(57)【要約】  本明細書に記載される実施形態は、基板を熱処理するための方法及び装置を提供する。第一のフルエンスで第一の放射を供給する第一の放射エネルギー源及び第二のフルエンスで第二の放射を供給する第二の放射エネルギー源が、第一の位置で第一の放射を受け、第二の位置で第二の放射を受けるように配置された基板支持体の方にエネルギーを向けるように配置され、第一のフルエンスは第二のフルエンスの１０〜１００倍であり、第一の放射は第二の位置に到達できない。第一の放射エネルギー源はレーザであってよく、第二の放射エネルギー源は、複数のレーザ、例えば、複数のパルスレーザを有するパルスレーザアセンブリであってよい。第二の放射エネルギー源はまた、フラッシュランプであってもよい。第一の放射エネルギー源と第二の放射エネルギー源は、同じチャンバの中にあってもよいし、又は異なるチャンバの中にあってもよい。  【選択図】図１Ａ及び図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を熱処理するための装置であって、
第一の放射を第一のフルエンスで供給する第一の放射エネルギー源、
前記第一の放射エネルギー源と光学的に連結される第一の光学アセンブリ、
第二の放射を第二のフルエンスで供給する第二の放射エネルギー源、
前記第二の放射エネルギー源と光学的に連結される第二の光学アセンブリ、及び
前記第一の放射を第一の位置で受け、前記第二の放射を第二の位置で受けるように配置される基板支持体を備え、前記第一のフルエンスは前記第二のフルエンスの１０〜１００倍であり、前記第一の放射は前記第二の位置に到達できない、装置。
【請求項２】
前記第二の放射エネルギー源は、複数のレーザを備えるパルスレーザアセンブリである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第一の放射エネルギー源は、パルスレーザであり、前記第二の放射エネルギー源は、複数のレーザを備えるパルスレーザアセンブリである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記基板支持体は作業表面を含み、前記第一の位置は前記作業表面の周辺部にあり、前記第二の位置は前記第一の位置より前記作業表面の中心により近い、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第二の光学アセンブリは、パルスコンバイナ、パルス整形器、及びホモジナイザを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記第二の光学アセンブリは、空間ホモジナイザ、時間ホモジナイザ、及びエッジ調整部材を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記第一の放射エネルギー源は、少なくとも約３０ＭＷの出力、１００ｎｓｅｃ以下のパルス持続時間、及び５ｃｍ２以下のビーム断面積を有するレーザである、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記第一の放射エネルギー源は、約５００ｍＪ／ｃｍ２〜約３，０００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを供給し、前記第二の放射エネルギー源の各レーザは、約５０ｍＪ／ｃｍ２〜約３００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを供給する、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記第一の放射エネルギー源は、約５００ｍＪ／ｃｍ２〜約３，０００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを前記第一の位置に供給し、前記第二の放射エネルギー源の各レーザは、約５０ｍＪ／ｃｍ２〜約３００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを前記第二の位置に供給する、請求項４に記載の装置。
【請求項１０】
請求項５及び請求項８及び請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
基板を熱処理するための装置であって、
第一の放射を第一のフルエンスで供給する第一の放射エネルギー源、
前記第一の放射エネルギー源と光学的に連結される第一の光学アセンブリ、
第一の作業領域の周辺部にある第一の位置で前記第一の放射を受けるように配置される前記第一の作業領域を含む第一の基板支持体、
第二の放射を第二のフルエンスで供給する第二の放射エネルギー源、
前記第二の放射エネルギー源と光学的に連結される第二の光学アセンブリ、及び
前記第一の作業領域と寸法において同様の第二の作業領域を含み、前記第一の位置から前記第一の作業領域の中心に対する近さよりも、前記第二の作業領域の中心に対してより近くにある前記第二の作業領域の第二の位置で前記第二の放射を受けるように配置される第二の基板支持体を備え、前記第一のフルエンスは前記第二のフルエンスの１０〜１００倍である、装置。
【請求項１２】
前記第一の基板支持体は第一のチャンバの中にあり、前記第二の基板支持体は第二のチャンバの中にある、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第二の放射エネルギー源は、複数のレーザを備えるパルスレーザアセンブリである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第一の放射エネルギー源は、パルスレーザであり、前記第二の放射エネルギー源は、複数のレーザを備えるパルスレーザアセンブリである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記第二の光学アセンブリは、空間ホモジナイザ、時間ホモジナイザ、及びエッジ調整部材を含む、請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
約５００ｍＪ／ｃｍ２〜約３，０００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを供給し、前記第二の放射エネルギー源の各レーザは、約５０ｍＪ／ｃｍ２〜約３００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを供給する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
基板を熱処理する方法であって、
シリコンオンインシュレータ構造を有する基板の表面上の第一の処理領域を選択すること、
前記第一の処理領域とオーバーラップしない、前記基板の前記表面上の複数の第二の処理領域を選択すること、
放射エネルギーを前記インシュレータの中に導入するのに十分な第一のフルエンスで前記第一の処理領域に放射エネルギーの第一のパルスを供給すること、及び
前記第二の処理領域に複数の放射エネルギーパルスを供給することであって、前記複数の放射エネルギーパルスの各々について同じである第二のフルエンスで各パルスを供給することを含み、前記第一のフルエンスは、前記第二のフルエンスの１０〜１００倍である、方法。
【請求項１８】
前記第一のパルスは、約５００ｍＪ／ｃｍ２〜約３，０００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有し、前記複数の放射エネルギーパルスの各パルスは、約５０ｍＪ／ｃｍ２〜約３００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本明細書に記載の実施形態は、概して、基板の熱処理のための方法及び装置に関する。詳細には、半導体基板をアニールするための方法及び装置が記載される。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］半導体処理においては熱処理プロセスが広く用いられる。アモルファス半導体材料の結晶化は、一般に、原子の運動を無秩序状態から秩序状態へ活性化して、ポテンシャルエネルギーを低下させ、その結果生じる原子マトリクス中での電子の移動度を増加させるという熱処理プロセスを用いて、行われている。材料のバンドギャップが減少し、導電率が増加する。他の一般に用いられるプロセスとしては、部分的に無秩序な結晶状態の半導体材料に対するアニールなどがある。部分的な無秩序は、ドーピングプロセスに起因することが少なくない。ドーピングプロセスでは、大部分又は全てが結晶性の半導体マトリクスの中へドーパント原子を注入し、結晶構造を破壊、「損傷」し、マトリクスの結晶度を低下させ、材料の電気的性質を減退させるからである。材料をアニールすることで、通常、損傷の一部又は全てが回復し、マトリクスを実質的に再結晶化する。ドーパントはまた、結晶マトリクスの中で活性な位置を占めて、材料の電気的性質を変えようとする。
【０００３】
［０００３］ムーアの法則によりデバイス寸法が縮小するにつれて、熱処理技術は、より小さい寸法の領域を処理するために進歩して来た。ウェハベーク、ＲＴＰ及びスパイクアニールは、はるかに短い時間でエネルギーを供給するプロセスによって置き換えられて来た。この置換の背景には非常に小さい基板領域へのエネルギー局所化という必要性があり、エネルギー局所化によって、例えば、５，０００ｎｍ３のような小さいターゲット領域でのドーパント拡散を回避して、処理領域の周辺領域の熱破壊の防止を図るものである。非常に短い時間に所望のエネルギーを供給することにより、実質的な熱伝搬が起こる前にエネルギーの多くが放出されるため、熱伝搬が減少する。
【０００４】
［０００４］レーザアニールプロセスは、非常に短い時間に多量のエネルギーを供給するための一般的な方法になった。しかし、供給エネルギーに対してそれを半導体材料が吸収する能力は、すぐにその限界にまで達するので、レーザアニールプロセスについても、昨今、限界に達してしまった。シリコンの吸収特性は、温度に依存して変化することが知られている。しかし、要求される寸法と時間長にあっては、温度は意味を失い、個々の原子のエネルギー収支が重要となってくる。寸法の縮小化と時間の短縮化は、プロセスウィンドウを厳しく狭めるに至り、今や、基板を熱処理するための新たな方法が求められている。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］本明細書に記載される実施形態は、第一のフルエンスで第一の放射を供給する第一の放射エネルギー源、第一の放射エネルギー源と光学的に連結される第一の光学アセンブリ、第二のフルエンスで第二の放射を供給する第二の放射エネルギー源、第二の放射エネルギー源と光学的に連結される第二の光学アセンブリ、及び第一の位置で第一の放射を受け、第二の位置で第二の放射を受けるように配置された基板支持体を含み、第一のフルエンスは第二のフルエンスの１０〜１００倍であり、第一の放射は第二の位置に到達できない、基板を熱処理するための装置を提供する。第一の放射エネルギー源はレーザでもよく、第二の放射エネルギー源は、複数のレーザ、例えば、複数のパルスレーザを有するパルスレーザアセンブリでもよい。第二の放射エネルギー源はまた、フラッシュランプでもよい。第一と第二の放射エネルギー源は、同じチャンバの中にあってもよいし、又は異なるチャンバの中にあってもよい。
【０００６】
［０００６］本明細書に記載される他の実施形態は、基板の表面上の第一の処理領域を選択し、第一の処理領域とオーバーラップしない基板の表面上の複数の第二の処理領域を選択し、放射エネルギーの第一のパルスを第一のフルエンスで第一の処理領域に供給し、複数の放射エネルギーパルスを第二の処理領域に供給し、各パルスは、複数の放射エネルギーパルスの各々について同じである第二のフルエンスで供給され、第一のフルエンスは第二のフルエンスの１０〜１００倍であることにより、基板を熱処理する方法を提供する。各パルスは、通常、１ｎｓｅｃ〜１００ｎｓｅｃの持続時間を有する。放射エネルギーの第一のパルスは、通常、約５００ｍＪ／ｃｍ２〜約４，０００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有し、これは、基板から一つ又は複数の層を取り除くのに十分でありうる。複数の放射エネルギーパルスは、通常、約５０ｍＪ／ｃｍ２〜約３００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有し、これは、基板の一部を溶融させうる。
【０００７】
［０００７］本発明の上記の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本発明のより具体的な説明が、その幾つかが添付の図面に示される実施形態を参照することによって得られうる。けれども、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容しうるので、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】［０００８］一つの実施形態による熱処理装置の概略図である。
【図１Ｂ】［０００９］図１Ａの装置からの基板支持体の上面図である。
【図２】［００１０］他の実施形態による熱処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［００１１］本発明者は、基板の熱処理のための新たな方法及び装置を発明した。新たな方法及び装置を用いて、基板は、第一の位置で第一の熱処理に曝され、第一の位置とオーバーラップしない第二の位置で第二の熱処理に曝される。第一の熱処理は、第一の位置を第一のフルエンスで第一の放射エネルギーに曝し、第二の熱処理は、第二の位置を第二のフルエンスで第二の放射エネルギーに曝す。第一のフルエンスは、第二のフルエンスの１０〜１００倍であってよい。
【００１０】
［００１２］図１Ａは、１つの実施形態による熱処理装置１００の概略図である。装置１００は、第一の放射エネルギー源１０２と第二の放射エネルギー源１０６を有する。第一の光学アセンブリ１０４は、第一の放射エネルギー源１０２と光学的に連結される。第二の光学アセンブリ１０８は、第二の放射エネルギー源１０６と光学的に連結される。第二の光学アセンブリ１０８は、第二の放射エネルギー源１０６からのエネルギーを形成し、及び／又は均一にするための、第一の光学要素１１０、第二の光学要素１１２及び第三の光学要素１１４を備えうる。第一の光学要素１１０、第二の光学要素１１２及び第三の光学要素１１４の各々が、パルスコンバイナ、空間ホモジナイザ、時間ホモジナイザ、パルス整形器、及び／又はエッジ調整部材でありうる。複数のそのような構成要素が含まれてもよく、第一の光学アセンブリ１０４は、３つより多いそのような構成要素を有してもよい。例示的なパルスコンバイナ、空間ホモジナイザ、時間ホモジナイザ、及びエッジ調整部材が、２０１１年７月２９日に出願された共同所有の米国特許出願番号１３／１９４，５５２に記載されており、参照により本明細書に援用される。
【００１１】
［００１３］基板支持体１２０は、装置１００によって処理されるべき基板を配置するための作業表面１２２を有する。作業表面１２２は、第一の処理領域１１６Ａと第二の処理領域１１８を含む作業領域を有する。第一の処理領域１１６Ａは、作業領域の中の周辺位置にあってよく、第二の処理領域１１８は、第一の処理領域１１６Ａより作業領域の中心に近い位置にあってよい。図１Ｂは、装置１００の基板支持体１２０の上面図であり、第一の処理領域１１６Ａと第二の処理領域１１８の例示的な位置を示す。代表的な状況において、基板は、基板支持体１２０の作業表面１２２の上に配置され、第一の処理領域１１６Ａで第一の放射エネルギー源１０２からの放射エネルギーに曝されるであろう。基板は、それから、図１Ｂに示される処理領域の直線で囲まれたパターンによって示される連続した第二の処理領域１１８で第二の放射エネルギー源１０６からの放射エネルギーに曝されるであろう。
【００１２】
［００１４］第一の放射エネルギー源１０２は、基板支持体１２０の方に向けられる強い放射の単一場を作る一つ又は複数のレーザであってよい。第一の光学アセンブリ１０４は、第一の放射エネルギー源１０２によって放出される放射エネルギーを所望の方法で変換する反射部品及び屈折部品を有してよい。例えば、第一の光学アセンブリ１０４は、フルエンスを所望のレベルに増加させるために、第一の放射エネルギー源１０２によって放出される放射エネルギーを小さい領域の中へ集中させうる。第一の放射エネルギー源１０２が、複数のエネルギー放出又は光軸を有する場合、第一の光学アセンブリ１０４は、コンバイナを含んでよい。第一の光学アセンブリ１０４はまた、望まれる場合には、省いてもよい。
【００１３】
［００１５］第二の放射エネルギー源１０６は、強い放射の単一場又は複数の強い放射場を作る一つ又は複数のレーザであってよい。複数のレーザが用いられる場合、第二の光学アセンブリ１０８は、単一のエネルギー場を作るためのコンバイナを含んでよい。
【００１４】
［００１６］通常、第一の放射エネルギー源１０２は、第二の放射エネルギー源１０６のフルエンスの１０〜１００倍であるフルエンスを、動作中に有しうる。第一の放射エネルギー源１０２は、約１，５００ｍＪ／ｃｍ２〜約３，５００ｍＪ／ｃｍ２など、例えば約３，１００ｍＪ／ｃｍ２などの、約５００ｍＪ／ｃｍ２〜約４，０００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスでエネルギー場を放出しうる。第二の放射エネルギー源１０６は、約６０ｍＪ／ｃｍ２〜約１００ｍＪ／ｃｍ２など、例えば約７０ｍＪ／ｃｍ２などの、約５０ｍＪ／ｃｍ２〜約３００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスでエネルギー場を放出しうる。第一の放射エネルギー源１０２は、約１０ｎｓｅｃ〜約５０ｎｓｅｃなど、例えば約２５ｎｓｅｃなどの、約１ｎｓｅｃ〜約１００ｎｓｅｃのパルス持続時間でパルスエネルギー場を放出するパルスレーザであってよい。第二の放射エネルギー源１０６は、約１０ｎｓｅｃ〜約５０ｎｓｅｃなど、例えば約４０ｎｓｅｃなどの、約１ｎｓｅｃ〜約１００ｎｓｅｃの持続時間を有するように、第二の光学アセンブリ１０８によって結合され形成されるエネルギー場を放出してもよく、エネルギー場はまた、パルス強度における立上り立下りが、第二の放射エネルギー源１０６によって作られる自然な強度の立上り立下りとは異なるように適合される時間プロファイルを有してもよい。
【００１５】
［００１７］第一と第二の放射エネルギー源１０２と１０６は、単一のチャンバの中に置かれてもよいし、又は別々のチャンバの中に置かれてもよい。別々のチャンバの中に置かれる場合、第一の放射エネルギー源１０２は、対応する第一の基板支持体を有してよく、第二の放射エネルギー源１０６は、対応する第二の基板支持体を有してよい。そのような実施形態における第一と第二の基板支持体は、同様な寸法を有する、それぞれ第一と第二の作業領域を、通常、有するであろう。第一の放射エネルギー源が第一の作業領域の周辺部にある第一の処理領域を照射するように、第一の放射エネルギー源と第一の基板支持体が、配置されるであろうし、第一の処理領域から第一の作業領域の中心に対する近さよりも、第二の作業領域の中心に対してより近くにある複数の第二の処理領域を、第二の放射エネルギー源が照射するように、第二の放射エネルギー源と第二の基板支持体が、配置されるであろう。
【００１６】
［００１８］第一の処理領域１１６Ａの照射は、複数の前処理領域１１６Ｂと１１６Ｃが第一の放射エネルギーによって照射される前処理の一部であってもよい。そのような実施形態において、基板支持体１２０は、前処理領域１１６Ｂと１１６Ｃの各々、及び第一の処理領域１１６Ａを第一の放射エネルギー源１０２に近接して配置するように移動可能であってよい。代替的に、ディバイダーが、第一の放射エネルギーを、前処理領域１１６Ｂと１１６Ｃ、及び第一の処理領域１１６Ａの間で分割するために用いられてもよい。前処理領域１１６Ｂと１１６Ｃの数と位置は、処理されるべき基板のサイズとタイプに依存する。
【００１７】
［００１９］図２は、他の実施形態による熱処理装置２００の概略図である。熱処理装置２００は、図１Ａの熱処理装置１００と同じ構成要素の多くを特徴として持ち、それらは同じ番号が付けられている。熱処理装置２００は、第二の放射エネルギー源１０６によって放出される放射エネルギーを受け取り、第二の光学アセンブリ１０８の周りのルートで放射エネルギーを送り、放射エネルギーを基板支持体１２０の方に向けるように配置されるバイパスオプティク２０２を特徴として持つ。図２の装置２００は、一つの放射エネルギー源を用いて、第一の放射エネルギーを第一の処理領域に供給し、第二の放射エネルギーを第二の処理領域に供給する代替的態様を提供し、上記のように複数の放射体を有してもよい。バイパスオプティク２０２は、放射されたエネルギーに光学アセンブリ１０８を通過させるのではなく、放射されたエネルギーを直接に作業領域へのルートで送るために使われうる。第一の処理領域が、光学アセンブリ１０８を用いることなく、高フルエンスの第一の放射エネルギーによって照射された後に、第二の処理領域が、第二の放射エネルギーを均一にするための光学アセンブリ１０８を用いて、低フルエンスの第二の放射エネルギーによって照射されてもよい。
【００１８】
［００２０］第一の放射エネルギーは、複数放射体の放射エネルギー源１０６の一つの放射体、例えば一つのレーザから導出されてよく、第二の放射エネルギーは、放射エネルギー源１０６の放射体のうちの一つ又は複数又は全部から導出されてよい。
【００１９】
［００２１］本明細書で参照されるレーザは、強い放射の短いパルスを放出することができる任意のタイプのレーザであってよい。パルスは、通常、約１ｎｓｅｃ〜約１００ｎｓｅｃの持続時間を有する。高フルエンスのパルスを供給するために、約５０ＭＷ又はより高い電力定格を有する高電力レーザが用いられうる。レーザは、パルスを作るためにスイッチ、パワーサイクル、又はポンプサイクルされうるドープされたＹＡＧレーザなどの固体レーザでありうる。低フルエンス源は低出力レーザであってよく、又は一つ又は複数のフラッシュランプが用いられてもよい。例えば、フラッシュランプが、１回の露光で基板全体に５０〜１００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを供給するために用いられうる。
【００２０】
［００２２］上記のような装置を用いて基板を熱処理する方法は、基板を放射エネルギーの第一の強いパルスに曝露し、それから基板を放射エネルギーの第二の低強度のパルスに曝露することを含み、ここで、放射エネルギーの第一の強いパルスは、放射エネルギーの第二の低強度のパルスのフルエンスの１０〜１００倍のフルエンスを有する。第一の処理領域と複数の第二の処理領域が、基板の表面上で選ばれる。第一の処理領域は、第二の処理領域の一つ又は複数とオーバーラップしてもよいし、又は第一の処理領域と第二の処理領域のいずれとの間にもオーバーラップがないように、第一の処理領域は、第二の処理領域から間隔が空いていてもよい。
【００２１】
［００２３］放射エネルギーの第一のパルスが、第一のフルエンスで第一の処理領域に送られ、複数の放射エネルギーパルスが、第二の処理領域に送られ、複数の放射エネルギーパルスの各々のパルスは、複数の放射エネルギーパルスの各々について同じである第二のフルエンスを有する。第二の処理領域の一つ又は複数は、各々、パルス列の中の複数の放射エネルギーパルスのうちの二つ以上のパルスを受けてもよく、パルスの各々は、概して本明細書に記載された範囲内で、同じフルエンスでもよいし、又は異なるフルエンスでもよい。第一のフルエンスは、通常、第二のフルエンスより１０〜１００倍高い。第一のフルエンスは、約１，５００ｍＪ／ｃｍ２〜約３，５００ｍＪ／ｃｍ２など、例えば約３，１００ｍＪ／ｃｍ２などの、約５００ｍＪ／ｃｍ２〜約４，０００ｍＪ／ｃｍ２でありうる。第二のフルエンスは、約６０ｍＪ／ｃｍ２〜約１５０ｍＪ／ｃｍ２など、例えば約７０ｍＪ／ｃｍ２などの、約５０ｍＪ／ｃｍ２〜約３００ｍＪ／ｃｍ２でありうる。基板の全ての所望の部分が処理されるまで、第二のフルエンスは、第二の処理領域の各々について上記の範囲で繰り返される。驚くことに、シリコンオンインシュレータの実施形態では、第二のフルエンスは、第一のフルエンスを用いた前処理の後、ポリシリコン層の一部を溶融及び／又は取り除きうる。
【００２２】
［００２４］そのような熱処理から利益を得られうる基板は、第一のポリシリコン層、第一のポリシリコン層の上に形成されたドープされた又はドープされない酸化ケイ素層及びドープされた又はドープされない酸化ケイ素層の上に形成された第二のポリシリコン層を特徴として持つシリコンオンインシュレータ基板などの半導体基板を含む。ドープされた酸化ケイ素層は、ホウ素、炭素、リン、ヒ素などのドーパント、又はそのようなドーパントの組合せでドープされうる。放射エネルギーの第一のパルスは、第一の処理領域の中の第二のポリシリコン層から材料を取り除き、下の酸化ケイ素層を曝露するのに十分なフルエンスを有しうる。代替的に、酸化物層を曝露するために、第二のポリシリコン層は、第一の処理領域の中でエッチングによって除去されてもよく、その場合、より低いフルエンスが、放射エネルギーの第一のパルスについて用いられうる。より高い屈折率の層に隣接して低い屈折率の少なくとも一つの層を有する基板は、材料の吸収特性及び伝導特性と調和するように選ばれたパルスフルエンスにより、本明細書に記載される方法から利益を得られうる。
【００２３】
［００２５］シリコンオンインシュレータの実施形態において、放射エネルギーは、特に高フルエンス曝露のためには、レーザエネルギーであってよく、低フルエンス曝露は、レーザエネルギー又はフラッシュランプエネルギーであってよい。放射エネルギーの第一のパルス及び複数のパルスの各パルスは、約１ｎｓｅｃ〜約１００ｎｓｅｃなど、約１０ｎｓｅｃ〜約５０ｎｓｅｃなど、例えば約２５ｎｓｅｃなどの、約１００ｎｓｅｃより短い持続時間で、通常、供給される。持続時間は、同じであってもよいし、又は違っていてもよい。一実施形態において、第一のパルスは、約２５ｎｓｅｃの持続時間を有し、一方、複数のパルスの各々は、約４０ｎｓｅｃの持続時間を有する。代替的に、放射エネルギーの第一のパルスが供給された後、基板全体が、単一の曝露でフラッシュランプを用いて低フルエンスで曝露されうる。
【００２４】
［００２６］基板が、第一の層、第二の層及び第三の層を有し、第一の層は、高屈折率を有する材料であり、第二の層は、低屈折率を有する材料であり、第三の層は高屈折率を有する材料である実施形態において、第一の材料又は第三の材料の中に開口が作られてもよく、放射エネルギーのパルスが、開口を通って第二の層に供給されてもよい。そのような実施形態において、パルスは、第一又は第三の層の除去閾値より低いが、第一又は第三の層のアニール閾値より高いフルエンスでありうる。放射エネルギーのパルスを、二つの高屈折率材料の間に配置された低屈折率材料に供給することにより、パルスが、低屈折率材料を通って伝わり、第一の層と第三の層の広い領域を、パルスからの放射エネルギーに曝露させる。望まれる場合には、複数のそのような開口が、基板表面の前処理を行うために、曝露されてもよい。
【００２５】
［００２７］第二の層と第一の層又は第三の層との間の界面からの第一の放射エネルギーパルスの高角度反射は、界面に表面粗さを与え、入射放射を横方向に散乱させることによって、減少されうる。粗さのある表面からのオフアクシス反射は、低屈折率材料を通る放射の横方向の伝播を促進する。そのような表面粗さは、酸化物層が形成される前に、スパッタリング、エッチングなどの、表面粗さを作ることが知られている任意のプロセスにより、与えられうる。
【００２６】
［００２８］基板の表面全体が単一の曝露で曝露されない実施形態において、第一の放射エネルギーの後に供給される複数のパルスが、通常、複数の処理領域に順次供給される。基板は、通常、基板の全ての所望の処理領域に複数のパルスを供給するために、放射エネルギー源に対して移動される。
【００２７】
［００２９］一つの例において、１，０００Åの厚さの酸化ケイ素の層と、酸化ケイ素層上の１，０００Åの厚さのポリシリコンの層を有するシリコン基板が、基板上の１４４個の異なる位置の各々で２７ｎｓｅｃの持続時間の間、８ｍｍ２の面積上への３，１００ｍＪ／ｃｍ２の前処理レーザエネルギー曝露を受けた結果、上部のポリシリコン層の除去、下部の酸化物層の曝露、及び酸化物層を通る前処理レーザエネルギーの伝播を生じた。前処理曝露の後に、アニールプロセスが行われ、基板の連続する処理領域が、一回目の試行では２７ｎｓｅｃ、二回目の試行では４１ｎｓｅｃの持続時間の間、５０ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２で変動するフルエンスのレーザエネルギーに曝露された。酸化物層の上のポリシリコン層は、前処理の後に、１００ｍＪ／ｃｍ２を超えるフルエンスで除去されることが観察された。溶融が、５０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスで観察された。
【００２８】
［００３０］比較例において、同様なシリコンオンインシュレータ基板が、高フルエンス前処理なしに、アニールプロセスを受けた。ポリシリコンの除去は、４００ｍＪ／ｃｍ２未満のいかなるフルエンスでも観察されず、これは、前処理エネルギーに曝露されない基板について実質的により高い溶融温度を示す。
【００２９】
［００３１］上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することもでき、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１Ａ】
2016506067.tif 000003
【図１Ｂ】
2016506067.tif 000004
【図２】
2016506067.tif 000005
【国際調査報告】
2016506067.tif 000006
2016506067.tif 000007
2016506067.tif 000008