(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザアニーリングにおける光線不安定性を減少させるためのシステム及び方法。【解決手段】光線方向変更素子を用いて、調整されたレーザ光線３４が開口部５０の穴５４を通過するようにレーザ光線を導くことと、半導体ウエハ１００の表面上に開口部を画像化することによって、半導体ウエハの表面に線画像を形成し、これにより、半導体ウエハの表面を局所的に加熱し、アニーリング温度分布を形成することと、半導体ウエハの局所的に加熱された表面からの熱放射を検出することと、検出された熱放射からアニーリング温度分布を決定することと、アニーリング温度分布から時間変動傾斜量を含む線画像強度プロファイルを決定することと、光線方向変更素子を調整して、調整レーザ光線の方向を変更し、線画像強度プロファイルにおける時間変動傾斜量を減少させるか、あるいは、取り除くこととを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの表面のレーザアニーリング中に線画像を形成する方法であって、
光線方向変更素子を用いて、調整レーザ光線が開口部の穴を通過するようにレーザ光線を導くことと、
前記半導体ウエハの表面上に前記開口部を画像化することによって、半導体ウエハの表面に線画像を形成し、これにより、前記半導体ウエハの表面を局所的に加熱し、アニーリング温度分布を形成することと、
前記半導体ウエハの局所的に加熱された表面からの熱放射を検出することと、
検出された熱放射からアニーリング温度分布を決定することと、
前記アニーリング温度分布から時間変動傾斜量を含む線画像強度プロファイルを決定することと、
前記光線方向変更素子を調整して、前記調整レーザ光線の方向を変更し、前記線画像強度プロファイルにおける時間変動傾斜量を減少させるか、あるいは、取り除くことと
を備える方法。
【請求項２】
前記光線方向変更素子を調整することは、鏡を回転させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱放射を検出することは、ＣＭＯＳ検出器、ＩｎＧａＡｓ検出器、または、光電子倍増管の何れかを用いて前記熱放射を捕捉することを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
捕捉された熱放射は、下側波長λL＝４５０ｎｍから上側波長λU＝８５０ｎｍの波長範囲での、黒体放射強度の積分測定を含む、請求項１から３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
捉えられた熱放射は、下側波長λL＝９００ｎｍから上側波長λU＝１，２００ｎｍの波長範囲での、黒体放射強度の積分測定を含む、請求項１から３の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記アニーリング温度分布は、８００℃≦ＴＡ≦１，４００℃の範囲のアニーリング温度ＴＡを含む、請求項１から５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体ウエハはケイ素で形成される、請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記調整レーザ光線は、１０．６ミクロンまたは２ミクロンの何れかの波長を有する、請求項１から７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記開口部は、ナイフエッジ開口部であり、前記表面上への前記開口部の画像化は、１：１中継システムで前記ナイフエッジ開口部を画像化することを含む、請求項１から８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱放射を検出することは、前記半導体ウエハの表面に対して操作可能に配置された熱放射検出器を用いて実行され、前記線画像に対して前記半導体ウエハを動かすことをさらに備え、これにより、前記線画像は前記半導体ウエハの表面を走査するが、前記熱放射検出器に対して安定性を維持する、請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記光線方向変更素子の調整は、５００Ｈｚまでの周波数で実行される、請求項１から１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
半導体ウエハの表面をアニーリングするために、前記半導体ウエハの表面に形成される線画像の光線不安定性を減少させるか、実質的に取り除くレーザアニーリングシステムであって、
光軸に沿って順に、レーザ光線を放射するレーザシステムと、光線調整システムと、光線方向変更素子と、開口部と、中継システムと、熱放射検出器と、制御器とを備え、
前記光線調整システムは、前記レーザ光線を受光して、調整レーザ光線を形成し、
前記光線方向変更素子は、制御信号に応答して前記調整レーザ光線を受光し、選択的に前記調整レーザ光線の方向を変更するように構成され、
前記開口部は、前記光線方向変更素子による調整レーザ光線の方向変更に応じて、前記調整レーザ光線の異なる部分が通過する穴を規定し、
前記中継システムは、前記開口部と前記半導体ウエハとの間に操作可能に配置され、前記線画像を形成するために前記半導体ウエハの表面に前記開口部を画像化するように構成され、ここで、前記線画像は、前記半導体ウエハの表面を局所的に加熱し、アニーリング温度分布を形成し、
前記熱放射検出器は、前記半導体ウエハの局所的に加熱された表面からの熱放射を検出し、前記熱放射を表す熱放射信号を発生させるように配置され、
前記制御器は、前記光線方向変更素子及び前記熱放射検出器に操作可能に接続され、前記制御器は、前記熱放射信号を受信し、前記信号から時間変動傾斜を有する線画像強度を算出して、前記光線方向変更素子に前記制御信号を供給するように構成され、これにより、前記制御器は、前記光線方向変更素子に、前記開口部に対して前記調整レーザ光線の方向を変更させて、前記線画像強度の時間変動傾斜を減少させるか、あるいは、実質的に取り除く
レーザアニーリングシステム。
【請求項１３】
前記熱放射検出器は、ＣＭＯＳ検出器、ＩｎＧａＡｓ検出器、または、光電子倍増管の何れかを含む、請求項１２に記載のレーザアニーリングシステム。
【請求項１４】
被検出熱放射は、下側波長λL＝４５０ｎｍから上側波長λU＝８５０ｎｍの波長範囲での、黒体放射強度の積分測定を含む、請求項１２または１３に記載のレーザアニーリングシステム。
【請求項１５】
被検出熱放射は、下側波長λL＝９００ｎｍから上側波長λU＝１，２００ｎｍの波長範囲での、黒体放射強度の積分測定を含む、請求項１２または１３に記載のレーザアニーリングシステム。
【請求項１６】
前記レーザシステムは、１０．６ミクロンまたは２ミクロンの何れかの波長で動作するレーザを含む、請求項１２から１５の何れか１項に記載のレーザアニーリングシステム。
【請求項１７】
半導体ウエハの表面のレーザアニーリング中に形成される線画像の強度プロファイルの時間変動変化を減少させる方法であって、
ａ）調整レーザ光線を光線方向変更素子に導き、これにより、前記調整レーザ光線が、開口部によって規定される穴を通過できるようにすることと、
ｂ）前記半導体ウエハの表面で前記開口部を画像化することによって、前記半導体ウエハの表面に線画像を形成し、これにより、前記半導体ウエハの表面を局所的に加熱して、時間変動アニーリング温度分布を形成することと、
ｃ）前記半導体ウエハの局所的に加熱された表面からの、波長帯にわたる時間変動積分熱放射を検出することと、
ｄ）被検出時間変動積分熱放射から時間変動アニーリング温度分布を決定することと、
ｅ）前記時間変動アニーリング温度分布から線画像強度プロファイルの時間変動変化を決定することと、
ｆ）前記光線方向変更素子を調整して、前記開口部の穴に対する前記調整レーザ光線の方向変更を行い、線画像強度プロファイルの時間変動変化を減少させるか、あるいは取り除くことと、
を備える方法。
【請求項１８】
ｄ）及びｅ）の行為は、コンピュータ読取可能な媒体で具現化された指令を含む制御器で実行され、前記指令は、前記制御器に対して、前記時間変動アニーリング温度分布及び線画像強度プロファイルの時間変動変化を算出させ、
前記制御器は、前記光線方向変更素子に制御信号を送信し、ｆ）の行為を開始させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記光線方向変更素子はミラーを備え、前記光線方向変更素子の調整は、＋／−１度の間での回転角度θの範囲において前記ミラーを回転させることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記時間変動する変化は、線画像強度プロファイルの時間変動傾斜を備える、請求項１７から１９の何れか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記開口部は、互いに対向する調整可能なナイフエッジによって規定される、請求項１７から２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２２】
半導体ウエハの表面をアニーリングするために、前記半導体ウエハの表面に形成される線画像の光線不安定性を減少させるか、実質的に取り除くレーザアニーリングシステムであって、
光軸に沿って順に、レーザ光線を放射するレーザシステムと、光線調整システムと、光線方向変更素子と、ナイフエッジ開口部と、中継システムと、熱放射検出器と、制御器とを備え、
前記光線調整システムは、前記レーザ光線を受光して、調整レーザ光線を形成し、
前記光線方向変更素子は、制御信号に応答して前記調整レーザ光線を受光し、選択的に前記調整レーザ光線の方向を変更するように構成され、
前記ナイフエッジ開口部は、前記光線方向変更素子による調整レーザ光線の方向変更に応じて、前記調整レーザ光線の異なる部分が通過する穴を規定し、
前記中継システムは、前記ナイフエッジ開口部と前記半導体ウエハとの間に操作可能に配置され、前記線画像を形成するために前記半導体ウエハの表面に前記ナイフエッジ開口部を画像化するように構成され、ここで、前記線画像は、前記半導体ウエハの表面を局所的に加熱し、アニーリング温度分布を形成し、
前記熱放射検出器は、前記半導体ウエハの局所的に加熱された表面からの熱放射を検出し、前記熱放射を表す熱放射信号を発生させるように配置され、
前記制御器は、前記光線方向変更素子及び前記熱放射検出器に操作可能に接続され、前記制御器は、前記熱放射信号を受信し、当該信号から時間変動変化を有する線画像強度を算出して、前記光線方向変更素子に前記制御信号を供給するように構成され、これにより、前記制御器は、前記光線方向変更素子に、前記ナイフエッジ開口部に対する調整レーザ光線の方向を変更させて、前記線画像強度の時間変動変化を減少させるか、あるいは、実質的に取り除く
レーザアニーリングシステム。
【請求項２３】
前記時間変動変化は、前記線画像強度の傾斜の変化を含む、請求項２２に記載のレーザアニーリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザアニーリングに関し、特に、レーザアニーリングにおいて光線不安定性を減少させるためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
本明細書において言及されるあらゆる刊行物又は特許文献の全開示は、参照により本明細書中に組み込まれる。刊行物又は特許文献には、米国特許第６，７４７，２４５号公報；米国特許第７，０９８，１５５号公報；米国特許第７，１５７，６６０号公報；米国特許第７，７６３，８２８号公報；米国特許第８，０１４，４２７号公報；米国特許第８，０２６，５１９号公報；米国特許第８，３０９，４７４号公報；米国特許第８，５０１，６３８号公報；米国特許第８，５４６，８０５号公報；米国特許第８，６９１，５９８号公報、及び米国付与前公開公報第２０１３／０３３０８４４号明細書が含まれる。
【背景技術】
【０００３】
レーザアニーリング（レーザスパイクアニーリング、レーザ熱アニーリング、レーザ熱処理などとも呼ばれる）は、半導体製造において様々な用途に用いられる。様々な用途には、トランジスタなどの活性超小型回路及び関連するタイプの半導体特徴部を形成するときに、半導体ウエハに形成されるデバイス（構造）の選択領域においてドーパントを活性化することも含む。
【０００４】
ある種のレーザアニーリングは、線画像を動かす、半導体ウエハを動かす、あるいは、これら２つの動きを組み合わせることによって、半導体ウエハ上を走査される線形の強度プロファイルの形成を含む。線画像は、「走査方向」に走査される。「走査方向」は、線画像の長軸に対して垂直である。走査方向（すなわち、線画像の短軸）に沿った線画像における強度の空間的変動は、線画像が半導体ウエハ上を動くにしたがってその非均一性が平均化されるため、許容され得る。これに対して、線画像の「クロススキャン（横断スキャン）」方向における強度プロファイルの空間的変動は、線画像の走査経路において一貫性のあるアニーリング結果を得るために、厳しく制御される必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
線画像の長さを規定するための一つの手法は、互いに対向するナイフエッジによって規定された開口部に光を通すことである。開口部を通過する光は、その後、中継光学システムによって半導体ウエハに対して画像化される。この種の線画像光学システムでは、長手方向における線画像の強度プロファイルが時間変動による変化を受けることが観察されている。多くの場合、その変化は、強度プロファイルにおける「傾き」（すなわち、傾斜変化）として現れる。そして、時間変化し、かつ、符号も変換する輪郭傾斜とともに、この傾きは時間とともにシフトする（例えば、傾斜は、正から負へ変化するかもしれない）。この種の光線プロファイルの不安定性は、「光線揺れ（beam wobble）」とも呼ばれる。この現象は、レーザアニーリング処理の均一性を減少させ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一局面は、半導体ウエハの表面のレーザアニーリング中に線画像を形成する方法である。本方法は、光線方向変更素子を用いて、調整レーザ光線が開口部の穴を通過するようにレーザ光線を導くことと、前記半導体ウエハの表面上に前記開口部を画像化することによって、半導体ウエハの表面に線画像を形成し、これにより、前記半導体ウエハの表面を局所的に加熱し、アニーリング温度分布を形成することと、前記半導体ウエハの局所的に加熱された表面からの熱放射を検出することと、検出された熱放射からアニーリング温度分布を決定することと、前記アニーリング温度分布から時間変動傾斜量を含む線画像強度プロファイルを決定することと、前記光線方向変更素子を調整して、調整レーザ光線の方向を変更し、線画像強度プロファイルにおける時間変動傾斜量を減少させるか、あるいは、取り除くこととを備える。
【０００７】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記光線方向変更素子を調整することは、鏡を回転させることを含むことが好ましい。
【０００８】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、捕捉された熱放射は、下側波長λL＝４５０ｎｍから上側波長λU＝８５０ｎｍの波長範囲、または、下側波長λL＝９００ｎｍから上側波長λU＝１，２００ｎｍの波長範囲での、黒体放射強度の積分測定を含むことが好ましい。
【０００９】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記アニーリング温度分布は、８００℃≦ＴＡ≦１，４００℃の範囲のアニーリング温度ＴＡを含むことが好ましい。
【００１０】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記半導体ウエハはケイ素で形成されることが好ましい。
【００１１】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記調整レーザ光線は１０．６ミクロンまたは２ミクロンの何れかの波長を有することが好ましい。
【００１２】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記開口部は、ナイフエッジ開口部であることが好ましい。また、前記表面上への前記開口部の画像化は、１：１中継システムで前記ナイフエッジ開口部を画像化することを含むことが好ましい。
【００１３】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、熱放射を検出することは、前記半導体ウエハの表面に対して操作可能に配置された熱放射検出器を用いて実行されることが好ましい。本方法は、前記線画像に対して前記半導体ウエハを動かすことをさらに含み、これにより、前記線画像は前記半導体ウエハの表面を走査するが、前記熱放射検出器に対して安定性（固定状態）を維持することが好ましい。
【００１４】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記光線方向変更素子の調整は、５００Ｈｚまでの周波数で実行されることが好ましい。
【００１５】
本開示の他の局面は、半導体ウエハの表面をアニーリングするためのレーザアニーリングシステムである。このレーザアニーリングシステムは、前記半導体ウエハの表面に形成される線画像の光線不安定性を減少させるか、実質的に取り除く。このレーザアニーリングシステムは、光軸に沿って順に、レーザ光線を放射するレーザシステムと、光線調整システムと、光線方向変更素子と、開口部と、中継システムと、熱放射検出器と、制御器とを備える。光線調整システムは、前記レーザ光線を受光し、調整レーザ光線を形成する。光線方向変更素子は、制御信号に応答して前記調整レーザ光線を受光し、選択的に方向を変更するように構成される。開口部は、前記光線方向変更素子による調整レーザ光線の方向変更に応じて、前記調整レーザ光線の異なる部分が通過する穴を規定する。中継システムは、前記開口部と前記半導体ウエハとの間に操作可能に配置され、前記線画像を形成するために前記半導体ウエハの表面に前記開口部を画像化するように構成される。また、前記中継システムにおいて、前記線画像は、前記半導体ウエハの表面を局所的に加熱し、アニーリング温度分布を形成する。熱放射検出器は、前記半導体ウエハの局所的に加熱された表面からの熱放射を検出し、前記熱放射を表す熱放射信号を発生させるように配置される。制御器は、前記光線方向変更素子及び前記熱放射検出器に操作可能に接続される。前記制御器は、前記熱放射信号を受信し、前記信号から時間変動傾斜を有する線画像強度を算出し、前記光線方向変更素子に前記制御信号を供給するように構成されている。これにより、前記制御器は、前記光線方向変更素子に、前記開口部に対して調整レーザ光線の方向を変更させて、前記線画像強度の時間変動傾斜を減少させるか、あるいは、実質的に取り除く。
【００１６】
本開示の他の局面は、上述のレーザアニーリングシステムであって、前記熱放射検出器は、ＣＭＯＳ検出器、ＩｎＧａＡｓ検出器、または、光電子倍増管の何れかを含むことが好ましい。
【００１７】
本開示の他の局面は、上述のレーザアニーリングシステムであって、被検出熱放射は、下側波長λL＝４５０ｎｍから上側波長λU＝８５０ｎｍの波長範囲、または、下側波長λL＝９００ｎｍから上側波長λU＝１，２００ｎｍの波長範囲で、黒体放射強度の積分測定を含むことが好ましい。
【００１８】
本開示の他の局面は、上述のレーザアニーリングシステムであって、このレーザシステムは、１０．６ミクロンまたは２ミクロンの何れかの波長で動作するレーザを含むことが好ましい。
【００１９】
本開示の他の局面は、半導体ウエハの表面のレーザアニーリング中に形成される線画像の強度プロファイルの時間変動変化を減少させる方法である。この方法は、ａ）調整レーザ光線を光線方向変更素子に導き、これにより、前記調整レーザ光線が、開口部によって規定される穴を通過できるようにすることと、ｂ）前記半導体ウエハの表面で前記開口部を画像化することによって、前記半導体ウエハの表面に線画像を形成し、これにより、前記半導体ウエハの表面を局所的に加熱して、時間変動アニーリング温度分布を形成することと、ｃ）前記半導体ウエハの局所的に加熱された表面からの、波長帯にわたる時間変動積分（integrated）熱放射を検出することと、ｄ）被検出時間変動積分熱放射から時間変動アニーリング温度分布を決定することと、ｅ）前記時間変動アニーリング温度分布から線画像強度プロファイルにおける時間変動する変化を決定することと、ｆ）前記光線方向変更素子を調整して、前記開口部の穴に対する前記調整レーザ光線の方向変更を行い、線画像強度プロファイルの時間変動する変化を減少させるか、取り除くこととを備える。
【００２０】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、ｄ）及びｅ）の行為は、コンピュータ読取可能な媒体で具現化された指令を含む制御器で実行されることが好ましい。この指令は、前記制御器に対して、前記時間変動アニーリング温度分布及び線画像強度プロファイルの時間変動する変化を算出させる。前記制御器は、前記光線方向変更素子に制御信号を送信し、ｆ）の行為を開始させることが好ましい。
【００２１】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記光線方向変更素子はミラーを備えることが好ましい。前記光線方向変更素子の調整は、＋／−１度の間での回転角度θの範囲において前記ミラーを回転させることを備えることが好ましい。
【００２２】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、時間変動する変化は、線画像強度プロファイルの時間変動傾斜を含むことが好ましい。
【００２３】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記開口部は、互いに対向する調整可能なナイフエッジによって規定されることが好ましい。
【００２４】
本開示の他の局面は、半導体ウエハの表面をアニーリングするためのレーザアニーリングシステムである。このレーザアニーリングシステムは、前記半導体ウエハの表面に形成される線画像の光線不安定性を減少させるか、実質的に取り除く。このレーザアニーリングシステムは、光軸に沿って順に、レーザ光線を放射するレーザシステムと、光線調整システムと、光線方向変更素子と、ナイフエッジ開口部と、中継システムと、熱放射検出器と、制御器とを備える。光線調整システムは、前記レーザ光線を受光し、調整レーザ光線を形成する。光線方向変更素子は、制御信号に応答して前記調整レーザ光線を受光し、選択的に前記調整レーザ光線の方向を変更するように構成される。ナイフエッジ開口部は、前記光線方向変更素子による調整レーザ光線の方向変更に応じて、前記調整レーザ光線の異なる部分が通過する穴を規定する。中継システムは、前記ナイフエッジ開口部と前記半導体ウエハとの間に操作可能に配置され、前記線画像を形成するために前記半導体ウエハの表面に前記ナイフエッジ開口部を画像化するように構成され、前記線画像は、前記半導体ウエハの表面を局所的に加熱し、アニーリング温度分布を形成する。熱放射検出器は、前記半導体ウエハの局所的に加熱された表面からの熱放射を検出し、前記熱放射を表す熱放射信号を発生させるように配置される。制御器は、前記光線方向変更素子及び前記熱放射検出器に操作可能に接続される。前記制御器は、前記熱放射信号を受信し、当該信号から時間変動変化を有する線画像強度を算出して、前記光線方向変更素子に前記制御信号を供給するように構成されている。これにより、前記制御器は、前記光線方向変更素子に、前記ナイフエッジ開口部に対する調整レーザ光線の方向を変更させて、前記線画像強度の時間変動変化を減少させるか、あるいは、実質的に取り除く。
【００２５】
本開示の他の局面は、上述のレーザアニーリングシステムであって、時間変動変化は、線画像強度の傾斜の変化を含むことが好ましい。
【００２６】
さらなる特徴点及び利点は、以下の詳細な説明に明記される。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、添付図面に記載された実施形態を実施することによって認識されるであろう。上記の概要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】
【００２７】
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。
【図１】図１は、本開示のレーザアニーリングシステムの一例の構成図である。
【図２】図２は、レーザアニーリングシステムの他の例のより詳細な構成図である。このレーザアニーリングシステムでは、光軸は複数の折り返しミラーによって折り曲げられ、光線方向変更素子は可動（回転可能）ミラーを含む。
【図３】図３は、波長λ（ｎｍ）に対する黒体熱放射強度ＩＥ（任意単位）のプロット図である。図３では、ＣＭＯＳ系熱放射検出器の積分範囲を示す斜線部がともに示される。
【図４】図４は、温度Ｔ（℃）に対するＣＭＯＳ系熱放射検出器からの熱放射信号ＳＥ（任意単位）のプロット図である。図４では、Ｔｎべき法則に基づく近似曲線がともに示される。
【図５Ａ】図５Ａから図５Ｃは、異なる温度ｔにおいて、ｘ（線画像の長軸方向）に対して線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）をプロットした図である。図５Ａは、フラットトップ（すなわち、Ｍ＝０）での標準プロファイルを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、光線不安定性に起因した傾斜が正の場合の例を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、光線不安定性に起因した傾斜が負の場合の例を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、方向変更（傾斜）角度＋θで方向付けられた図１の光線方向変更素子を示す詳細図である。図６Ａ及び図６Ｂでは、ナイフエッジ開口部を通過する、方向変更され調整された波面の異なる部分を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、方向変更（傾斜）角度−θで方向付けられた図１の光線方向変更素子を示す詳細図である。
【図７Ａ】図７Ａは、θ＝０から＋θ角度への光線方向変更ミラーの回転角度変化についてのｘに対する線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ）のプロット図である。この図は、線画像強度について、回転角度の変化が、いかにして光線不安定性と同じ影響を生じさせるかを示している。
【図７Ｂ】図７Ｂは、θ＝０から−θ角度への光線方向変更ミラーの回転角度変化についてのｘに対する線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ）のプロット図である。この図は、線画像強度について、回転角度の変化が、いかにして光線不安定性と同じ影響を生じさせるかを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
下記の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。
【００３０】
いくつかの図面において、参考のためにデカルト座標が描かれているが、これは方向および配置位置を限定するものではない。
【００３１】
以下の説明では、線画像強度プロファイル、アニーリング温度プロファイル、及び熱放射プロファイルなどの関数は、時間変動し、ＩＬ（ｘ，ｔ）、ＴＡ（ｘ，ｔ）、及びＥ（ｘ，ｔ）でそれぞれ示される。
【００３２】
図１は、本開示によるレーザアニーリングシステム１０の一例の構成図である。レーザアニーリングシステム１０は、図示を容易にするために折り畳まない状態、すなわち、単一の光軸Ａ１を有するように示される。実際には、レーザアニーリングシステム１０は、一般的に折り畳まれ、後述するように、適切な光線方向を提供しつつ、レーザアニーリングシステム１０の小型化を図る。例えば、ブルースター角、または、その近傍の角度の入射角で線画像を形成し、反射を最小にすることが望ましい。
【００３３】
レーザアニーリングシステム１０は、レーザシステム２０を含む。レーザシステム２０は、光軸Ａ１に沿って初期レーザ光線２２を放射する。一例では、レーザシステム２０は、公称１０．６μｍの波長で放射線を発するＣＯ２レーザなどの赤外線（ＩＲ）レーザを含む。他の好適なレーザは、ツリウムレーザなどの中赤外域のファイバレーザを含む。
【００３４】
レーザアニーリングシステム１０は、レーザシステム２０の下流に配置された光線調整システム３０も含む。光線調整システム３０は、減衰器、ミラー、レンズなどの１つ以上の光線調整素子を含む。光線調整システム３０は、初期光線ビーム２２を受光し、この初期光線ビーム２２から調整光線２２を形成する。調整光線２２は、一例では、発散し、波面３２Ｗを有するものとして図示される。一例では、光線調整システム３０は、レンズ、ミラー、開口部、フィルタ、活性光学素子（例えば、種々の減衰器など）、およびこれらの組合せを含み得る。光線調整システム３０の例は、米国特許第７，５１４，３０５号公報、米国特許第７，４９４，９４２号公報、米国特許第７，３９９，９４５号公報、米国特許第６，３６６，３０８号公報、及び米国特許第８，０１４，４２７号公報に開示される。
【００３５】
レーザアニーリングシステム１０は、光軸Ａ１に沿って、光線調整システム３０の下流に配置された光線方向変更素子４０も含む。光線方向変更素子４０は、調整光線３２を受光し、調整光線３２の方向を変更するように配置される。すなわち、光線方向変更素子４０は、後で詳細を説明するように、調整光線３２を、その本来の進行方向とは異なる方向に伝達する。この方向変更は、矢印ＡＲで模式的に図示される。一例の光線方向変更素子４０は、可動ミラーであるか、あるいは、可動ミラーを含む。一方、他の例では、光線方向変更素子４０は、可動レンズ要素であるか、あるいは、可動レンズ要素を含む。方向変更された調整光線は、符号３４で示され、方向変更矢印ＡＲは、方向変更された調整光線３４の進行方向を示す。
【００３６】
レーザアニーリングシステム１０は、開口部（アパーチャー）５０をさらに含む。一例では、開口部５０は、２つの対向する調整可能ブレード（板）５２Ａ及び５２Ｂを含む。調整可能ブレード５２Ａ及び５２Ｂは、光軸Ａ１を中心として幅Ｗの調節可能な穴５４を規定する。したがって、開口部５０は、これ以降は「ナイフエッジ開口部」５０と呼ばれる。ナイフエッジ開口部５０は、方向変更された調整光線３４の一部３６のみを通過させるように機能する。言い換えれば、方向変更された調整波面３４Ｗの一部３６は、ナイフエッジ開口部５０を通過する。一例では、ブレード５２Ａ及び５２Ｂは調節可能であり（例えば、横方向に移動可能であり）、穴５４の大きさを変更する。
【００３７】
レーザアニーリングシステム１０は、中継システム７０をさらに含む。中継システム７０は、光軸Ａ１に沿って配置され、対物面ＯＰ及び画像面ＩＰを有する。ナイフエッジ開口部５０は、対物面ＯＰに配置される。中継システム７０は、方向変更された調整光線３４の一部３６を受光する。この方向変更された調整光線３４の一部３６は、ナイフエッジ開口部５０を通過し、画像面ＩＰに線画像８０を形成する。線画像８０の寸法（長さ）は、Ｌである。すなわち、中継システム７０が１倍の倍率を有する（すなわち、１：１の中継システムである）とき、線画像８０の寸法（長さ）は、ナイフエッジ開口部５０の穴５４の寸法である。線画像８０の標準的な長さＬは、５ｍｍから１００ｍｍの範囲である。また、線画像８０の標準的な幅Ｗは、２５ミクロンから５００ミクロンの範囲である。
【００３８】
レーザアニーリングシステム１０は、支持台９０をさらに含む。支持台９０は、半導体ウエハ１００を操作可能に支持するように構成される。半導体ウエハ１００は、上面１０２を有する。上面１０２は、画像面ＩＰに存在する。一例では、半導体ウエハ１００はケイ素で形成される。
【００３９】
支持台９０は可動である。これにより、半導体ウエハ１００の拡大差し込み図に示すように、線画像８０は、その長軸に垂直な方向（すなわち、ｙ方向）に沿って半導体ウエハ１００の上面１０２を走査する。この方向は、「走査方向」と呼ばれる。また、その垂直方向は、「交差スキャン方向」と呼ばれる。拡大差し込み図の座標系を用いると、線画像８０は強度ＩＬ（ｘ，ｙ）を有する。しかし、交差スキャン方向又はｘ方向の強度の変動が、主要な関心事であるため、線画像強度プロファイルは、ＩＬ（ｘ）で示される。さらに、後述するように、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ）は、時間変動する。そこで、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ）は、ＩＬ（ｘ，ｔ）で表される。時間が一定であるとすると、ＩＬ（ｘ，ｔ）→ＩＬ（ｘ）となる。
【００４０】
レーザアニーリングシステム１０は、熱放射検出器１２０も備える。熱放射検出器１２０は、線画像８０による半導体ウエハ１００の上面１０２の加熱に起因して半導体ウエハ１００の上面１０２から熱放射１２２を受けるように配置されている。一例では、線画像８０は、半導体ウエハ１００の上面１０２をアニーリング温度ＴＡに到達させる。一例では、アニーリング温度ＴＡは、８００℃から、ちょうどシリコン溶融温度である約１，４００℃の範囲である。他の例では、アニーリング温度ＴＡは、１，１００℃≦ＴＡ≦１，４００℃であり、さらに他の例では、１，１００℃≦ＴＡ≦１，３００℃である。一例の実施形態では、熱放射検出器１２０は、ＣＭＯＳ検出器（例えば、ＣＭＯＳカメラ）を含む。ＣＭＯＳ検出器は、下側公称波長λＬ＝４５０ｎｍから上側公称波長λＵ＝８５０ｎｍにわたるスペクトル感度を有する。他の実施形態では、熱放射検出器１２０は、ＩｎＧａＡｓ検出器を備える。ＩｎＧａＡｓ検出器は、下側公称波長λＬ＝８５０ｎｍから上側公称波長λＵ＝１，２５０ｎｍにわたるスペクトル感度を有するＩｎＧａＡｓアレイを含む。上側公称波長λＵは、ドープされたウエハ用により長くすることができる。
【００４１】
一例の実施形態では、支持台９０が移動することで、半導体ウエハ１００は線画像８０に対して動く。これにより、線画像８０は、半導体ウエハ１００の上面１０２を走査するが、熱放射検出器１２０に対する安定性を維持する。
【００４２】
図２は、レーザアニーリングシステム１０の他の例のより詳細な模式図である。この図では、光軸Ａ１は、複数の異なる折り返しミラー７４を用いて折り返されている。光線方向変更素子４０は、ｙ軸の周りを回転可能なミラー４０Ｍを備える。これにより、方向変更された調整光線３４は、ナイフエッジ開口部５０に対して走査される。中継システム７０は、凹面鏡７２及び複数の折り返しミラー７４を含むように図示される。複数の折り返しミラー７４は、方向変更された調整光線３４の一部３６を方向変更し、法線入射に対して角度を有した状態で半導体ウエハ１００の上面１０２に導く。一例では、中継システム７０は、反射光学系であり、ミラーのみを含む。
【００４３】
熱放射検出器１２０は、半導体ウエハ１００の上面１０２、及び法線入射での線画像８０を映すように配置された状態で図示されているが、あらゆる角度で使用されることができる。一例では、熱放射検出器１２０は、それ自身が実質的にブルースター角で半導体ウエハ１００の上面１０２を見るように配置される。ブルースター角は、放射率変動が最小となる角度である。対物面ＯＰ及びナイフエッジ開口部５０は、光軸Ａ１に対して角度を有する状態で示されている。これは、画像面ＩＰ及び半導体ウエハ１００の上面１０２も、光軸Ａ１に対して角度をなしているからである。
＜熱放射信号＞
【００４４】
図３は、波長λ（ｎｍ）に対する黒体熱放射強度ＩＥ（任意単位）のプロット図である。ＣＭＯＳ系熱放射検出器１２０の上側公称波長λＵ及び下側公称波長λＬは、横軸に示されている。２つの曲線は、温度１，３００℃を表す実線の曲線及び温度１，１００℃を表す点線の曲線とともに示される。クロスハッチングされた領域は、１，３００℃の曲線について積分された熱放射信号ＳＥを表す。上述したＩｎＧａＡｓ検出器などの他の熱放射検出器１２０は、異なる帯域の熱放射、すなわち、異なる上側公称波長λＵ及び下側公称波長λＬを有する熱放射を観察するために使用され得る。
【００４５】
図４は、温度Ｔ（℃）に対するＣＭＯＳ系熱放射検出器からの熱放射信号ＳＥ（任意単位）のプロット図である。熱放射信号ＳＥの値は、黒色の円として示される。また、この黒色の円を通る線は、最適化した信号値を表す。８００℃から１，３００℃の間のアニーリング温度の標準的な範囲にわたって、ＣＭＯＳ系熱放射検出器１２０からの熱放射信号ＳＥは、指数ｎ＝１１．６での値を生じる図４における曲線に適合させつつ、Ｔｎべき法則に適合する。ＣＭＯＳ系熱放射検出器１２０及びそれに関連する光学系のスペクトル感度を考慮すると、ｎの値は１３に近づく。一例の実施形態では、ＣＭＯＳ系の熱放射検出器１２０は、可視波長から近赤外線の範囲で動作し、ｎ≧１０の指数を有する帯域制限された検出器である。一例では、熱放射検出器１２０は、光電子倍増管（ＰＭＴ）検出器である。
【００４６】
以上のように、熱放射信号ＳＥの検出は、アニーリング温度ＴＡでの黒体パワースペクトル密度の積分された測定を表し、アニーリング温度ＴＡ及びその均一性を測定する非常に感度の高い方法を提供する。アニーリング温度ＴＡは、線画像８０の線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ）に正比例するため、熱放射信号ＳＥは、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ）の高感度の測定を提供する。一例では、１％未満の強度変化が検出され得る。これは、約５％の強度変化を測定する従来の市販の検出器とは対照的である。
【００４７】
一例の熱放射検出器１２０は、測定熱放射Ｅから測定温度ＴＭを算出する方法とともに、上述した米国付与前公開公報第２０１２／０１００６４０号明細書に記載されている。
【００４８】
線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）は、空間変化及び経時変化するため、アニーリング温度ＴＡも、空間変化及び経時変化し、ＴＡ（ｘ，ｔ）で示される。また、測定熱放射Ｅも、空間変化及び経時変化し、Ｅ（ｘ，ｔ）で示される。
【００４９】
レーザアニーリングシステム１０は、制御器１５０をさらに含む。制御器１５０は、光線方向変更素子４０及び熱放射検出器１２０に操作可能に接続される。制御器１５０は、熱放射信号ＳＥを受信し、また、光線方向変更素子４０の動作を制御する。より具体的には、熱放射信号ＳＥは、上述した光線強度で表される線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）における上述の時間変動を減少させるか、あるいは、実質的に取り除くためのフィードバック信号として機能する。
【００５０】
制御器１５０は、本明細書に記載される機能を実行するためにプログラム制御可能である。本明細書で使用しているように、用語「制御器」は、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラム制御可能な論理制御器、特定用途向け集積回路、及びその他のプログラム制御可能な回路を幅広く意味する。一例では、制御器１５０は、コンピュータ読取可能な媒体で具現化された指令を実行する。制御器１５０は、当該指令に基づいて、光線方向変更素子４０の動きを制御する。一例では、制御器１５０は、熱放射信号ＳＥを受信し、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）を決定するように構成される。一例では、この決定には、先ず、アニーリング温度プロファイルＴＡ（ｘ，ｔ）を決定し、その後、熱放射、温度、及び強度間の上述した関係性を使用して、このプロファイルを線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）に変換することが含まれる。
【００５１】
一例では、制御器１５０は、熱放射検出器１２０に電気的に接続された放射−温度論理装置（「Ｅ／Ｔ論理」）１５４を含む。Ｅ／Ｔ論理１５４は、測定熱放射信号ＳＥを受信し、測定熱放射Ｅを測定温度ＴＭへ変換し、対応する測定温度信号ＳＴＭを出力するように構成されている。測定温度信号ＳＴＭは、測定熱放射信号ＳＥから算出され、平均測定温度を表す。その平均値は、熱放射検出器１２０の帯域幅及び測定熱放射信号ＳＥによって決定される時間ウインドウを引き継ぐ。
【００５２】
測定熱放射信号ＳＥは、ダイ放射率変化に起因したスパイクを含み得る。これらのスパイクは、抑制されなければ、測定温度信号ＳＴＭに現れるであろう。したがって、一実施形態では、Ｅ／Ｔ論理１５４は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５６に電気的に接続される。ＬＰＦ１５６は、測定温度信号ＳＴＭを低域通過させ、低域通過された（「フィルタリングされた」）測定温度信号ＳＴＭＦを形成する。一例では、ＬＰＦ１５６は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの信号処理装置から形成される。ＦＰＧＡは、低域通過の実行に加えて移動平均又はスパイク抑制アルゴリズムを実行する。一例では、ＬＰＦ１５６は、ノッチフィルタ（又は、Ｅ／Ｔ論理１５４は、分離したノッチフィルタを含み得る）であり得る。ノッチフィルタは、ダイレイアウトに基づく特定の空間／電気周波数でのパターン放射率変動を抑制するように構成されている。
＜光線不安定性＞
【００５３】
周波数ｆ（Ｈｚ）の関数としての線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の傾きＭ（ｔ）の大きさの測定データは、一般的な１／ｆ形状を有する。１／ｆ形状は、不規則変動の特性を示す。このデータは、光線傾斜の大きさが、ｆ＞５０Ｈｚの周波数に対して実質的にゼロにまで低下することを示す。
【００５４】
図５Ａから図５Ｃは、線画像８０の長軸に沿って、ｔ＝０、ｔ＝Δｔ及びｔ＝２・Δｔなどの異なる時間ｔで、距離ｘ（ｍｍ）に対して線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）（検出器が計測（カウント））をプロットした図である。Δｔの値は、例えば、Δｔ＝０．２ｓであり得る。図５Ａは、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の標準的な例を示す。この例は、線画像８０の各端部で急に上昇し、実質的に均一な（平坦な）強度の中央部分を含む。図５Ｂ及び図５Ｃは、通常は平坦な曲線の中央部が傾きＭを有する場合の線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の例を示す。この例では、線画像８０の一方の側は、強度が上昇し、他方の側は、強度が減少する。これにより、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）は、図５Ｂに示す状態と図５Ｃに示す状態との間を振動する。
【００５５】
図６Ａ及び図６Ｂは、図１の光線方向変更素子４０の拡大詳細図であって、方向変更（傾斜）角度＋θ及び−θにそれぞれ方向付けて示す。異なる方向変更角の結果、方向変更された調整光線３４の異なる部分がナイフエッジ開口部５０の穴５４を通過する。特に、図６Ａに示すように、方向変更された調整光線３４は、上方へ方向変更され、方向変更された調整光線３４の下方の部分（すなわち、方向変更された調整波面３４Ｗの下方の部分）が、穴５４を通過する。同様に、図６Ｂに示すように、方向変更された調整光線３４は、下方へ方向変更され、方向変更された調整光線３４の上方の部分（すなわち、方向変更された調整波面３４Ｗの上方の部分）が、穴５４を通過する。
【００５６】
線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ）に対する傾斜角度θの影響は、図７Ａ及び図７Ｂのシミュレートされたプロファイルに図示されている。図７Ａにおいて、矢印は、θ＝０°からより大きな正角＋θ（すなわち、増加する正の傾斜）への方向の変化を示す。一方、図７Ｂにおいて、矢印は、θ＝０°からより大きな負角−θ（すなわち、増加する正の傾斜）への方向の変化を示す。求められる回転角は、回転ミラー４０Ｍとナイフエッジ開口部５０のブレード５２Ａ及び５２Ｂとの距離に強く依存する。代表的な実施形態では、角度調整は、１度未満であり、０．１度未満にもなり得る。
【００５７】
この２つのプロットは、傾斜角θの方向によって線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ）の傾きＭが変化することを示す。この特性は、光線不安定性の悪影響を無効にするためにまさに必要とされる。特に、傾斜角θは、線画像８０の測定強度変動（すなわち、測定線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ））に基づいて調整され得る。
【００５８】
上述のように、レーザアニーリングシステム１０の動作において、レーザシステム２０は、初期レーザ光線２２を発生させる。初期レーザ光線２２は、調整光線３２を形成するための光線調整システム３０によって調整される。調整光線３２は、光線方向変更素子４０に入射する。光線方向変更素子４０は、方向変更された調整光線３４を形成する。方向変更された調整光線３４は、ナイフエッジ開口部５０に入射する。一例では、光線方向変更素子４０は、調整光線３２が方向変更されないように、すなわち、光軸Ａ１に沿って真っ直ぐ進むように、方向付けられる。差し当たって、光線方向変更素子４０が未活性であると仮定される。これにより、方向変更された調整光線３４は実際に光軸Ａ１を真っ直ぐ進み、ナイフエッジ開口部５０に入射する。この場合において、方向変更された調整波面３４Ｗの中央部分は、方向変更された調整光線３４の一部３６を規定するナイフエッジ開口部５０の穴５４を通過する。ここで、その一部には、波面３６Ｗが含まれる。その一部３６は、中継システム７０によって中継されて線画像８０を形成する。
【００５９】
線画像８０は、半導体ウエハ１００の上面１０２上を走査されるに従って、半導体ウエハ１００の上面１０２をアニーリング温度ＴＡまで局所的に加熱する。線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ）は、半導体ウエハ１００の局所的に加熱された上面１０２から時間変動熱放射プロファイルＥ（ｘ，ｔ）を発生させる。（積分された）時間変動熱放射プロファイルＥ（ｘ，ｔ）は、熱放射検出器１２０によって捉えられ、熱放射信号ＳＥで具現化される。熱放射信号ＳＥは、プロセシングのために制御器１５０に送られる。制御器１５０は、熱放射と温度との間の上述の関係式Ｅ＝Ｔｎを用いて、比較的高精度にアニーリング温度プロファイルＴＡ（ｘ，ｔ）を決定する。そのようにして得られたアニーリング温度プロファイルＴＡ（ｘ，ｔ）は、その後、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）を決定するために用いられる。
【００６０】
線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の変化が算定され、その後、光線方向変更素子４０は、変化を相殺するために、すなわち、変化を無効にする強度変動を順番に導入する強度変動を導入するために調整される。一例では、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）における変化の測定は、傾きＭ（ｔ）である。この場合、光線方向変更素子４０は、反対符号の強度傾きＭ（ｔ）を、測定傾きＭ（ｔ）に順番に導入する強度変動を導入するために調整される。
【００６１】
傾きＭ（ｔ）は、測定のための線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）への最も単純な変化であるかもしれない。そのため、本明細書では、例として説明される。しかし、光線不安定性に起因して起こる線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の非対称性を数値化し得る他の変化を測定することができる。例えば、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の歪み量又はガウスの第三モーメントが測定され得る。
【００６２】
図６Ａ及び図６Ｂ、並びに、図７Ａ及び図７Ｂに関連して上述したように、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）における変化の相殺は、一例では、方向変更信号ＳＥを介して選択角回転θをミラー４０Ｍ（図２参照）にもたらすことによって達成される。一例では、角回転θの量と、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）において誘導される傾きＭとの関係は、既知の光学モデリング技術、商業的に利用可能な光学システム設計、及びモデリングソフトウエアを使用して確立される。他の例では、角回転θ及と誘導される傾きＭとの関係は、レーザアニーリングシステム１０の定められた構成用に経験的に確立される。
【００６３】
この概念を用いて、フィードバックループ速度が、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の傾きＭの変化の周波数ｆと比較して十分に高い限り、光線プロファイルは安定化され得る。線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の傾きＭの変化の周波数ｆが５０Ｈｚ以内である場合における実行では、熱放射検出器１２０から制御器１５０への光線方向変更素子４０に対するフィードバック制御ループは、十分な速度で動作可能であり、アニーリング温度プロファイルＴＡ（ｘ，ｔ）の均一性における光線不安定性の悪影響を、低減したり、実質的に取り除いたりできる。レーザアニーリングシステム１０でのアニーリング温度プロファイルＴＡ（ｘ，ｔ）の均一性の例示的な測定は、光線安定化フィードバック制御を用いても行われ、また、光線安定化フィードバック制御を用いずにも行われる。光線安定化フィードバック制御を用いなければ、アニーリング温度プロファイルＴＡ（ｘ，ｔ）の均一性は、約２．７５％と測定される。フィードバック制御を用いると、アニーリング温度の均一性は、約１．５６％と測定される。
【００６４】
このように、本開示の一局面は、レーザアニーリングシステム１０を用いた半導体ウエハ１００の上面１０２のレーザアニーリング中に形成される線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の時間変動変化（例えば、傾きＭ（ｔ））を減少させる方法に関する。この方法は、以下のａ）からｆ）の行為を備える。
ａ）調整光線３２を光線方向変更素子４０へ方向づけ、これにより、調整光線３２が、ナイフエッジ開口部５０のブレード５２Ａ及び５２Ｂによって規定される穴５４を通過するようにすること。
ｂ）半導体ウエハ１００の上面１０２上にナイフエッジ開口部５０を画像化することによって、半導体ウエハ１００の上面１０２に線画像８０を形成し、これにより、半導体ウエハ１００の上面１０２を局所的に加熱して、時間変動アニーリング温度プロファイル（分布）ＴＡ（ｘ，ｔ）を形成すること。
ｃ）局所的に加熱された半導体ウエハ１００の表面から、波長帯域（例えば、ＣＭＯＳ検出器では、λＬ＝約４５０ｎｍからλＵ＝約８５０ｎｍまで、あるいは、ＩｎＧａＡｓ検出器では、λＬ＝約９００ｎｍからλＵ＝約１，２００ｎｍまで）での時間変動積分熱放射プロファイルＥ（ｘ，ｔ）を検出すること。
ｄ）検出された時間変動積分熱放射プロファイルＥ（ｘ，ｔ）から、時間変動アニーリング温度プロファイル（分布）ＴＡ（ｘ，ｔ）を決定すること。
ｅ）時間変動アニーリング温度プロファイル（分布）ＴＡ（ｘ，ｔ）から、線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の時間変動変化（例えば、傾きＭ（ｔ））を決定すること。及び、
ｆ）周波数ｆ≧ｆｍａｘで光線方向変更素子４０を調整して、ナイフエッジ開口部５０の穴５４に対して調整光線３２を方向変更し、時間変動線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の時間変動変化（例えば、傾きＭ（ｔ））を減少させるか、あるいは、取り除くこと。ここで、ｆｍａｘは、光線傾斜変動のフーリエスペクトルで観察される最大周波数である。一例では、ｆ≧１０・ｆｍａｘである。したがって、一例では、光線方向変更素子４０の調整は、５００Ｈｚまでの周波数ｆで実行される。
【００６５】
本方法の一実施形態では、上記のｄ）及びｅ）の行為は、制御器１５０で実行される。制御器１５０は、コンピュータ読取可能な媒体で具現化された指令（例えば、ソフトウエア）を含む。この指令は、制御器１５０に対して、時間変動アニーリング温度プロファイル（分布）ＴＡ（ｘ，ｔ）、及び線画像強度プロファイルＩＬ（ｘ，ｔ）の時間変動変化する傾きＭ（ｔ）を算出させる。ここで、制御器１５０は、光線方向変更素子４０に方向変更信号ＳＲを送信し、光線方向変更素子４０の調整に関連するｆ）の行為を開始させる。
【００６６】
当業者には明白であるが、添付される特許請求の範囲で規定された本開示の精神または範囲から逸脱することなく、本明細書中に記載された本開示の好ましい実施形態に対して様々な変更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及びその均等範囲内で行われる本開示の修正及び変更を包含する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【外国語明細書】
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