ってもよい。金属層５２は、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、プラチナ又は金のような任意の元素金属、混合金属又は合金から成ってもよい。上述した（そして後述すべき）本発明による方法及び装置を、図４Ａ−４Ｃに示すような標本４０上の金属層５２のＬＳ処理に使用し、粒子の形状及びサイズを制御し、金属層４２における粒界の方向及び配向を制御することができる。標本４０を、部分的に製造された集積回路装置、多数の部分的に製造された集積回路装置、又は、ウエハ全体の上のすべて部分的に製造された集積回路装置としてもよい。
【００５１】
図５を参照し、コンピュータ１０６（又は他の制御装置）の援助によって実行される、前記第１及び第２の例としての実施形態や後述する他の例としての実施形態において説明するような、粒子の形状及びサイズと、粒界の位置及び配向とを制御する本発明によるＬＳ処理に関する例としてのステップの流れ図を示す。この流れ図に示すように、ステップ１０００において、放射ビーム源１１０、ビームエネルギー密度変調器１２０、ビーム減衰器１３０及びシャッタ１５２のような図１Ａの装置のハードウェア構成要素を、最初に、少なくとも一部において、コンピュータ１０６によって初期化する。ステップ１００５において、標本４０を、標本並進ステージ１８０上に載せる。このようなローディングを、手動で行ってもよく、又は、コンピュータ１０６の制御の下で既知の標本ローディング装置を使用して自動的に行ってもよいことに注意すべきである。次に、ステップ１０１０において、標本並進ステージ１８０を、好適にはコンピュータ１０６の制御の下で、初期位置まで動かす。ステップ１０１５において、必要ならば、前記システムの種々の他の光学構成要素を、適切な焦点合わせ及び位置合わせに対して、手動で、又は、コンピュータ１０６の制御の下で調節する。次に、ステップ１０２０において、前記放射ビームパルスを所望の強度、パルス持続時間及びパルス反復度に安定させる。ステップ１０２４において、各放射ビームパルスの強度パターンの各ビームレットが、これらが重なる金属層５０の各領域を、前記強度パターンの影領域が重なる隣接領域を実際的に融解することなく、その厚さ全体を通じて融解するのに十分な強度を有するかどうかを決定する。融解不足又は過融解が生じる場合、減衰器１３０を調節し、各放射ビームパルスが、照射された領域における前記金属層が隣接する照射されていない領域を融解しすぎることなく十分に融解するのに十分なエネルギーを有するようにする。
【００５２】
ステップ１０３０において、前記標本に、標本４０の金属層５２と適切に整列した強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射する。ステップ１０３２において、標本４０に次の放射ビームパルスを照射する前に、前記標本を微並進させ、前記次の放射ビームパルスの強度パターンを、予め決められた方向において、予め決められた距離だけシフトする。
【００５３】
ステップ１０３５において、金属層５２又はその特定の区分のＬＳ処理が完了したかどうかを、標本４０が予め決められた数の微並進を受けたかどうかを決定することによって決定する。標本４０が予め決められた数の並進を受けていない場合、前記プロセスを、次の放射ビームパルスの強度パターンを予め決められた方向において予め決められた距離だけシフトさせるさらなる並進と、前記標本への次の放射ビームパルスの照射とに対して、ステップ１０３２に戻って輪にする。前記標本が予め決められた数の微並進を受けた場合、処理はステップ１０４５に進む。ステップ１０４５において、ＬＳ処理に関する前記金属層の区分がまだあるかどうかを決定する。処理すべき区分がまだある場合、ステップ１０５０において、前記標本をＬＳ処理に関する次の区分に並進させる。ＬＳ処理に関する前記標本の区分がもうない場合、このプロセスを終了する。
【００５４】
ここで図６Ａ−６Ｅを参照し、本発明の方法の第３の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における前記放射ビームパルスと前記金属層の粒子構造とを示す。図６Ａに示すように、標本４０の金属層５２に、マスク１５０（図１Ａに示す）によって規定されるような、比較的小さいドット状の影領域１２００の予め決められた規則的なアレイを含む強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射する。例えば銅で形成された金属層５２を、金属層を集積回路装置の相互接続ラインにパターン化する前の、１つ以上の部分的に製造された集積回路装置上の金属層、又は、多数の部分的に製造された集積回路装置を有するウエハ上の金像層としてもよい。
【００５５】
図６Ａを依然として参照し、相互に直交する対角線のそれぞれの交点において位置するドット状影領域１２００のアレイに加えて、前記第１放射ビームパルスの強度パターンは、影領域１２００が重ならない金属層５２又のすべての領域又はその区分全体に重なるビームレットも含む。前記金属層に前記第１放射ビームパルスを照射した場合、前記ビームレットが重なる金属層５２の各領域はその厚さ全体を通じて融解し、影領域１２００のそれぞれが重なる前記金属層の各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。影領域１２００を十分に大きくし、金属層５２の融解領域からの熱拡散が、影領域１２００が重なる金属層５２の領域の実際的な融解を引き起こさないようにする。したがって、図６Ｂに示す少なくとも部分的に融解しないドット状領域１２０１は、元に形成されたような金属層５２の粒子構造を各々有する。ドット状影領域１２００は、円形、正方形、六角形他のような任意の形状を有してもよい。有利には、ドット状影領域１２００は、円形であり、１μｍないし１０μｍの範囲における直径と、２μｍないし１００μｍの最も近い隣との間隔とを有する。
【００５６】
図６Ｂに向かって、前記第１ビームパルスの照射後の融解領域再凝固時の、金属層５２の融解領域及び少なくとも部分的に融解しない領域を示す。各融解領域の再凝固中、粒子は、少なくとも部分的に融解しない領域の各々から横に、これらのような粒子は、徴成長距離だけ成長した後、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域１２０１から成長する他の粒子と接触するまで成長し、第１の粒界によって規定されたほぼ正方形の第１再凝固領域１２２０が形成される。前記接触する粒子のそれぞれの接触粒子成長距離は、影領域１２００のピッチ（すなわち、最も近い隣との間隔）によって規定される。前記第１放射ビームパルスの照射後の金属層５２の各融解領域の再凝固の完了後、各再凝固領域１２２０は、元に形成されたような金属層５２より少ない数のより大きい粒子を有する。
【００５７】
ここで図６Ｃを参照し、前記第１放射ビームパルスの照射に続く金属層５２の各融解領域の再凝固の完了後、金属層５２を有する標本４０を、任意の方向において、前記特徴成長距離未満の距離だけ微並進させ、第２放射ビームパルスの強度パターンの影領域１２４０が前記第１放射ビームパルスの強度パターンの影領域１２００の対応する影領域に対してシフトされるようにし、第１再凝固領域１２２０のそれぞれ内で異なった領域と重なるようにする。図６Ｃの例において、標本４０を、数マイクロメートルだけ（すなわち、前記第１放射ビームパルスの照射に続く前記接触粒子成長距離未満）、Ｘ軸とマイナス１３５°の角度を成すＡ方向において微並進させる。前記第２放射ビームパルスの強度パターンのビームレットも金属層５２に対してシフトするが、シフトしたビームレットは、シフトした影領域１２４０が重ならない金属層５２のすべての領域と依然として重なる。
【００５８】
標本４０の微並進の後、金属層５２に前記第２放射ビームパルスを照射し、前記シフトしたビームレットが重なる金属層５２の各領域がその厚さ全体を通じて融解し、シフトした影領域１２４０のそれぞれが重なる金属層５２の各領域が少なくとも部分的に融解しないままであるようにする。金属層５２の微並進は、図６Ｄに示す少なくとも部分的に融解しない領域１２４１が、前記第１放射ビームパルスの照射後の少なくとも部分的に融解しない領域１２０１より少ない粒子を含むようにさせる。標本４０の微並進の代わりに、シフトした影領域１２４０を有する前記第２放射ビームパルスの同じ強度パターンを、標本４０は静止したまま、マスク１５０（図１Ａに示す）を並進させることによって得てもよいことに注意されたい。影領域１２４０及び前記ビームレットのシフトを除けば、前記第２放射ビームパルスの強度パターンは、前記第１放射ビームパルスの強度パターンと同じである。
【００５９】
ここで図６Ｄに向かって、金属層５２の融解領域の再凝固に応じて、粒子は、シフトした少なくとも部分的に融解しない領域１２４１から外側に、これらの粒子が、特徴成長距離だけ成長した後、隣接するシフトした少なくとも部分的に融解しない領域１２４１から外側に成長する他の粒子と接触するまで成長し、それぞれの第２の粒界によって規定されるほぼ正方形の第２再凝固領域１２５０が形成される。図６Ｄを図６Ｂと比較して、前記第２放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後の金属層５２は、前記第１放射ビームパルスの照射に続く再凝固後の金属層より少なくてより大きい粒子を有する。
【００６０】
図６Ｅを参照し、前記第２放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後、標本４０を、任意の方向において、前記特徴成長距離未満の距離だけ微並進させ、第３放射ビームパルスの強度パターンの影領域１２５０が、前記第２放射ビームパルスの強度パターンの対応する影領域に対して、前記特徴成長距離未満の距離だけシフトされ、前記第２再凝固領域のそれぞれ内において異なった領域と重なるようにする。図６Ｅの例において、標本４０を１μｍないし１００μｍの範囲における距離だけＢ方向においてシフトし、このＢ方向はＸ軸に対して４５°の角度を成す。前記第３放射ビームパルスの強度パターンのビームレットも前記第２放射ビームパルスの強度パターンのビームレットに対してシフトするが、この２回シフトしたビームレットは、シフトした影領域１２５１が重ならない金属層５２のすべての領域と依然として重なる。次に、金属層５２に前記第３放射ビームパルスを照射し、２回シフトしたビームレット１２５０が重なる金属層５２の各領域がその厚さ全体を通じて融解し、２回シフトした影領域１２５１のそれぞれが重なる金属層５２の各領域が少なくとも部分的に融解しないままであるようにする。金属層５２の各融解領域の再凝固に応じて、粒子は、図６Ｆに示す、２回シフトした少なくとも部分的に融解しない領域１２５１の各々から外側に、これらの粒子が隣接する２回シフトした少なくとも部分的に融解しない領域から外側に成長する他の粒子と接触するまで成長し、第３の粒界によって規定されるほぼ正方形の第３再凝固領域１２６０が形成される。標本４０の微並進は、少なくとも部分的に融解しない領域１２５１の各々が単一粒子のみを含むようにさせるため、第３再凝固領域１２６０は単一粒子のみを有する。標本４０の微並進の代わりに、２回シフトした影領域１２５１（及びビームレット）を有する前記第３放射ビームパルスの同じ強度パターンを、標本４０を静止したまま、マスク１５０（図１Ａに示す）を微並進させることによって得てもよいことに再度注意されたい。代表的に、前記放射ビームパルスは、１０ｍＪ／ｃｍ２ないし１０４ｍＪ／ｃｍ２の範囲におけるビームレット強度と、１０ナノ秒ないし１０３ナノ秒の範囲におけるパルス持続時間（ＦＷＨＭ）と、１０Ｈｚないし１０４Ｈｚの範囲におけるパルス反復度とを有する。
【００６１】
図６Ｆに示すＬＳ処理金属層５２をパターン化し、集積回路装置の相互接続ラインを形成する場合、前記相互接続ラインを、エレクトロマイグレーションを最小にするように電流の方向が再凝固領域１２６０の第３の粒界に対してほぼ垂直になるように形成することが有利である。
【００６２】
マスク１５０によって規定されるような前記放射ビームパルスの強度パターンの影領域のアレイは、図６Ａ−６Ｆに示す構成を有する必要はなく、異なった構成を有するアレイとしてもよく、この場合において前記再凝固領域は対応して異なる形状を有することは、当業者には理解されるであろう。さらに、金属層５２への他の放射ビームパルスの照射と前記融解層の各融解領域の再凝固とに各々続く標本４０の微並進は、単一粒子のみを各々有する再凝固領域を得るために必要であるかもしれない。
【００６３】
図７Ａ−７Ｈを参照し、本発明の方法の第４実施形態による金属層のＬＳ処理の異なった段階における放射ビームパルス強度パターン及び金属層粒子構造を示す。図７Ａにおいて、標本４０上に例えば銅で形成された金属層７２に、マスク１５０（図１Ａに示す）によって規定され、反復する山形の形状（すなわちのこぎり歯形状）を各々有する多数の一定間隔で配置されたビームレット１３００と、それぞれの隣接するビームレット１３００間に隣接して各々配置された多数の影領域１３０１とを有する強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射する。隣接した反復山形状ビームレット１３００を互いに互い違いにして、各反復山形状ビームレット１３００の下向きの頂点が隣接する反復山形状ビームレット１３００の上向きの頂点の各々とＹ方向において整列し、各反復山形状ビームレット１３００の上向きの頂点が隣接する反復山形状ビームレット１３００の下向きの頂点の各々とＹ方向において整列するようにする。各ビームレット１３００は、ビームレット１３００の各々が重なる金属層５２の各領域がその厚さ全体を通じて融解し、影領域１３０１の各々が重なる金属層５２の各領域が少なくとも部分的に融解しないままとなるのに十分な強度を有する。反復山形状ビームレット１３００の幅Ｗを好適には１μｍないし１０μｍの範囲におけるものとし、隣接するビームレット１３００間の最小間隔を好適には１μｍないし１０３μｍの範囲におけるものとする。
【００６４】
ここで図７Ｂを向いて、前記第１放射ビームパルスの照射に続いて、金属層５２の融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域の再凝固中、粒子は、前記融解領域の向かい合う境界から横に、互いに反対方向を向いて成長する粒子１３１５、１３１６の行が各融解領域のセンタラインに実際的に沿って延在する第１の粒界１３２５の各々に沿って互いに接触し、第１再凝固領域１３１０を形成するまで成長する。このようにして、各第１再凝固領域１３１０は、前記粒子が前記ビームレット及び影領域によって規定される接触粒子成長距離ｄだけ成長した後に互いに接触する上向きに（＋Ｙ方向において）成長する粒子１３１５の行と下向きに（−Ｙ方向において）成長する粒子１３１６の行とを有する。各第１再凝固領域１３１０において、粒子１３１５の上向きに成長した行の上向きの各頂点において比較的大きな単一粒子１３１７と、粒子１３１６の下向きに成長した行の下向きの各頂点において比較的大きな単一粒子１３１８とが存在する。
【００６５】
金属層５２の各融解領域の再凝固の完了後、標本４０を垂直方向において（すなわち−Ｙ方向において）下向きに微並進させ、第２放射ビームパルスの強度パターンのビームレット１３１９及び影領域１３２６が前記第１放射ビームパルスの強度パターンのビームレット１３００及び影領域１３０１に対してシフトされるようにして、シフトされたビームレット１３１９の各々が各再凝固領域１３１０における上向きに成長した粒子１３１５の行の一部に重なるようにする。特に、前記放射ビームパルスのビームレット１３１９及び（それぞれの隣接するビームレット１３１９間に隣接する）影領域１３２６を、前記接触粒子成長距離ｄより少なくシフトする。シフトしたビームレット１３１９を、図７Ｂにおいて点線によって示す。前記ビームレット及び影領域の同じシフトを、標本４０を微並進させる代わりにマスク１５０（図１Ａに示す）を微並進させることによって達成してもよいことに注意されたい。
【００６６】
図７を参照し、金属層５２に前記第２放射ビームパルスを照射した場合、シフトしたビームレット１３１９の各々が重なる金属層５２の各領域１３２２はその厚さ全体を通じて融解し、影領域１３２６の各々が重なる各領域１３２７は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接する。特に、シフトされた影領域１３２６が重なる第１再凝固領域１３１０の上向きに成長した粒子１３１５の行は、単一粒子領域１３１７の一部を含み、少なくとも部分的に融解しないままである。
【００６７】
図７Ｄに向かい、金属層５２への前記第２放射ビームパルスの照射後、金属層５２の各融解領域１３２２は冷却され、再凝固し、第２再凝固領域１３２０を形成する。各再凝固領域１３２０は、第２再凝固領域１３２０のセンタラインにほぼ沿って延在する第２の粒界１３２８の各々に沿って互いに接触する上向きに成長した粒子１３１５の行と下向きに成長した粒子１３１６の行とを有する。上向きに成長した粒子１３１５の行の下向きに成長した粒子１３１６の行との接触は、前記粒子が前記接触粒子成長距離ｄだけ成長した後に生じる。第２再凝固領域１３２０の各々における上向きに成長した粒子１３１５の行の成長は、第１再凝固領域１３１０における上向きに成長した粒子１３１５の行の少なくとも部分的に融解しない部分によって種をまかれるため、上向きに成長した粒子１３１５は、サイズにおいてより大きい。特に、第２再凝固領域１３２０の各々における上向きに成長した粒子の行の各上向きの頂点における単一粒子領域１３１７は、サイズにおいて増大する。
【００６８】
図７Ｄを参照し、第２再凝固領域１３２０における粒子の成長が完了した後、標本４０（図１Ａに示す）を、再び下向き垂直方向（すなわち−Ｙ方向）において微並進させ、第３放射ビームパルスの強度パターンのビームレット１３２９（点線によって示す）及び影領域１３３０（それぞれの隣接するビームレット１３２９間に隣接する）の各々は、前記第２放射ビームパルスの強度パターンのビームレット１３１９（図７Ｃに示す）及び影領域１３２６に対して、前記特徴成長距離ｄ未満の距離だけシフトするようにし、２回シフトしたビームレット１３２９が第２再凝固領域１３２０における上向きに成長した粒子１３１５の行のそれぞれの部分と重なるようにする。このような微並進後、金属層５２（図１Ａに示す）に前記第３放射ビームパルスを照射し、２回シフトしたビームレット１３２９の各々が重なる金属層５２の各領域がその厚さ全体を通じて融解し、２回シフトした影領域１３３０の各々が重なる前記金属層の各領域が、第２再凝固領域１３２０における上向きに成長した粒子１３１５の行のそれぞれの部分を含み、少なくとも部分的に融解しないままであるようにする。金属層５２への前記第３放射ビームパルスの照射後、前記融解層は冷却され、再凝固し、上向きに成長した粒子及び下向きに成長した粒子の接触する行を各々有する第３再凝固領域（図示せず）を形成するようになる。前記第３再凝固領域（図示せず）の各々において、前記上向きに成長した粒子の行のそれぞれの上向きの頂点における単一粒子領域を含み、前記上向きに成長した粒子は、サイズにおいてより大きくなる。
【００６９】
ここで図７Ｅに向かい、上述したような多数の微並進、照射及び再凝固の後、上向きに成長した粒子の各行の上向きの頂点の各々における単一粒子領域１３１７は、サイズにおいて成長し続け、水平方向（すなわち、＋Ｘ及び−Ｘ方向）に隣接する単一粒子領域１３１７と接触し始める。加えて、前記再凝固領域の各々における単一粒子領域１３１７の各々は、直上の（すなわち＋Ｙ方向における）垂直方向に隣接する再凝固領域中に拡張する。図７Ｅに示すように、再凝固の完了後、前記標本を上述したように下向き垂直方向（すなわち−Ｙ方向）において微並進させ、点線によって示す次の放射ビームパルスの強度パターンのシフトしたビームレット１３２４は、図７Ｅに示すように、単一結晶領域１３１７のそれぞれの部分及び他の領域に重なる。
【００７０】
図７Ｆを参照し、前記次の放射ビームパルスの照射に応じて、シフトしたビームレット１３２４の各々が重なる金属層５２の各領域１３３１はその厚さ全体を通じて融解し、影領域（それぞれの隣接するビームレット１３２４の間に隣接する）の各々が重なる金属層５２の各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。各融解領域１３３１の再凝固に応じて、図７Ｇに示すように、単一粒子領域１３１７はより大きく成長し、水平方向に隣接する単一粒子領域１３１７がより長い粒界１３２１によって接触する。さらに、単一粒子領域１３１７の各々は、垂直方向に隣接する方向（すなわち＋Ｙ方向）における単一粒子領域１３１７のより近くに拡大する。
【００７１】
図７Ｈに向かって、多数の追加の上述したような微並進、照射及び再凝固の後、単一粒子領域１３１７の各々は、その２つの垂直方向（すなわち＋Ｙ方向）に隣接する単一粒子領域１３１７に接触するように成長する。単一粒子領域１３１７が成長して、その垂直方向に隣接する単一粒子領域１３１７に完全に接触した場合、前述のように処理された金属層５２は、図７Ｈに示すように、一般的に六角形の形状を各々有する完全に接触する単一粒子領域１３１７を構成する。
【００７２】
有利には、前述の例としての実施形態において、各放射ビームパルスは、１０ｍＪ／ｃｍ２ないし１０４ｍＪ／ｃｍ２の範囲におけるビームレット強度を、１０ナノ秒ないし１０３ナノ秒の範囲におけるパルス持続時間と、１０Ｈｚないし１０３Ｈｚの範囲におけるパルス反復度によって与える。
【００７３】
金属層５２（図１Ａに示す）をパターン化すべき場合、有利には、慣例的なフォトリソグラフィによるパターン化及びエッチングを行い、集積回路装置用相互接続ラインを形成するか、他の用途のパターン化金属層を形成するようなパターン化を、上述したＬＳ処理の後に行う。上述したように、金属層５２を有する標本４０を微並進させる代わりに、前の放射ビームパルスの強度パターンに関する次の放射ビームパルスの強度パターンのシフトを、図示しない慣例的なマスク並進を使用して前記マスク（図１Ａに示す）を微並進させることによって成し遂げてもよい。さらに、前の放射ビームパルスの各照射と前記金属層の各融解領域の再凝固の後に、標本４０又はマスク５０を微並進させて、前の放射ビームパルスの強度パターンに対して上向き方向（すなわち＋Ｙ方向）において次の強度パターンをシフトする代わりに、図７に示す同じ結果を、各照射及び再凝固後に標本４０又はマスク５０を微並進させ、前の放射ビームパルスの強度パターンに対して下向き方向（すなわち−Ｙ方向）において次の放射ビームパルスの強度パターンをシフトすることによっても達成してもよい。
【００７４】
図１Ａを参照し、ＬＳ処理を金属層５２において、区分ずつを基本に行う場合、金属層５２のある区分における上述したようなＬＳ処理の完了後、標本４０を、前述の例としての実施形態によるＬＳ処理に関する金属層５２の次の区分に並進させてもよい。
【００７５】
図８Ａ−８Ｄを参照し、本発明の方法の第５の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における前記放射ビームパルスと前記金属層の粒子構造とを示す。金属層５２を、例えば銅で形成する。図８Ａに示すように、マスク１５０（図１Ａに示す）によって規定されるような第１放射ビームパルスの強度パターンは、±Ｙ方向に沿って各々延在する複数の一定間隔を置いた比較的狭い線形のストライプ状影領域１４０１と、±Ｙ方向に沿って各々延在する複数の一定間隔を置いた比較的広い線形のストライプ状ビームレット１４００とから成る。前記ビームレットの各々を、それぞれの隣接する影領域１４０１の間に隣接して配置する。前記第１放射ビームパルスの強度パターンは、処理される前記金属層面積と、前記放射ビームパルスが、各ビームレット１４００に、前記ビームレットが重なるそれぞれの金属層領域をこれらの領域の厚さ全体を通じて融解するのに十分な強度を与える必要があるという制限とに基づいて、±Ｙ方向において任意の長さの任意の数の影領域１４０１及びビームレット１４００を有してもよい。好適には、影領域１４０１の各々は、１μｍないし１０μｍの小さい幅寸法を有し、ビームレット１４００の各々は、１μｍないし１０３μｍの小さい幅寸法を有する。金属層５２にこのような強度パターンを有する前記放射ビームパルスを照射した場合、ビームレット１４００の各々が重なる金属層５２の各領域１４０２はその厚さ全体を通じて融解し、影領域１４０１の各々が重なる金属層５２の各領域１４０３は少なくとも部分的に融解しない。少なくとも部分的に融解しない領域１４０３の各々は、それぞれの隣の融解領域１４０２に隣接する。少なくとも部分的に融解しない領域１４０３における前記金属層は、元に形成された前記金属層のランダムな方向を向いた粒界を有する比較的小さい粒子を有する。
【００７６】
図８Ｂに示すように、前記第１放射ビームパルスの照射後、金属層５２の融解領域１４０２（図８Ａに示す）は冷却され、再凝固する。各融解領域１４０２の再凝固中、粒子は、各々の少なくとも部分的に融解しない領域１４０３から各々隣接する融解領域１４０２中へ成長し、各融解領域１４０２において、粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域１４０３から、互いに反対方向を向いて成長し、各融解領域１４０２のセンタラインにほぼ沿って位置する第１の粒界１４０７の各々に沿って接触し、再凝固領域１４０４を形成する。再凝固領域１４０４の各々は、水平方向（すなわち±Ｘ方向）に延びる粒子１４０５及び１４０６の２つの列を有し、これらは、前記ビームレットの幅のほぼ半分の接触粒子成長距離ｄだけ成長した後、互いに接触する。金属層５２の各融解領域１４０２の再凝固が完了した後、金属層５２に、前記第１放射ビームパルスと同じ強度パターンだが、その影領域及びビームレットが前記第１放射ビームパルスの強度パターンの影領域及びビームレットに対してＸ方向において影領域１４０１（図８Ａに示す）の幅に少なくとも等しい距離だけ、標本４０（図１Ａに示す）のＸ方向における微並進か、マスク１５０（図１Ａに示す）の微並進かによってシフトした強度パターンを有する第２放射ビームパルスを照射する。本実施形態において、標本４０をＸ方向において影領域１４０１（図８Ａに示す）の幅に少なくとも等しい距離だけ微並進させ、シフトした影領域１４０８（図８Ｂにおいて点線によって示す）が再凝固領域１４０４の各々におけるより大きい粒子を有するそれぞれの領域と重なるようにする。各々のシフトされた影領域１４０８は、各再凝固領域１４０４における第１の粒界１４０７のいずれかの側の領域と重なってもよい。有利には、シフトした影領域１４０８を、各再凝固領域１４０４における第１の粒界１４０７に比較的近くにすべきであるが、第１の粒界１４０７に重なるべきではない。
【００７７】
ここで図８Ｃを向いて、前記強度パターンをシフトした後、金属層５２（図１Ａに示す）に前記第２放射パルスを照射し、これはシフトしたビームレット１４０９の各々が重なる金属層５２の各領域１４１０（図８Ｃに示す）をその厚さ全体を通じて融解させ、シフトした影領域１４０８の各々が重なる金属層５２の各領域１４１１は少なくとも部分的に融解しないままである。少なくとも部分的に融解しないままである領域１４１１の各々は、それぞれの隣の融解領域１４１０と隣接する。
【００７８】
図８Ｄを参照し、融解領域１４１０の冷却及び再凝固に応じて、それぞれの粒子は、各々の少なくとも部分的に融解しない領域１４１１から各々の隣接する融解領域１４１０中へ成長する。各融解領域１４１０において、それぞれの粒子１４１２は、各々の隣接する少なくとも部分的に融解しない領域１４１１から、互いに反対方向を向いて成長し、接触粒子成長距離ｄだけ成長した後、第２の粒界１４１３の各々に沿って互いに接触する。第２の粒界１４１３の各々は、融解領域１４１０の各々の垂直（すなわち±Ｙ方向）センタラインにほぼ沿って位置する。少なくとも部分的に融解しない領域１４１１は、一般的に水平方向（すなわち±Ｘ方向）に沿って延在する横粒界を有する比較的大きい粒子を各々有するため、少なくとも部分的に融解しない領域１４１１において互いに反対に水平方向において成長する粒子１４１２は、これらに含まれるこのような比較的大きい粒子によって種をまかれる。図８Ｄに示すように、結果として生じる粒子１４１２は、より広くてより長く、それぞれの隣接する第２の粒界１４１３間に延在する。
【００７９】
この例としての実施形態の前記説明から明らかなように、各々前記第１及び第２放射ビームパルスの照射後の（ビームレット１４００、１４０９の幅によって規定される）融解領域１４０２及び１４１０の幅を、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域１４０３及び１４１１から成長する粒子が、第１及び第２の粒界１４０７及び１４１３に、新たな粒子の核形成が融解領域１４０２及び１４１０において起こる前に接触することを可能にするより大きくすべきではない。代表的に、前記第１及び第２放射ビームパルスの各々は、１０ｍＪ／ｃｍ２ないし１０４ｍＪ／ｃｍ２の範囲におけるビームレット強度を、１０ナノ秒ないし１０３ナノ秒の範囲におけるパルス持続時間と、１０Ｈｚないし１０３Ｈｚの範囲におけるパルス反復度とによって与える。同じ結果を、前記第２放射ビームパルスの強度パターンをＸ方向においてシフトすることによって得てもよいことは、当業者には理解されるであろう。前記影領域及びビームレットをシフトすることを除いて、前記第２放射ビームパルスの強度パターンは、前記第１放射ビームパルスの強度パターンと同じである。
【００８０】
集積回路装置用の相互接続ラインを、有利には、図８Ｄに示す粒子構造を有する金属層から、エレクトロマイグレーションを最小にするために前記ＬＳ処理された金属層の粒界の水平方向に対して斜めに向けるべき（例えば、Ｘ軸に対して±４５°に向けるべき）前記相互接続ラインの部分をパターン化することによって形成してもよいことに注意されたい。
【００８１】
図９Ａ及び９Ｂを参照し、上述したＬＳ処理を、マスク１５０（図１Ａに示す）によって規定されるような、影領域１９０１及びビームレット１９０２が図９Ａに示すようにＸ及びＹ方向に対して斜めを向いた強度パターンを有するパルス放射ビームを使用して行ってもよい。このとき、ＬＳ処理を、前記第２放射ビームパルスの強度パターンを、斜めを向いた影領域１９１０及びビームレット１９０２に対して直交方向にシフトすることを除いて、垂直を向いた（すなわち±Ｙ方向における）影領域及びビームレットに対して上述したのと同様の手順を使用して行ってもよい。このようにして、斜めを向いた第２の粒界１９０４の各々隣接するものの間に延在する比較的広くて長い粒子の斜めの行を形成する。
【００８２】
ここで図１０Ａ−１０Ｅを参照し、本発明の方法の第６の例としての実施形態によるＬＳ処理の他の段階における放射ビームパルス強度パターン及び金属層粒子構造を示す。この例としての実施形態は、図８Ａ−８Ｄの参照と共に上述した第５の例としての実施形態の有利な拡張である。前記第５の例としての実施形態によるＬＳ処理を完了し、図８Ｄに示す粒子構造を得た後、金属層５２（図１に示す）を有する標本４０を第２の粒界１４１３に対して９０°回転し、図１０Ａに示す粒子構造を得る。この９０°回転の後、図８Ｄに示す比較的長くて広い粒子１４１２の連続的な列は、図１０Ａに示す比較的長くて広い粒子１４１２の連続的な行になり、図８Ｄにおける垂直に延在する第２の粒界１４１３は、図１０Ａにおける水平に延在する第２の粒界１４１３になる。図１０Ａに示す粒子の各行は、ほぼ２μｍないし１０３μｍの範囲におけるλの高さを有する。
【００８３】
図１０Ａを参照し、前記９０°回転の後、標本４０（図１Ａに示す）の金属層５２に、図８Ａに示す第５の例としての実施形態の第１放射ビームパルスと同様の強度パターンであり、図１０Ａにおいて点線によって示すような、一定間隔で配置された比較的広く線形のストライプ状ビームレット１４００と、一定間隔で配置された比較的広く線形のストライプ状影領域１４０１とを有する強度パターンを有する放射ビームパルスを照射する。前記９０°回転後の標本４０の金属層５２への前記第１放射ビームパルスの照射は、図１０Ｂに示すように、ビームレット１４００の各々が重なる金属層５２の各領域１５００をその厚さ全体を通じて融解させ、影領域１４０１の各々が重なる各領域１５０１は、少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域１５０１は、隣の融解領域１５００と隣接する。
【００８４】
前記９０°回転後の前記第１放射ビームパルスの照射後、金属層５２の各融解領域は冷却され、再凝固する。金属層５２の各融解領域１５００の再凝固中、異なった単一粒子が、各々の少なくとも部分的に融解しない領域１５０１から各々の隣接する融解領域１５００中に成長する。図１０Ｃを参照し、各融解領域１５００において、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域１５０１から、互いに反対方向において、前記ビームレットの幅のほぼ半分の第１接触粒子成長距離ｄだけ成長した後、第３の粒界１５１０の各々に沿って互いに接触するまで成長する。前記第１放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後の金属層５２の粒子構造を図１０Ｃに示す。影領域１４０１の各々の幅は、図１０Ａに示す粒子１４１２の行の各々における２つの粒子に重なるのに十分であるため、図１０Ｃに示す粒子構造は、水平粒界１５０３によって分離された大きい粒子の連続的な行１５０２から成る。行１５０２の各々において、前記粒子は、それぞれの粒界１５１１及びそれぞれの垂直粒界１５１０によって分離される。
【００８５】
前記９０°回転後の前記第１放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後、標本４０又はマスク１５０（図１Ａに示す）を微並進させ、例えば、＋Ｘ方向における第２放射ビームパルスの強度パターンの水平シフトが生じるようにする。このシフトされた強度パターンは、図１０Ｃにおいて点線によって示すような、シフトしたビームレット１５０４及びシフトした影領域１５０５を有する。図１０Ｄに示すように、シフトしたビームレット１５０４の各々が重なる金属層５２（図１Ａに示す）の各領域１５０６はその厚さ全体を通じて融解し、シフトした影領域１５０５の各々が重なる各領域１５０７は、少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、隣の融解領域と隣接する。図１０Ｃに示すように、各々の少なくとも部分的に融解しない領域１５０７は、行１５０２の各々における単一粒子を含む。したがって、図１０Ｅに示すように、融解領域１５０６（図１０Ｄに示す）が再凝固するとき、行１５０２の各々におけるそれぞれの単一粒子は、各々の少なくとも部分的に融解しない領域５０７から各々の隣接する融解領域１５０６中に成長し、各融解領域において、行１５０２の各々における単一粒子のそれぞれの対は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向に向かって、特徴成長距離ｄ´だけ成長した後、第４の垂直粒界１５１２のそれぞれに沿って互いに接触する。前記９０°回転に続く第２放射ビームパルスの照射後の再凝固が完了したときの金属層５２の粒子構造を図１０Ｅに示す。図１０Ｅに示すように、結果として生じる粒子構造は、寸法λ×λを有する一般的に正方形の粒子領域の行１５０８から成り、各々の単一粒子領域は、それぞれの垂直粒界１５０３とそれぞれの第２の垂直粒界１５１２とによって境界付けられ、ここでλを図１０Ａに示す第２の粒界１４１３の隣接するものの間の距離とする。代表的な放射ビームパルス強度、パルス持続時間及びパルス反復度は、前記第５の例としての実施形態と同じである。
【００８６】
ここで、図１１Ａ−１１Ｄに向かい、本発明の方法の第７の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における放射ビームパルス強度パターン及び金属層粒子構造を示す。図１１Ａを参照し、標本４０の上に、例えば０．１μｍないし１０μｍの範囲における比較的狭いストリップにパターン化された金属層５２を配置する。例えば銅で形成され、マンハッタンジオメトリに適合する予め規定された輪郭を有する金属層ストリップ５２に、前記予め規定された輪郭に沿って一定間隔において金属層ストリップ５２に重なるように配置された複数の比較的狭い線形のストライプ状影領域１６００を含む強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射する。前記第１放射ビームパルスの強度パターンは、影領域１６００の各々が重ならない金属層ストリップ５２のすべての領域に重なるビームレットも含む。影領域１６００は、以下に説明するように前記放射ビームパルスをシフトした後に金属層ストリップ５２の幅に完全に重なるのに十分な１μｍないし１０μｍの範囲における幅と２μｍないし１００μｍの範囲における長さとを有する。
【００８７】
金属層ストリップ５２に前記第１放射ビームパルスを照射した場合、前記ビームレットが重なる金属層ストリップの各領域はその厚さ全体を通じて融解し、影領域１６００の各々が重なる前記金属層ストリップの各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接し、元に形成されたような金属層ストリップ５２のランダムに配向された粒界を有する小さい粒子を含む。前記第１放射ビームパルスの照射後、各融解領域は冷却され、再凝固する。図１１Ｂを参照し、各融解領域の再凝固中、粒子１６０１は、前記少なくとも部分的に融解しない領域の各々から隣接する融解領域中に横に成長する。ここで、金属層ストリップ５２の狭さのため、単一粒子１６０１のみが金属層ストリップ５２において成長することができる。したがって、単一粒子１６０１は、金属層ストリップ５２の少なくとも部分的に融解しない領域１６０２から各々の隣接する融解領域において成長し、第１の粒界１６０３の各々において互いに接触する。
【００８８】
前記第１放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後の金属層ストリップ５２の粒子構造を図１１Ｂに示す。図１１Ｂに示すように、金属層ストリップ５２の各々の少なくとも部分的に融解しない領域１６０２の粒子構造は、ランダムに配向された粒界を有する小さい粒子のクラスタを有し、各再凝固領域の粒子構造は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域１６０２から互いに反対方向を向いて、隣接する影領域１６００間の距離のほぼ半分の接触粒子成長距離だけ金属層ストリップ５２の輪郭に沿って成長した後に複数の第１の粒界１６０３のそれぞれにおいて接触するように成長した比較的長い粒子１６０１を有する。
【００８９】
ここで図１１Ｃを向いて、前記第１放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後、金属層ストリップ５２に、前記第１放射ビームパルスと同様の強度パターンだが、その影領域１６０４を前記第１放射ビームパルスの強度パターンの影領域に対してシフトし、各々のシフトした影領域が金属層ストリップ５２の単一粒子領域１６０１のそれぞれに重なるようにした強度パターンを有する第２放射ビームパルスを照射する。前記第２放射ビームパルスの強度パターンのビームレットもシフトするが、シフトした影領域１６０４のそれぞれが重ならない金属層ストリップ５２のすべての領域に依然として重なる。この例としての実施形態において、金属層ストリップ５２に関する影領域１６０４及び前記ビームレットのシフトを、標本４０（図１Ａに示す）を斜め方向において（例えば、Ｘ軸に対して４５°を向いた方向において）金属層ストリップ５２の区分に対して微並進させることによって達成する。代わりに、影領域１６０４のシフトを、標本４０を微並進させる代わりにマスク（図１Ａに示す）を微並進させることによって達成してもよい。
【００９０】
金属層ストリップ５２に前記第２放射ビームパルスを照射した場合、前記シフトしたビームレットが重なる金属層ストリップ５２の各領域はその厚さ全体を通じて融解し、影領域１６０４のそれぞれが重なる前記金属層ストリップの各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接し、それぞれの単一粒子を含む。前記第２放射ビームパルスの照射後、金属層ストリップ５２の各融解領域は冷却され、再凝固する。再凝固中、少なくとも部分的に融解しない領域におけるそれぞれの単一粒子は、各々の隣接する融解領域中に成長し、各融解領域において、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から互いに反対方向を向いて成長し、前記接触粒子成長距離だけ成長した後、第２の粒界１６０６のそれぞれにおいて互いに接触する。
【００９１】
前記第２放射ビームパルスに続く再凝固の完了後の金属層ストリップ５２の粒子構造を図１１Ｄに示す。この粒子構造は、それぞれの第２の粒界１６０６において接触する単一粒子領域１６０５から成り、第２の粒界１６０６は、境界１６０６のそれぞれの場所において金属層ストリップ５２に対して実際的に直交している。有利には、前述の例としての実施形態において、前記放射ビームパルスは、１０ｍＪ／ｃｍ２ないし１０４ｍＪ／ｃｍ２の範囲におけるビームレット強度を、１０ナノ秒ないし１０３ナノ秒の範囲におけるパルス持続時間と１０Ｈｚないし１０３Ｈｚのパルス反復度とによって与える。前記第２放射ビームパルスの強度パターンの影領域及びビームレットの、前記第１放射ビームパルスの強度パターンのこれらに関するシフトを除いて、前記第１及び第２放射ビームパルスの強度パターンは同じである。
【００９２】
図１２Ａ−１２Ｄを参照し、本発明の方法の第８の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における放射ビームパルス強度パターン及び金属層粒子構造を示す。図１２Ａにおいて、例えば銅で形成され、直角屈曲部を有するストリップにパターン化された金属層５２を有する基板４０の一部を示す。有利には、金属層ストリップ５２は、１０μｍの幅を有し、最新の集積回路装置の金属層相互接続ラインの代表的なものであり、前記金属相互接続ラインを、マンハッタンジオメトリを有するように設計した。
【００９３】
金属層ストリップ５２に、マスク１５０（図１Ａに示す）によって規定されるような強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射し、前記強度パターンは、複数の一定間隔を置いて配置された比較的広い線形のストライプ状ビームレット１７００と、複数の一定間隔を置いて配置された比較的狭い線形のストライプ状影領域１７０１とを含み、影領域１７０１及びビームレット１７００の双方は、Ｙ方向に沿って延在する。ビームレット１７００の各々を、それぞれの隣接する影領域１７０１間に隣接して配置する。金属層ストリップ５２の各々の直角区分を、影領域１７０１及びビームレット１７００に対して斜めに向ける。好適には、金属層ストリップ５２の各々の直角区分を、Ａ方向（すなわち、Ｘ軸に対して４５°）又はＢ方向（すなわち、Ｘ軸に対して４５°）のいずれかにおいて向ける。有利には、ビームレット１７００の幅を１μｍないし１００μｍの範囲、影領域の幅を１μｍないし１０μｍの範囲とする。前記第１放射ビームパルスの照射に応じて、ビームレット１７００のそれぞれが重なる金属層ストリップ５２の各領域１７０３はその厚さ全体を通じて融解し、影領域１７０１のそれぞれが重なる金属層ストリップ５２の各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。前記少なくとも部分的に融解しない領域は、各々の隣の融解領域と隣接し、元に形成されたときの金属層ストリップ５２のランダムに配向された粒界を有する小さい粒子を含む。
【００９４】
前記第１放射ビームパルスの照射に続き、金属層ストリップ５２の各融解領域１７０３は冷却され、再凝固する。このような再凝固中、単一粒子が、金属層ストリップ５２の各々の少なくとも部分的に融解しない領域から、各々の隣接する融解領域１７０３中へ成長し、各融解領域において、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から互いに反対方向において成長し、金属層ストリップ５２の輪郭に沿った隣接する影領域１７０１間の距離のほぼ半分の接触粒子成長距離だけ成長した後、複数の第１の粒界１７０６のそれぞれに沿って互いに接触する。金属層ストリップ５２の狭さのため、単一粒子のみが前記ストリップにおいて成長することができる。
【００９５】
前記第１放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後の金属層ストリップ５２の粒子構造を、図１２Ｂにおいて示す。図１２Ｂを参照し、前記粒子構造は、各々の少なくとも部分的に融解しない領域１７０４におけるランダムに配向された粒界を有する小さい粒子のクラスタと、少なくとも部分的に融解しない領域１７０４に各々隣接する融解領域１７０３において成長した単一粒子領域１７０５と、融解領域１７０３において反対方向において成長するそれぞれの単一粒子１７０５が互いに接触する第１の粒界１７０６とを具える。
【００９６】
ここで図１２Ｃに向かい、前記第１放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後、金属層ストリップ５２に、前記第１放射ビームパルスと同様の強度パターンだが、ビームレット１７０７及び影領域１７０８を前記第１放射ビームパルスの強度パターンのこれらに対して、前記ビームレット及び影領域に対して直交方向において、影領域１７０１及び１７０８の幅に少なくとも等しいが、影領域１７０８が第１の粒界１７０６に重なる距離よりは短い距離だけシフトした強度パターンを有する第２放射ビームパルスを照射する。このようにして、各々のシフトした影領域１７０８は、それぞれの単一粒子領域１７０５（図１２Ｂに示す）に重なる。この例としての実施形態において、前記強度パターンのシフトは＋Ｘ方向におけるものであり、標本４０を−Ｘ方向において微並進することによって得られる。代わりに、前記強度パターン（すなわち、ビームレット１７０７及び影領域１７０８）を−Ｘ方向において、標本４０を＋Ｘ方向において並進することによってシフトしてもよい。他の代案として、マスク１５０（図１Ａに示す）を、前記標本の代わりに微並進し、前記第２放射ビームパルスの強度パターンをＸ方向又は−Ｘ方向のいずれかにおいてシフトしてもよい。
【００９７】
前記第２放射ビームパルスの照射に応じて、シフトしたビームレット１７０７のそれぞれが重なる金属層ストリップ５２の各領域はその厚さ全体を通じて融解し、影領域１７０８のそれぞれが重なる金属層ストリップ５２の各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域は、それぞれの隣の融解領域と隣接し、それぞれの単一粒子領域を含む。前記第２放射ビームパルスの照射後、金属層ストリップ５２の各融解領域は冷却され、再凝固する。各融解領域１７０９の再凝固中、各々の少なくとも部分的に融解しない領域におけるそれぞれの単一粒子は、各々の隣接する融解領域１７０９において成長し、各融解領域において、それぞれの単一粒子は、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域から、互いに反対方向を向いて成長し、図１２Ｄに示すように、複数の第２の粒界１７１１のそれぞれにおいて互いに接触する。
【００９８】
前記第２放射ビームパルスの照射に続く再凝固の完了後の金属層ストリップ５２の粒子構造を図１２Ｄに示す。図示した粒子領域は、それぞれの隣接する第２の粒界１７１１間に延在する単一粒子領域１７１０を具え、各々の第２の粒界１７１１は、境界１７１１の場所における金属層ストリップ５２に対して約４５°において斜めを向く。有利には、上述した例としての実施形態において、各放射ビームパルスは、１０ｍＪ／ｃｍ２ないし１０４Ｊ／ｃｍ２の範囲におけるビームレット強度を、１０ナノ秒ないし１０３ナノ秒の範囲におけるパルス持続時間と、１０Ｈｚないし１０３Ｈｚの範囲におけるパルス反復度とによって与える。
【００９９】
図１２Ａ−１２Ｄに示す例としての実施形態を、同時に、ウエハ上の多数の部分的に製造された集積回路装置又はすべて部分的に製造された集積回路装置の部分的に製造された集積回路装置の相互接続ラインのような、マンハッタンジオメトリを有する予めパターン化された金属層ストリップに用いてもよい。
【０１００】
図１３Ａ−１３Ｃを参照し、本発明による方法の第９の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における放射ビームパルス強度パターン及び金属層粒子構造を示す。この例としての実施形態において、例えば銅で形成され、単一粒子区分と、金属層ストリップの方向に対して大きい角度を成す粒界とを有する金属層ストリップを、標本４０上の金属層５２（双方とも図１Ａに示す）に、形成すべき前記金属ストリップと同じ輪郭に適合するが、前記金属層ストリップより広いビームレットを含む強度パターンを有する放射ビームパルスを照射することによって形成する。図１３Ａに示すように、金属層５２の一部に、直角屈曲部を有するストライプ状ビームレット１８００と、ビームレット１８００が重ならない前記金属層のすべての部分に重なる影領域とを含む強度パターンを有する放射ビームパルスを照射する。ビームレット１８００が重なる金属層５２の領域１８０１はその厚さ全体を通じて融解し、前記影領域が重なる各領域は少なくとも部分的に融解しないままである。融解領域１８０１は、その２つのエッジ１８０２及び１８０３に沿って隣の少なくとも部分的に融解しない領域と隣接する。有利には、ビームレット１８００の幅を、０．１μｍないし１０μｍの範囲における幅を有する金属層ストリップを形成するために、１μｍないし１０μｍの範囲とする。
【０１０１】
前記放射ビームパルスの照射に続いて、金属層５２の融解領域１８０１は冷却され、再凝固する。融解領域１８０１の再凝固中、粒子は、融解領域１８０１において、その２つの少なくとも部分的に融解しないエッジ１８０２及び１８０３から横へ成長する。図１３Ｂに示すように、横に成長する粒子の行１８０５及び１８０６は、各々、反対のエッジ１８０２及び１８０３から互いのほうを向いて成長し、融解領域１８０１のセンタラインとほぼ一致する粒界１８０７に沿って互いに接触する。
【０１０２】
金属層５２の融解領域１８０１が完全に再凝固した後、図１３Ｂに示すような結果として生じる再凝固領域１８０４の粒子構造は、粒界１８０７に沿って接触する２つの粒子の行１８０５及び１８０６を有する。比較的狭い金属層ストリップを、再凝固領域１８０４を有する金属層５２をパターン化することによって形成する。この例としての実施形態において、粒界１８０７に近いが重ならない下側の粒子の行１８０６におけるストリップ状領域１８０８（図１３Ｂにおいて点線によって示す）を、金属層５２の慣例的なフォトリソグラフィ及びエッチングによって形成する。
【０１０３】
金属層５２のパターン化後に得られた金属層ストリップ１８０９を図１３Ｃに示す。図１３Ｃに示すように、金属層ストリップ１８０９は、粒界１８１１のそれぞれの場所において金属層ストリップ１８０９に対して一般的に大きい角（すなわち９０°に近い）を成す粒界１８１１によって互いに分離された単一粒子区分１８１０から成る。前記例としての実施形態において、前記放射ビームパルスは、１０ｍＪ／ｃｍ２ないし１０４Ｊ／ｃｍ２の範囲におけるビームレット強度を、１０ナノ秒ないし１０３ナノ秒の範囲におけるパルス持続時間によって与える。
【０１０４】
この例としての実施形態は、下側の粒子の行１８０６におけるストリップ状領域から金属層ストリップ１８０９を形成するが、同様の金属層ストリップを、他の粒子の行１８０５におけるストリップ状領域から形成してもよいことに注意された。この例としての実施形態におけるビームレットの幅を、再凝固領域１８０４の２つの粒子の行１８０５及び１８０６が粒界１８０７において接触するように十分に狭くしたが、より広いビームレット１８００を使用し、金属層５２のより広い領域１８０１を融解して、粒子の行１８０５及び１８０６の成長が、前記融解領域が完全に再凝固する前に互いに接触しないようにしてもよいことにも注意されたい。このような状況において、２つの粒子の行１８０５及び１８０６は、前記再凝固領域の中心部分に沿って延在する核形成（図示せず）によって形成された細かい粒子の金属層領域によって分離され、金属層ストリップ１８０９を、２つの接触しない粒子の行１８０５及び１８０６のいずれか一方におけるストリップ状領域から形成してもよい。２つの接触しない粒子の行１８０５及び１８０６の各々の特徴成長距離は、第１に融解金属領域１８０１の熱の展開に依存する。有利には、金属層ストリップ１８０９が形成される前記ストリップ状領域は、２つの粒子の行１８０５及び１８０６を分離する前記微細粒子領域（図示せず）に近く位置するが重ならない。
【０１０５】
図１４及び１５Ａ−１５Ｇを参照し、本発明の方法の第１０の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における照射経路、放射ビームパルス強度パターン及び金属層粒子構造を示す。最初に図１４に向かい、上に配置された例えば銅で形成された金属層５２を有する標本４０を示す。図１Ａに示す装置に戻って参照し、標本４０を、コンピュータ１０６によって制御される標本並進ステージ１８０上に置く。マスク１５０によって規定される強度パターンを有する固定されたパルス放射ビーム１６４は、標本４０上の金属層５２に射出する。標本並進ステージ１８０のＸ及びＹ方向における動きを制御することによって、コンピュータ１０６は、標本４０上の金属層５２に照射する固定パルス放射ビーム１６４に関する標本４０の相対的な位置を制御する。パルス放射ビーム１６４のパルス反復度及び各パルスのエネルギーも、コンピュータ１０６によって制御する。
【０１０６】
この実施形態において、予め規定された照射経路に沿って金属層５２（図１Ａに示す）の連続的な部分に連続して照射し、金属層５２において制御された寸法及び形状と制御された粒界位置及び向きとを有する大きい粒子の横への成長を得るために、標本４０（図１Ａに示す）を固定パルス放射ビーム１６４（図１Ａに示す）に対して並進させる。各放射ビームパルスの強度パターンの各ビームレットが、該ビームレットが重なる金属層５２の領域をその厚さ全体を通じて融解するのに十分なエネルギーを有し、金属層５２の各融解領域が、該融解領域における粒子の横への成長を可能にするのに十分小さな寸法を有する限り、パルス放射ビーム１６４のパルスはどのような特定の強度パターンにも限定されない。
【０１０７】
図解を簡単にするために、放射の経路を、図１４において、並進する標本４０の基準のフレームにおいて示し、固定パルス放射ビーム１６４を並進する固定標本として示すようにする。
【０１０８】
図１４に戻って向かい、この例としての実施形態において、標本４０上の金属層５２を、処理の目的のため、Ｙ方向において延在する多数の列（例えば、第１列２０５、第２列２０６等）に再分割する。再分割された金属層５２の列の位置及び寸法を、コンピュータ１０６（図１Ａに示す）に格納し、前記コンピュータによって標本４０上の金属層５２の処理を制御するのに利用する。各列の例としての寸法を、Ｘ方向において２ｃｍ、Ｙ方向において４０ｃｍとし、標本４０上の金属層５２を、例えば１５列に再分割するようにする。隣接する列の照射が互いに小さい領域において重なり、金属層５２の中に照射されない領域を有する可能性を回避するようにすることが好適である。重なる領域は、例えば５０μｍの幅を有することができる。
【０１０９】
図１Ａを再び参照し、コンピュータ１０６は、パルス放射ビーム１６４が標本４０の基準のフレームにおける第１位置２２０において射出するように、パルス放射ビーム１６４を放射させ、標本４０を位置決めする。次に、標本４０を、コンピュータ１０６の制御の下で＋Ｙ方向において加速させ、固定パルス放射ビーム１６４に対して予め決められた速度に達しさせ、これは、標本４０上ではない第１経路２２５をトレースする。経路２２５は、静止したパルス放射ビーム１６４の運動の結果ではなく、前記静止パルス放射ビームに向かう標本４０の運動を表すことに再び注意されたい。
【０１１０】
標本４０の上側エッジ２１０がパルス放射ビーム１６４の射出の位置に達した場合、前記標本を静止パルス放射ビーム１６４に対して予め決められた速度において運動している。その後、標本４０を＋Ｙ方向において予め決められた速度において並進させ、パルス放射ビーム１６４は、標本４０上の金属層５２の連続的な部分に、予め決められたパルス反復度において、Ｙ方向において標本の長さを通過する第２照射経路２３０に沿って照射する。標本４０の下側エッジ２１１がパルス放射ビーム１６４の固定された射出の位置に達した場合、標本４０の並進を、第３経路２３５に沿って、パルス放射ビーム１６４の固定された射出の位置が標本４０に対して第２位置２４０にあるときに完全停止するようになるまで、遅くする。この実施形態において、予め決められたパルス反復度を、例えば、５０Ｈｚないし１０３Ｈｚパルス／秒の範囲とし、各パルスは、１０ｍＪ／ｃｍ２ないし１０４ｍＪ／ｃｍ２の範囲におけるビームレット強度を、１０ナノ秒ないし１０３ナノ秒の範囲におけるパルス持続時間で与える。
【０１１１】
パルス放射ビーム１６４が照射経路２３０を通過する間の、例としての強度を有する放射ビームパルスによる連続的な順次の照射中の金属層５２の例としての粒子構造を、図１５Ａ−１５Ｄに示す。図１５Ａを参照し、この例としての実施形態において、パルス放射ビーム１６４の強度パターン３００は、一定の間隔で配置された比較的狭い線形のストライプ状影領域３０１と、一定の間隔で配置された比較的広い線形のストライプ状ビームレット３０２とを有する正方形形状を有し、各ビームレットは、それぞれの隣の影領域間に隣接して位置する。影領域３０１及びビームレット３０２の双方は、Ｙ方向に沿って延在する。強度パターン３００の寸法は、０．１ｃｍ掛ける１．５ｃｍである。各影領域３０１の寸法は、２μｍ掛ける１ｃｍであり、各ビームレット３０２の寸法は、４μｍ掛ける１ｃｍである。標本４０の上側エッジ２１０のすぐ後の金属層５２の部分に第１放射ビームパルスを照射した場合、前記第１放射ビームパルスの強度パターンのビームレット３０２のそれぞれが重なる金属層５２の照射部分の各領域３０３はその厚さ全体を通じて融解し、前記第１放射ビームパルスの強度パターンの影領域３０１のそれぞれが重なる照射部分の各領域３２３は少なくとも部分的に融解しないままである。
【０１１２】
ここで図１５Ｂに向かい、予め決められたパルス反復度による第２放射ビームパルスの照射後に、前記第１放射ビームパルスによって融解した金属層５２の各領域３０３は再凝固し、隣接する少なくとも部分的に融解しない領域３２３（図１５Ａに示す）から互いに向かって成長し、約２μｍの接触粒子成長距離だけ成長した後に、複数の粒界３０６のそれぞれに沿って互いに接触する２つの粒子の列３０４及び３０５を形成する。再凝固領域３０７の各々における粒子の列３０４及び３０５の双方は、それぞれの中心部分を有し、これらの中心部分において、粒界は、放射経路２３０に対して大きい角（すなわち、９０°に近い）を成す。図１５Ｂに示すように、融解領域３０３の再凝固が起こる間、前記標本を静止パルス放射ビーム１６４に対して、放射経路２３０に沿って並進させ、金属層５２に第２放射ビームパルスを照射した場合、図１５Ｂにおいて点線によって示すその強度パターン３０８が、再凝固領域３０７と部分的にのみ重なるように並進するようにする。
【０１１３】
図１５Ｃに示すように、前記第２放射ビームパルスの強度パターン３０８のビームレット３０５のそれぞれが重なる金属層５２の領域３０９はその厚さ全体を通じて融解し、前記第２放射ビームパルスの強度パターン３０８の影領域３２４のそれぞれが重なる金属層５２の各領域３２６は少なくとも部分的に融解しないままである。加えて、前記第２放射ビームパルスの強度パターン３０８のビームレット３２５が重ならない再凝固領域３０７の部分も、少なくとも部分的に融解しないままである。図１５Ｄに示すように、連続的な放射ビームパルス間の融解領域３０９の再凝固中、各再凝固領域３１０における粒子の列３１１及び３１２は、長さにおいて増大し、粒界が照射経路２３０に対して大きい角（すなわち、９０°近く）を成すそれぞれの中心部分を有する。静止パルス放射ビーム１６４に関する標本４０の連続的な並進は、連続的な放射ビームパルス間で起こり、この間、融解領域３０９は再凝固するため、金属層５２に第３放射ビームパルスを照射した場合、（図１５Ｄにおいて点線によって示すような）その強度パターン３１３を、再凝固領域３１０に対して並進させ、前記第３放射ビームパルスの強度パターン３１３のビームレット３２８が再凝固領域３１０に部分的にのみ重なるようにする。このようにして、予め決められた速度における列２０５の第１経路における照射経路２３０に沿った前記標本の連続的な並進は、予め決められたパルス反復度における連続的な放射ビームパルスの照射と共に、結果として、第２照射経路２３０の長さ全体に沿って延在する再凝固領域の形成を生じ、前記再凝固領域の各々は、粒界が放射経路２３０に対して大きい角を成す該再凝固領域の中心のそれぞれの部分を有する２つの接触する粒子の列を有する。
【０１１４】
図１４に戻って、並進標本４０の基準のフレームにおける静止パルス放射ビーム１６４が場所２４０における停止に来た後、標本４０をコンピュータ１０６の制御の下でＸ方向において微並進させ、前記パルス照射ビームが第４経路２４５を、前記ビームが場所２４７に射出するまでトレースするようにする。次に、標本４０を−Ｙ方向において加速させ、前記パルス照射ビームが第５経路２５０を、標本４０が標本４０の下側エッジ２１１が前記ビームの射出の位置に達するときまでに予め決められた並進速度に達するまで、通過するようにする。その後、標本４０を前記予め決められた速度において−Ｙ方向において第６照射経路２５５の長さ全体に対して並進させ、前記パルス放射ビームは、標本４０上の金属層５２を、前記予め決められたパルス反復度において連続的に照射する。
【０１１５】
図１５Ｅを参照し、経路２４５に沿った微並進と経路２５０の通過後の標本４０の下側エッジ２１１のすぐ上の列２０５における前記金属層の部分３１７を示す。前記パルス放射ビームの第１通過における放射経路２３０の通過の完了後に示す列２０５における金属層５２の部分３１７は、列２０５の長さ全体に沿って延在する２つの接触する粒子の列３１４及び３１５を各々有する多数の再凝固領域３１６を有する。各再凝固領域３１６は、その２つの側において、列２０５の長さ全体に沿って延在する２つの照射されない領域３１８によって境界付けられる。前記微並進後の列２０５における金属層５２に照射する第２通過の前記第１放射ビームパルスの強度パターン３１９を、図１５Ｅにおいて点線によって示す。シフトした強度パターン３１９は、再凝固領域３１６のそれぞれの中心部分における２つの粒子の行３１４及び３１５と部分的に重なる多数の影領域３２９と、照射されない領域３１８のそれぞれと重なると共に、それぞれの隣接する再凝固領域３１６のエッジにおける粒子の行３１４及び３１５の一部と重なるビームレット３３０とを有する。金属層５２の一部３１７に強度パターン３１９を有する第１放射ビームパルスを照射した場合、図１５Ｆに示すように、ビームレット３３０のそれぞれが重なる前記金属層の領域はその厚さ全体を通じて融解し、影領域３２９のそれぞれが重なる前記金属層の領域３２３は少なくとも部分的に融解しないままである。各々の少なくとも部分的に融解しない領域３２３は、それぞれの隣の融解領域３２０と隣接する。前記第１放射ビームパルスの照射後、融解領域３２０は冷却され、再凝固する。融解領域３２０の再凝固中、再凝固領域３１６の各々の中心の粒子の列３１４及び３１５の少なくとも部分的に融解しない領域３２１及び３２２は、それぞれの隣接する融解領域３２０における粒子の横への成長の種をまく。図１５Ｇに示すように、融解領域３２０の再凝固が完了した場合、一般的にＸ軸に沿って向いた粒界を有する比較的長い粒子の連続的な行３３２を有する再凝固領域３３３が形成される。
【０１１６】
融解領域３２０の再凝固が起こっている間、パルス放射ビーム１６４（図１Ａに示す）に関する標本４０の連続的な並進は、次の放射ビームパルス（図１５Ｇにおいて点線によって示す）の強度パターン３３１を再凝固領域３３３に対して並進させ、再凝固領域３３３に部分的に重なるようにする。このようにして、パルス放射ビーム１６４が照射経路２５５を予め決定された速度において通過するような前記標本の連続的な並進は、金属層５２の第１列２０５への、前記第２通過における予め決められたパルス反復度における放射ビームパルスの照射と共に、結果として、一般的にＸ方向において向けられた粒子領域を有する比較的長い粒子３３２の連続的な列を、第１列２０５の長さ全体に沿って形成させる。
【０１１７】
パルス照射ビーム１６４を上述したように第６照射経路を通過した後、第１列２０５の連続的なＬＳ処理は完了する。図１４を再び参照し、標本４０をコンピュータ１０６（図１Ａに示す）の制御の下で並進させ、パルス放射ビーム１６４が標本４０の上側エッジ２１０に射出するようにした場合、標本４０の速度を再びパルス放射ビーム１６４に対して遅くし、前記ビームは第７照射経路２６０を通過し、標本４０は、パルス放射ビーム１６４が標本４０の基準のフレームにおける場所２６５に射出するときに完全停止に来るようにする。次に、標本４０を次の列２０６に並進させ、パルス放射ビーム１６４が、標本４０の基準のフレームにおける第８経路を通過した後、第５場所２７２に射出するようにする。その後、標本４０を、コンピュータ１０６の制御の下で、ある列から他の列への標本４０の比較的長い並進によって生じるどのような振動も整定させる予め決定された期間の間、静止しているように保持する。特に、パルス放射ビーム１６４が第２列２０６における照射経路に沿って射出することができるように位置決めすべき標本４０に対して、前記標本を、Ｘ方向において２ｃｍの幅を有する列に対して、Ｘ方向において２ｃｍだけ並進させる。次に、第１列２０５に対して上述した連続的なＬＳ手順を、第２列２０６に対して繰り返し、その後、標本４０の残りの列の各々に対して繰り返す。このようにして、標本４０のすべての列を、最小の合計整定時間を必要とするだけで、連続的ＬＳ処理することができる。
【０１１８】
標本４０の振動を整定させる遅延は、連続的ＬＳ処理が標本４０の列全体（例えば第１列２０５）に対して完了し、標本４０を微並進させ、前記パルス放射ビームを、第１通過において標本４０の次の列（例えば第２列２０６）における照射経路を走査する位置におけるようにする場合にのみ必要である。標本４０の例としての寸法（例えば、３０ｃｍ×４０ｃｍ）を使用し、このような例としての標本において、連続的ＬＳ処理すべき列の数が１５のみ存在する。したがって、このような例としての標本の連続的ＬＳ処理中に遭遇するであろう“並進及び整定”遅延の数は、標本４０を前記第１列の連続的ＬＳ処理に対して位置決めする場合に整定遅延が必要かどうかに応じて、１４又は１５である。
【０１１９】
本発明によれば、大きい金属層５２のＬＳ処理を、図１６Ａ−１６Ｅに示すように、処理目的で、金属層５２を連続的な区分に再分割し、前記区分の各々を一度に１つＬＳ処理を行うことによって行ってもよい。図１６Ａに示すように、標本４０を、初期に、金属層５２の第１区分４１０におけるＬＳ処理に対して位置決めする。第１区分４１０は、金属層５２の左エッジに接することに注意されたい。第１区分４１０を表すブロックにおける交線によって示すように、本発明によるＬＳ処理が区分４１０において完了した後、標本４０をＸ方向において並進させ、次の隣接する区分４２０のＬＳ処理に対して位置決めするようにする。
【０１２０】
図１６Ｂを参照し、区分４２０を示すブロックにおける交線によって示すように、区分４２０のＬＳ処理の完了後、前記標本を再びＸ方向において並進させ、次の隣接する区分４３０のＬＳ処理に対して位置決めするようにする。有利には、所定の区分におけるＬＳ処理の実行において、該区分を照射する前記放射ビームパルスは、隣接するＬＳ処理区分間の共通境界を表す太線によって示すように、小さい量（例えば５０μｍ）だけ重なる。図１６Ｃに示すように、金属層５２のある区分における本発明によるＬＳ処理を完了し、標本４０をＸ方向において並進させ、前記標本を次の隣接する区分のＬＳ処理に対して位置決めするようにする手順を、標本４０が、金属層５２の右エッジに接する区分４５０の本発明によるＬＳ処理に対して位置決めされるまで繰り返す。
【０１２１】
図１６Ｄに向かい、区分４５０における本発明によるＬＳ処理の完了後、標本４０を−Ｙ方向において、次の隣接する区分４６０のＬＳ処理に対して位置決めされるまで並進させる。図１６Ｅを参照し、区分４６０における本発明によるＬＳ処理の完了後、標本４０を＋Ｘ方向において、次の隣接する区分４７０のＬＳ処理に対して位置決めされるまで並進させる。その後、ある区分におけるＬＳ処理を完了するステップと、前記標本を＋Ｘ方向において、次の隣接する区分のＬＳ処理に関する位置まで並進させるステップとを、標本４０が、金属層５２の左エッジにおいて接する区分４９０のＬＳ処理に対して位置決めされるまで繰り返す。図１６Ｇに示すように、区分４９０における本発明によるＬＳ処理の完了後、標本４０を＋Ｙ方向において、次の隣接する区分５００のＬＳ処理に対して位置決めされるまで並進させる。その後、ある区分におけるＬＳ処理を完了するステップと、前記標本を＋Ｘ方向において、次の隣接する区分のＬＳ処理に関する位置まで並進させるステップとを、標本４０が、金属層５２の右エッジにおいて接する区分（図示せず）のＬＳ処理に対して位置決めされるまで繰り返す。前述の説明的な手順を、金属層５２のすべての区分が本発明による、例えば上述した第３、第４又は第５の例としての実施形態によるＬＳ処理をされるまで行う。例えば、行による代わりに列によって前記区分を並進させるような、前記金属層の区分をある区分から他の区分への連続的な並進によって並進させる種々の代わりの方法が、当業者には明らかであろう。
【０１２２】
次の隣接する区分のＬＳ処理に対して標本４０を並進させる前に、金属層５２のある区分における本発明によるＬＳ処理を完了する代わりに、前記処理ステップを一度に１区分、各区分において一度に１ステップ行ってもよい。本発明によるＬＳ処理は、上述した第３、第４又は第５の例証的な実施形態によって例示したように、各々、金属層５２に、予め決められた強度パターンを有する第１放射ビームパルスを照射し、前記第１放射ビームパルスによって融解した領域を再凝固させ、前記金属層に、シフトした強度パターンを有する第２放射ビームパルスを照射することなどを、所望の粒子サイズと、粒子形状と、粒界位置及び方向とが得られるまで必要とするため、区分ごとを基礎とする金属層のＬＳ処理を、図１６Ａ−１６Ｇによって示す例証的な標本並進方法を使用して金属層５２の各区分に前記第１放射ビームパルスを照射することによって行ってもよい。金属層５２のすべての区分に前記第１放射ビームパルスを照射した場合、標本４０を並進させ、第２放射ビームパルスを照射すべき各区分における前記第１放射ビームパルスによって融解された領域が完全に再凝固した後、前記第１放射ビームパルスの強度パターンに対して所望の距離だけ所望の方向においてシフトした強度パターンを有する前記第２放射ビームパルスの区分ごとを基礎とした照射に関する位置になるようにする。このようにして、金属層５２における所望の粒子サイズと、粒子形状と、粒界場所及び方向とが得られるまで、金属層５２の区分は、シフトした強度パターンを有する放射ビームパルスのさらなる照射と、区分ごとを基礎とした各放射ビームパルスによる照射後の再凝固とを受けてもよい。
【０１２３】
前述の例としての実施形態は、単に、本発明の原理を例示する。上述した実施形態に対する種々の変形及び変更は、ここでの教唆を考慮して、添付した請求項によって規定されるような本発明の範囲から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Ａは、本発明による薄い金属層の横凝固（“ＬＳ”）処理を行う装置の例としての実施形態の図式的な図であり、
Ｂは、拡散バリア層を有する基板上に配置された薄い金属層を有する第１の例としての標本の一部の断面図である。
【図２】  Ａ−Ｉは、本発明による方法の第１の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における放射ビームパルス強度パターンと比較的狭い金属層ストリップの粒子構造とを示す。
【図３】  Ａ−Ｅは、本発明による方法の第２の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における放射ビームパルス強度パターンと比較的狭い金属層ストリップの粒子構造とを示す。
【図４】  Ａは、拡散バリア層を有する基板の溝において配置された薄い金属層を有する第２の例としての標本の断面図であり、
Ｂは、Ａの第２の例としての標本の平面図であり、
Ｃは、Ａの第２の例としての標本の等角図である。
【図５】  図１Ａの装置によって行うことができるような本発明の方法による少なくとも部分的なコンピュータ制御の下での例としてのＬＳ処理を表す流れ図である。
【図６】  Ａ−Ｆは、放射ビームパルスの強度パターンが比較的小さいドット状影領域を有する、本発明の方法の第３の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における放射ビームパルス強度パターンと金属層の一部の粒子構造とを示す。
【図７】  Ａ−Ｈは、放射ビームパルスの強度パターンが、隣接するものが互いに対して互い違いになった一定間隔で配置された反復する山形の形状におけるビームレットを有する、本発明の方法の第４の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における放射ビームパルス強度パターンと金属層の一部の粒子構造とを示す。
【図８】  Ａ−Ｄは、放射ビームパルスの強度パターンが、一定間隔で配置された比較的狭い線形のストライプ状影領域と、前記影領域のそれぞれの隣接するものの間に隣接して置かれた一定間隔で配置された比較的広い線形のストライプ状ビームレットとを有する、本発明の方法の第５の例としての実施形態によるＬＳ処理の種々の段階における放射ビームパルス強度パターンと金属層の一部の粒子構造とを示す。
【図９】  Ａ及びＢは、放射ビームパルス強度パターンの影領域及びビームレットをＸ及びＹ方向に対して斜めに向け、それぞれの隣接する粒界間に延在する斜めを向いた粒子を得る、本発明の方法の第５の例としての実施形態の変形を使用して得られる放射ビームパルス強度パターン及び金属層粒子構造を示す。
【図１０】  Ａ−Ｅは、第５の例としての実施形態の拡張である本発明の方法の第６の例としての実施形態によるＬＳ処理の種々の段階における放射ビームパルス強度パターンと金属層の一部の粒子構造とを示す。
【図１１】  Ａ−Ｄは、放射ビームパルスの強度パターンが、金属層ストリップに一定間隔において重なる複数の比較的狭い線形のストライプ状影領域と、前記影領域が重ならない前記金属層ストリップのすべての領域に重なるビームレットとを有する、本発明の方法の第７の例としての実施形態によるＬＳ処理の種々の段階における放射ビームパルス強度パターンと金属層の一部の粒子構造とを示す。
【図１２】  Ａ−Ｄは、パルス放射ビームの強度パターンが、一定間隔で配置された比較的狭い線形のストライプ状影領域と、一定間隔で配置された比較的広い線形のビームレットとを有し、前記ビームレットの各々がそれぞれの隣接する影領域間に隣接して位置し、金属層ストリップの各区分が、前記影領域及びビームレットに対して斜めを向いた、本発明の方法の第８の例としての実施形態によるＬＳ処理の種々の段階における放射ビームパルス強度パターンと金属層の一部の粒子構造とを示す。
【図１３】  Ａ−Ｃは、本発明の方法の第９の例としての実施形態による、金属層ストリップに対してそれぞれの場所において大きい角度における粒界によって分離された単一粒子領域を有する金属層ストリップの形成の異なった段階を示す。
【図１４】  描写を単純にするために静止パルス放射ビームの位置及び照射経路を並進する標本の基準のフレームにおいて示した、本発明の方法の第１０の例としての実施形態による連続的ＬＳ処理を受けている金属層を示す。
【図１５】  Ａ−Ｇは、本発明の方法の第１０の例としての実施形態によるＬＳ処理の異なった段階における例としての放射ビームパルス強度パターンと、図１４に示す金属層の列の一部の粒子構造とを示す。
【図１６】  Ａ−Ｇは、処理目的のため金属層を区分に再分割し、区分ごとを基礎として本発明による金属層のＬＳ処理を実行することを示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
0004599032.tif 000041
【図１０Ａ】
0004599032.tif 000042
【図１０Ｂ】
0004599032.tif 000043
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１５Ｇ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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