最小化照射非均匀性的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及最小化照射非均匀性的系统和方法。本发明专利技术涉及一种用于照射处理衬底(1)的处理表面(5)以获得预定义温度分布的方法，处理表面(5)包括第一区域(11)和第二区域(13)，第一区域(11)具有光学特性和热特性的第一组合，并且第二区域(13)具有光学特性和热特性的第二组合，第一组合和第二组合是不同的。本发明专利技术的另一目标是一种用于照射处理衬底(1)的处理表面(5)以获得预定义温度分布的系统(21)，处理表面(5)包括第一区域(11)和第二区域(13)，第一区域(11)具有光学特性和热特性的第一组合，并且第二区域(13)具有光学特性和热特性的第二组合，第一组合和第二组合是不同的。第一组合和第二组合是不同的。第一组合和第二组合是不同的。

【技术实现步骤摘要】
最小化照射非均匀性的系统和方法


[0001]本专利技术涉及衬底的热退火。
[0002]更具体地，本专利技术涉及用于在空间上控制传送到由脉冲光束照射的衬底的处理表面的能量的系统，以及用于在空间上控制传送到衬底的处理表面的能量的方法。

技术介绍

[0003]为了制造半导体器件，在称为激光热处理的工艺期间将半导体衬底暴露于脉冲光束下。在激光热处理期间，暴露于脉冲光束下的区域的表面被加热以在一定的时间内达到给定温度。例如，温度可以在若干纳秒内达到高于1000℃。
[0004]高温可导致暴露区域熔化并经历结构变化。由于结构变化的程度取决于温度，因此准确地控制温度至关重要。此外，衬底的某些区域需要达到比其他更易碎且可能被高温损坏的区域更高的温度。
[0005]在制造的该阶段，衬底的表面已经被处理并显示出若干图案。由于每个图案都有其自己的光学特性和热特性，因此每个图案将不同地与脉冲光束相互作用。例如，图案的涂层和/或堆叠、图案的材料、图案形状和/或它的密度以及其他因素影响图案吸收的光量和/或其热扩散速率，即，热量在整个图案上重新分布以及热量重新分布到邻近区域的速率。因此，表面温度取决于衬底本身的图案。
[0006]由于图案化的半导体衬底通常会显示出多种图案，因此产生的表面温度难以控制。
[0007]在现有技术中已经实施了不同的方法来解决图案效应问题。
[0008]首先，虚设化(dummification)在于在制造半导体器件时应用一些设计规则以从图案视角减少差异，使得在激光退火期间每个图案呈现出等同性(Lin,S.C.、S.F.Liu和F.L.Chen.Journal of Intelligent Manufacturing，23.3(2012)：775
‑
785)。
[0009]然而虚设化非常复杂，并且在大多数情况下，不降低有源器件密度就不可能实现。它会在设计中引入重要约束，并在性能和负载方面进行权衡。
[0010]第二种解决方案在于使用扫描激光并在扫描过程中主动调整激光能量密度，以在不同图案被暴露的同时保持温度均匀。温度非均匀性由热发射检测器测量(Hebb、Jeffrey等人，Advanced Semiconductor Manufacturing Conference(ASMC)，2011 22
nd Annual IEEE/SEMI.IEEE，2011)。该解决方案使用热发射检测来闭环，这需要检测到足够数量的光子才能准确。因此，这种方法不能应用于小区域和/或快速处理。此外，必须在靠近系统处捕获热发射信号，这使得设计处理环境更加复杂。
[0011]第三，现有技术的一些器件使用两个光源。第一连续光源发射光束，该光束被配置为将图案化表面加热到低于目标温度的第一表面温度。该第一连续光的波长足够长，以便能够忽略小图案，并且不会影响该加热。第二脉冲光源发射脉冲光束以提供达到目标表面温度所需的能量。针对这两个连续加热步骤观察到的总温度非均匀性低于图案化表面仅通过第二脉冲光源直接加热到目标温度的情况。美国专利第8,309,474号公开了这种器件。
[0012]然而，两个光源的使用会增加器件的热预算，该热预算应该保持在较低水平以免限制其应用。
[0013]最后，专利申请EP19315058公开了空间掩模的使用，该空间掩模能够通过在镜头(shot)内调制激光照射来补偿图案的非均匀性。这种技术只能应用于大光束。
[0014]因此，期望开发一种允许均匀照射处理衬底的处理表面并且不具有现有技术的缺点的处理。特别地，开发这样的处理将是有利的：该处理允许照射处理衬底的处理表面以获得预定义(predefined)温度分布，例如均匀照射，并且该处理简单且易于实施，适用于所有情况，例如照射小区域，使用窄光束，或快速照射处理，并且该处理只需要低的热预算。

技术实现思路

[0015]因此，本专利技术的一个目标是一种用于照射处理衬底的处理表面以获得预定义温度分布的方法，所述处理表面包括第一区域和第二区域，所述第一区域具有光学特性和热特性的第一组合，并且所述第二区域具有光学特性和热特性的第二组合，所述第一组合和所述第二组合是不同的，所述方法包括以下步骤：
[0016]a)优选地针对每个照射位置，确定所述处理表面的至少一部分的反射率图(map)，所述反射率图表示不同照射位置的反射信号，
[0017]b)将在步骤a)中确定的所述反射率图提供给控制单元以确定非均匀照射分布，以及
[0018]c)以在步骤b)中确定的非均匀照射分布照射所述处理衬底的所述处理表面，以获得被照射的处理衬底的处理表面，从而获得预定义温度分布。
[0019]本专利技术的方法提供对处理表面的照射以获得预定义温度分布，克服了图案效应，易于实施，并且所需的热预算较低。此外，即使待照射区域较小、光束较窄和/或照射处理是快速处理，也可以实施本专利技术的方法。
[0020]根据本专利技术的方法的其他有利和非限制性特征包括：
[0021]‑
为了获得预定义温度分布而对所述处理表面的照射是均匀照射，
[0022]‑
步骤a)包括以下子步骤：
[0023]a1)以均匀照射条件照射所述处理衬底的所述处理表面，
[0024]a2)在所述照射步骤a1)期间检测不同照射位置处(优选地每个照射位置处)的所述反射信号，
[0025]a3)通过将所述反射信号与对应的照射位置进行关联，确定所述处理衬底的所述处理表面的至少一部分的反射率图；
[0026]‑
在步骤c)中以所述非均匀照射分布照射所述处理表面是通过超快控制循环(control loop)、管芯到管芯(die to die)控制循环和/或管芯分段(die fragmentation)执行的；
[0027]‑
在步骤c)中以所述非均匀照射分布照射所述处理表面是通过超快控制循环执行的，其中实施所述超快控制循环包括根据所检测到的反射信号与目标值的比较来连续地重新计算照射设定值；
[0028]‑
在步骤c)中以所述非均匀照射分布照射所述处理表面是通过管芯到管芯控制循环执行的，其中实施所述管芯到管芯控制循环包括根据所检测到的反射信号与目标值的比
较，在照射每个管芯之后重新计算照射设定值，并且其中所述照射设定值在每个管芯内是恒定的；
[0029]‑
在步骤c)中以所述非均匀照射分布照射所述处理表面是通过管芯分段执行的，其中实施所述管芯分段包括根据所检测到的反射信号与目标值的比较，在照射每个管芯之后重新计算照射设定值，其中所述照射设定值对于针对照射具有不同响应的所述管芯的不同区域是不同的，其中针对照射的响应在每个区域内是均匀的，并且其中所述照射设定值在每个区域内是恒定的；
[0030]‑
在步骤b)中确定的所述照射分布至少包括第一照射条件和第二照射条件，所述第一照射条件和所述第二照射条件具有不同的照射能量密度和/或不同的脉冲数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于照射处理衬底(1)的处理表面(5)以获得预定义温度分布的方法，所述处理表面(5)包括第一区域(11)和第二区域(13)，所述第一区域(11)具有光学特性和热特性的第一组合，并且所述第二区域(13)具有光学特性和热特性的第二组合，所述第一组合和所述第二组合是不同的，所述方法包括以下步骤：a)确定所述处理表面(5)的至少一部分的反射率图(45)，所述反射率图(45)表示不同照射位置的反射信号，b)将在步骤a)中确定的所述反射率图(45)提供给控制单元(39)以确定非均匀照射分布，以及c)以在步骤b)中确定的所述非均匀照射分布照射所述处理衬底(1)的所述处理表面(5)，以获得被照射的处理衬底(1)的处理表面(5)，从而获得预定义温度分布。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)包括以下子步骤：a1)以均匀照射条件照射所述处理衬底(1)的所述处理表面(5)，a2)在照射步骤a1)期间检测不同照射位置处的所述反射信号，a3)通过将所述反射信号与对应的照射位置进行关联，确定所述处理衬底(1)的所述处理表面(5)的至少一部分的反射率图(45)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤c)中以所述非均匀照射分布照射所述处理表面(5)是通过超快控制循环、管芯到管芯控制循环和/或管芯分段执行的。4.根据权利要求3所述的方法，其中在步骤c)中以所述非均匀照射分布照射所述处理表面(5)是通过超快控制循环执行的。5.根据权利要求3所述的方法，其中在步骤c)中以所述非均匀照射分布照射所述处理表面(5)是通过管芯到管芯控制循环执行的，其中实施所述管芯到管芯控制循环包括根据所检测到的反射信号与目标值的比较，在照射每个管芯(3)之后重新计算照射设定值，其中所述照射设定值在每个管芯(3)内是恒定的。6.根据权利要求3所述的方法，其中在步骤c)中以所述非均匀照射分布照射所述处理表面(5)是通过管芯分段执行的，其中实施所述管芯分段包括根据所检测到的反射信号与目标值的比较，在照射每个管芯(3)之后重新计算照射设定值，其中所述照射设定值对于针对照射具有不同响应的所述管芯(3)的不同区域(11、13)是不同的，其中针对照射的响应在每个区域内是均匀的，并且其中所述照射设定值在每个区域内是恒定的。7.根据权利要求1所述的方法，其中在...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：欧洲激光系统和解决方案公司，
类型：发明
国别省市：