DE102013009419A1

DE102013009419A1 - Laserausheil- bzw. -annealingsysteme und Verfahren mit ultrakurzen Verweil- bzw. Haltezeiten

Info

Publication number: DE102013009419A1
Application number: DE102013009419A
Authority: DE
Inventors: Andrew M. Hawryluk; Serguei Anikitchev
Original assignee: Ultratech Inc
Current assignee: Ultratech Inc
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2013-12-12
Also published as: JP5739477B2; TW201351506A; SG10201503482QA; JP6078092B2; JP2015164194A; TWI512830B; US8865603B2; CN103489812B; CN103489812A; SG10201503478UA; SG195515A1; US20130330844A1; JP2014013890A; KR20130138686A

Abstract

Laserausheil- bzw. -annealingsysteme und Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit ultrakurzen Halte- bzw. Verweilzeiten werden offenbart. Die Laserausheil- bzw. -annealingsysteme können ein oder zwei Laserstrahlen umfassen, die zumindest teilweise überlappen. Einer der Laserstrahlen ist ein Vorheizlaserstrahl und der andere Laserstrahl ist der Ausheil- bzw. Annealinglaserstrahl. Der Ausheil- bzw. Annealinglaserstrahl scannt ausreichend schnell, so dass die Halte- bzw. Verweilzeit im Bereich von etwa 1 μs bis etwa 100 μs liegt. Diese ultrakurzen Verweil- bzw. Haltezeiten sind verwendbar für Ausheil- bzw. Annealingproduktwafer, gebildet aus dünnen Vorrichtungswafern, weil sie verhindern, dass die Vorrichtungsseite des Vorrichtungswafers durch Hitze während dem Ausheil- bzw. Annealingverfahren beschädigt wird. Ausführungsformen von Einzellaserstrahlausheil- bzw. -annealingsystemen und -verfahren werden ebenfalls offenbart.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U. S. C. § 119(e) der U.S. Provisional Anmeldung Serien-Nr. 61/658,086, eingereicht am 11. Juni 2012, die hier durch Bezugnahme einbezogen wird.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Laserausheilen bzw. -annealing von Halbleitermaterialien beim Bilden integrierter Schaltungsstrukturen und insbesondere auf Systeme für und Verfahren mit ultrakurzem Laserausheilen bzw. -annealing mit einem relativ hohen Grad an Temperaturgleichförmigkeit.
HINTERGRUND-STAND DER TECHNIK
Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, die die Verwendung eines Linienbildes mit einer relativ gleichförmigen Intensität erfordern. Eine derartige Anwendung ist die thermische Laserverarbeitung (laser thermal processing, LTP), im Stand der Technik auch als Ausheilen bzw. Annealing durch Laserimpulsspitzen (laser spike annealing, LSA) oder einfach „Laser-Ausheilen” bzw. „Laser-Annealing” bezeichnet. Das Laser-Ausheilen- bzw. -Annealing wird in der Halbleiterherstellung für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich zur Aktivierung von Dotiermitteln in ausgewählten Bereichen von Vorrichtungen (Strukturen), die in einem Halbleiterwafer gebildet werden, wenn aktive Mikroschaltungen, wie Transistoren und ähnliche Typen von Halbleiterbauteilen, gebildet werden.
Eine Form von Laser-Ausheilen bzw. -Annealing verwendet ein gescanntes Linienbild von einem Lichtstrahl, um die Oberfläche des Wafers auf eine Temperatur (die „Ausheil- bzw. Annealing-Temperatur”) für eine Dauer zu erhitzen, die lang genug ist, um die Dotiermittel in den Halbleiterstrukturen zu aktivieren (z. B. Source- und Drain-Bereiche), aber kurz genug, um eine wesentliche Dotiersubstanzdiffusion zu verhindern. Die Dauer, bei der die Oberfläche des Halbleiterwafers bei der Ausheil- bzw. Annealing-Temperatur vorliegt, wird durch die Leistungsdichte des Linienbildes bestimmt, genauso wie die Linienbildbreite, geteilt durch die Geschwindigkeit, mit der das Linienbild gescannt wird (die „Scangeschwindigkeit”).
Um einen hohen Waferdurchsatz in einem kommerziellen Laser-Ausheil- bzw. Annealingsystem zu erreichen, sollte das Linienbild so lang wie möglich sein, während ebenfalls eine hohe Energiedichte vorliegt. Ein beispielhafter Bereich für verwendbare Linienbildabmessungen beträgt 5 bis 100 mm Länge (quer zur Scanrichtung) und 25 bis 500 μm Breite (Scanrichtung) mit typischen Abmessungen von 10 mm Länge und 100 μm Breite. Um ein gleichförmiges Ausheilen bzw. Annealing zu erreichen, ist es für das Intensitätsprofil entlang der Linienbildlänge notwendig, so gleichmäßig wie möglich zu sein, während die Ungleichmäßigkeiten entlang der Linienbildbreite während des Scanverfahrens herausgemittelt werden.
Typische Halbleiterverarbeitungsanforderungen erfordern, dass die Ausheil- bzw. Annealingtemperatur zwischen 1000 und 1300°C mit einer Temperaturgleichförmigkeit von +/–3°C liegt. Um diesen Grad an Temperaturgleichförmigkeit zu erreichen, muss das durch den Ausheil- bzw. Annealinglichtstrahl gebildete Linienbild eine relativ gleichförmige Intensität quer zur Scanrichtung aufweisen, welche in den meisten Fällen innerhalb von +/–5% liegt.
Typische Halbleiteranwendungen erfordern eine Ausheil- bzw. Annealingzeit von 0,1 Millisekunden bis 10 Millisekunden (ms). Um diese Anforderung zu erfüllen, kann eine mechanische Bühne verwendet werden, um den Wafer senkrecht zur langen Abmessung des Strahls zu bewegen. Mit einer Bühnengeschwindigkeit von 100 mm/Sek und einer kurzen Strahlbreite von 100 μm beträgt die thermische Ausheil- bzw. Annealing-(Halte- bzw. Verweil-)zeit 1 ms.
Unglücklicherweise werden in bestimmten Situationen bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen die Ausheil- bzw. Annealingtemperatur und die Ausheil- bzw. Annealingzeit durch andere Faktoren beschränkt, wie die Waferdicke und den Typ der Halbleitervorrichtungsstrukturen, die auf dem Wafer gebildet werden. In derartigen Situationen sind die herkömmlichen Ausheil-(Verweil- bzw. Halte-)zeiten, die von herkömmlichen Laserausheil- bzw. -annealingsystemen bereitgestellt werden, ungeeignet.
ZUSAMMENFASSUNG
Laserausheil- bzw. -annealingsysteme und Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing eines Wafers mit ultrakurzen Halte- bzw. Verweilzeiten werden offenbart. Die Laserausheil- bzw. -annealingsysteme können ein oder zwei Laserstrahlen umfassen, die zumindest teilweise überlappen. Einer der Laserstrahlen ist ein Vorheizlaserstrahl und der andere Laserstrahl ist der Ausheil- bzw. Annealinglaserstrahl. Der Ausheil- bzw. Annealinglaserstrahl scannt ausreichend schnell, so dass die Halte- bzw. Verweilzeit im Bereich von etwa 1 μs bis etwa 100 μs liegt. Diese ultrakurzen Verweil- bzw. Haltezeiten sind für Ausheil- bzw. Annealingproduktwafer, die aus dünnen Vorrichtungswafern gebildet werden, verwendbar, weil sie die Vorrichtungsseite des Vorrichtungswafers davor schützen, durch Hitze während des Ausheil- bzw. Annealingverfahrens beschädigt zu werden. Ausführungsformen von Einzellaserstrahlausheil- bzw. -annealingsystemen und -Verfahren sind ebenfalls offenbart.
Ein erster Aspekt der Offenbarung ist ein ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Waferfläche. Das ultraschnelle Laserausheil- bzw. -annealingsystem umfasst ein primäres Lasersystem, ein sekundäres Lasersystem. Das primäre Lasersystem bildet ein primäres Bild auf der Waferfläche bei einer ersten Wellenlänge. Das primäre Bild erhöht die Menge an Absorption von Licht bei einer zweiten Wellenlänge. Das sekundäre Lasersystem bildet ein sekundäres Bild auf der Waferfläche bei der zweiten Wellenlänge. Das sekundäre Bild befindet sich zumindest teilweise im primären Bild. Das sekundäre Lasersystem umfasst ein optisches Scansystem, das das sekundäre Bild über die Waferfläche in einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 1 μs und 100 μs scannt. Dies bewirkt, dass die Waferfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
Das ultraschnelle Laserausheil- bzw. -annealingsystem umfasst bevorzugt weiterhin ein Wärmeemissionsdetektorsystem, ein optisches Kollektorsystem, einen Energie- bzw. Leistungssensor und ein Kontroll- bzw. Steuergerät. Das Wärmeemissionsdetektorsystem ist betriebsbereit angeordnet, um die Wärmeemissionsstrahlung von der Waferfläche an der Position des sekundären Bildes zu bestimmen, und erzeugt ein elektrisches Wärmeemissionssignal. Das optische Kollektorsystem ist betriebsbereit angeordnet, um reflektiertes Licht vom sekundären Laserstrahl zu sammeln, der von der Waferfläche an der Position des sekundären Bildes reflektiert wird, und erzeugt ein elektrisches reflektiertes Lichtsignal. Der Leistungssensor ist angeordnet, um die Menge an Leistung des sekundären Laserstrahls zu messen und ein elektrisches Leistungssignal, das hierfür repräsentativ ist, zu erzeugen. Das Kontroll- bzw. Steuergerät ist betriebsbereit verbunden mit dem Wärmeemissionsdetektorsystem, dem optischen Kollektorsystem, dem Leistungssensor und dem sekundären Lasersystem. Das Kontroll- bzw. Steuergerät ist aufgebaut, um das elektrische Wärmeemissionssignal, das elektrische Leistungssignal und das elektrische reflektierte Lichtsignal aufzunehmen und zu verarbeiten und die Waferoberflächentemperatur T_S an der Position des sekundären Bildes zu bestimmen.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem umfassen das Wärmeemissionsdetektorsystem und das optische Scansystem bevorzugt überlappende optische Pfadabschnitte.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem ist das Kontroll- bzw. Steuergerät bevorzugt aufgebaut, um die Menge an Leistung im bzw. des sekundären Laserstrahls, basierend auf der gemessenen Waferoberflächentemperatur T_S, zu kontrollieren bzw. zu steuern.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem erzeugen die primären und sekundären Bilder bevorzugt eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur, die über den Halbleiterwafer um nicht mehr als +/–3°C variiert.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem umfasst das optische Scansystem bevorzugt einen Scanspiegel, der betriebsbereit mit einem Spiegelantrieb verbunden ist. Der Spiegelantrieb ist mit dem Kontroll- bzw. Steuergerät funktionsbereit verbunden und wird durch dieses kontrolliert bzw. gesteuert.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem liegt die erste Wellenlänge bevorzugt im Bereich von 300 bis 650 nm.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem liegt die zweite Wellenlänge bevorzugt im Bereich von 500 nm bis 10,6 μm.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem umfasst das sekundäre Lasersystem bevorzugt einen Faserlaser mit einer Ausgabeleistung zwischen 50 und 5000 Watt.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem umfasst der Halbleiterwafer bevorzugt einen Vorrichtungswafer mit einer Dicke im Bereich von: a) von 10 μm bis 100 μm oder b) von 500 μm bis 1000 μm.
Ein zweiter Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Waferfläche. Das Verfahren umfasst das Bilden eines primären Bildes auf der Waferfläche bei einer ersten Wellenlänge. Das primäre Bild erhöht die Menge an Absorption von Licht bei einer zweiten Wellenlänge. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Bilden eines sekundären Bildes auf der Waferfläche bei der zweiten Wellenlänge. Das sekundäre Bild befindet sich zumindest teilweise innerhalb des primären Bildes. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Scannen des sekundären Bildes über die Waferfläche mit einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 1 μs und 100 μs und bewirkt, dass die Waferfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
Im Verfahren liegt die erste Wellenlänge bevorzugt im Bereich von 300 nm bis 650 nm.
Im Verfahren liegt die zweite Wellenlänge bevorzugt im Bereich von 500 nm bis 10,6 μm.
Das Verfahren umfasst bevorzugt weiterhin das Messen einer Waferoberflächentemperatur T_S an der Position des gescannten sekundären Bildes. Das Verfahren umfasst ebenfalls bevorzugt weiterhin das Kontrollieren bzw. Steuern der Menge der Leistung im bzw. des sekundären Laserstrahls zum Bilden des sekundären Bildes, um die Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP innerhalb von +/–3°C zu halten.
Im Verfahren umfasst das Messen der Waferoberflächentemperatur T_S bevorzugt das Messen der Menge an Leistung des sekundären Laserstrahls. Das Messen der Waferoberflächentemperatur T_S umfasst bevorzugt ebenfalls das Messen der Menge an Wärmestrahlung, die von der Position des gescannten sekundären Bildes emittiert wird. Das Messen der Waferoberflächentemperatur T_S umfasst bevorzugt ebenfalls das Messen der Menge an reflektiertem Licht von der Position des sekundären Bildes, verursacht durch Reflektion des sekundären Lichtstrahls. Das Messen der Waferoberflächentemperatur T_S umfasst bevorzugt ebenfalls das Berechnen der Waferoberflächentemperatur T_S unter Verwendung einer Nachschlagtabelle, erhalten aus einem Kalibrierungsverfahren.
Ein dritter Aspekt der Offenbarung ist ein ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Ausheil- bzw. Annealingfläche. Das ultraschnelle Laserausheil- bzw. -annealingsystem umfasst einen Laser und ein optisches Scansystem. Der Laser erzeugt einen Laserstrahl mit einer Ausheil- bzw. Annealingwellenlänge im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 650 nm. Das optische Scansystem nimmt den Laserstrahl auf und scannt den Laserstrahl über die Ausheil- bzw. Annealingfläche als ein gescanntes Bild mit einer Verweil- bzw. Haltezeit zwischen 1 μs und 100 μs. Dies bewirkt, dass die Ausheil- bzw. Annealingfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur bzw. Peakannealing-Temperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem ist der Halbleiterwafer bevorzugt ein Produktwafer, gebildet aus einem Vorrichtungswafer und einem Trägerwafer. Der Vorrichtungswafer definiert die Ausheil- bzw. Annealingfläche und weist eine Dicke im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm auf.
Im ultraschnellen Laserausheil- bzw. -annealingsystem ist das optische Scansystem bevorzugt aufgebaut als F-Theta-Scansystem.
Ein vierter Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Ausheilen eines Halbleiterwafers mit einer Ausheil- bzw. Annealingfläche. Das Verfahren umfasst das Bilden eines Bildes auf der Ausheil- bzw. Annealingfläche unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 300 μm bis etwa 650 μm. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Scannen des Bildes über die Ausheil- bzw. Annealingfläche mit einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 1 μs und 100 μs. Dies bewirkt, dass die Ausheil- bzw. Annealingfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
Im Verfahren ist der Halbleiterwafer bevorzugt ein Produktwafer, gebildet aus einem Vorrichtungswafer und einem Trägerwafer. Der Vorrichtungswafer definiert die Ausheil- bzw. Annealingfläche und weist eine Dicke im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm auf.
Im Verfahren wird das Scannen des Bildes bevorzugt unter Verwendung eines optischen F-Theta-Scansystems durchgeführt.
Ein fünfter Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing einer Fotoresistschicht, getragen bzw. gehalten bzw. gestützt durch eine Fläche eines Halbleiterwafers. Das Verfahren umfasst das Bilden eines Bildes auf der Fläche des Halbleiterwafers unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1000 nm. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Scannen des Bildes über die Oberfläche des Halbleiterwafers mit einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 100 μs und 1 ms. Dies bewirkt, dass die Fotoresistschicht eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen etwa 300°C und etwa 400°C erreicht.
Im Verfahren definieren der Laserstrahl und der Halbleiterwafer bevorzugt eine Wärmediffusionslänge (thermal diffusion length) L_DIFF und eine damit in Zusammenhang stehende optische Absorptionstiefe (optical absorption depth) D_AD im Halbleiterwafer. Das Bildscannen wird derart durchgeführt, dass D_AD < L_DIFF.
Alle hier angegebenen Literaturstellen sollen hier durch Bezugnahme einbezogen werden.
Die nachfolgend dargelegten Ansprüche sind in die detaillierte Beschreibung einbezogen und stellen einen Teil dieser dar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1A bis 1D sind verschiedene Ansichten von beispielhaften Wafern, die dem Laserausheilen bzw. -annealing unter Verwendung des ultraschnellen Doppelstrahl-Laserausheil- bzw. -annealingsystems und -Verfahrens der vorliegenden Offenbarung unterzogen werden können;
2 ist eine Darstellung der Ausheil- bzw. Annealingzeit t_A (μs) gegen die Diffusionslänge L_DIFF (μm) für massives Silizium;
3 stellt die optische Absorptionstiefe D_AD (μm) gegen die Waferoberflächentemperatur T_S (°C) für Wellenlängen von λ = 1,06 μm, 0,98 μm und 0,53 μm dar;
4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften ultraschnellen Doppelstrahl-Laserausheil- bzw. -annealingsystems;
die 5A bis 5D sind schematische Darstellungen, die beispielhafte Ausführungsformen der relativen Größen und Orientierungen des primären und sekundären Bildes veranschaulichen, die auf der Waferfläche durch das ultraschnelle Doppelstrahl-Laserausheil- bzw. -annealingsystem aus 1 gebildet sind;
6 ist eine weitere schematische Darstellung eines beispielhaften ultraschnellen Doppelstrahl-Laserausheil- bzw. -annealingsystems, das mehr Einzelheiten des Wärmeemissionsdetektionssystems, das darin untergebracht ist, umfasst;
7 ist eine vergrößerte Ansicht eines beispielhaften optischen Kollektorsystems, verwendet, um reflektiertes Licht von der Waferfläche vom sekundären Laserstrahl zu sammeln;
die 8A bis 8C veranschaulichen eine beispielhafte Ausführungsform eines optischen Scansystems, das eine F-Theta-Konfiguration aufweist, und veranschaulichen, wie das optische Scansystem den sekundären Laserstrahl und das sekundäre Bild von einer Kante des Wafers zur anderen scannt;
9 ist eine Ansicht des optischen Scansystems der 8A bis 8C aus einer anderen Richtung und zeigt, wie das optische Scansystem so aufgebaut werden kann, dass der sekundäre Laserstrahl einen Einfallwinkel aufweist, der im Wesentlichen den Brewsterwinkel für Silizium darstellt;
10A ist ähnlich zu 6 und veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Laserausheil- bzw. -annealingsystems, das einen einzelnen schnell, scannenden Laserstrahl aufweist und
10B ist ähnlich zu 10A und veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform, in der der scannende sekundäre Laserstrahl vom sekundären Lasersystem verwendet wird, um eine Schicht des Fotoresists, der auf der Waferfläche getragen bzw. gestützt bzw. gehalten wird, auszuheilen bzw. zu annealen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun wird im Detail auf Ausführungsformen der Offenbarung Bezug genommen, wobei die Beispiele hiervon in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo immer möglich, werden dieselben oder ähnliche Bezugszeichen und Symbole durch die Zeichnungen verwendet, um auf dieselben oder gleiche Teile zu verweisen.
Die Herstellung von bestimmten Typen von Halbleitervorrichtungen, wie Bildsensoren und Hochleistungsvorrichtungen, umfasst die Verwendung von relativ dünnen Halbleiterwafern. 1A ist eine beispielhafte Seitenansicht eines Produktwafers 10 mit einer Oberseite 21, die eine obere Fläche 22 definiert, und eine Rückseite 23, die eine rückwärtige Fläche 24 definiert.
1B veranschaulicht die Bildung eines beispielhaften Produktwafers 10, gebildet durch Verbinden eines Vorrichtungswafers 10a und eines Trägerwafers 10b. Der Vorrichtungswafer 10a weist eine Vorderseite 12a auf, in der die Vorrichtungen gebildet werden, und die auch als Vorrichtungsseite bezeichnet wird, sowie eine entgegengesetzte Rückseite 14a. Der Trägerwafer 10b weist eine Vorderseite 12b auf, auf der eine Oxidschicht 15 gebildet ist, und eine entgegengesetzte Rückseite 14b. Der resultierende Wafer 10, hier auch bezeichnet als Produktwafer, wird gebildet durch Verbinden der Vorrichtungsseite 12a des Vorrichtungswafers 10a mit der Vorderseite 12b des Trägerwafers 10b. Die Oxidschicht 15 dient als Bindungsschicht, die die zwei Wafer 10a und 10b miteinander verbindet. Somit wird die Vorderseite 12b des Trägerwafers 10b auch als Bindungsseite bezeichnet. Der resultierende Produktwafer 10 ist in 1C gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Vorrichtungswafer 10a auf der Rückseite 14a abgeschliffen bzw. geglättet, um die Dicke des Vorrichtungswafers 10a von etwa 750 μm auf eine Dicke TH im Bereich von etwa 10 μm bis zu etwa 100 μm, wie gezeigt in dem vergrößerten Ausschnitt von 1C, zu reduzieren.
1D ist ähnlich zu 1C und umfasst einen Ausschnitt, der eine detailliertere Nahansicht im Schnitt einer beispielhaften Struktur 30 des Produktwafers 10 zeigt. Die beispielhafte Struktur 30 liegt in Form eines CMOS-Sensors vor. Der Trägerwafer 10b mit der Oxidschicht 15 (die etwa 4 μm dick ist) unterstützt den Vorrichtungswafer 10a, der Metallisierungsmerkmale 34 (z. B. Linien) aufweist, die sich in die Oxidschicht 15 erstrecken. Die Metallisierungsmerkmale 34 stellen Kontakt mit einer angrenzenden CMOS-Vorrichtungsschicht 40 her. Die CMOS-Vorrichtungsschicht 40 wird wiederum durch den dünner gemachten Vorrichtungswafer 10a unterstützt, der, wie oben erwähnt, eine Dicke TH im Bereich von etwa 10 μm bis 100 μm aufweist. In einem weiteren Beispiel ist die Dicke TH im Bereich von etwa 500 μm bis etwa 1000 μm.
Eine dünne Ionenimplantationsschicht 44, die laserausgeheilt bzw. annealt werden muss, wird im verdünnten Vorrichtungswafer 10a, benachbart zu dessen Rückseite 14a, gebildet, die die obere Fläche 22 definiert. Das Ausheilen bzw. Annealen der dünnen Ionenimplantationsschicht 44 dient dazu, die Ionenimplantationsschicht 44 leitfähig zu machen, die dieser wiederum ermöglicht, als elektrische Kontaktschicht zu dienen.
In der beispielhaften CMOS-Vorrichtungsstruktur 30 befinden sich die elektronischen Merkmale der CMOS-Vorrichtung etwa 10 μm bis etwa 100 μm von der Rückseite 14a, die in der Regel nicht gemustert ist, entfernt. Somit definiert die Rückseite 14a des Vorrichtungswafers 10a in einem Beispiel eine flache ungemusterte Fläche 22 des Wafers 10, die eine gute Ausheil- bzw. Annealingfläche bereitstellt.
Die Vorrichtungsseite 12a des Wafers 10 muss bei relativ niedrigen Temperaturen (insbesondere unter der Schmelztemperatur der Metallisierungsmerkmale 34) bleiben, um die endgültige Funktionalität der CMOS-Vorrichtung zu schützen. Die maximale Temperatur an der Vorrichtungsseite 12a wird durch die speziellen Metalle bestimmt, die für die Metallisierungsmerkmale 34 verwendet werden, liegt aber typischerweise um 900°C für Kupferverbindungen und 600°C für Aluminiumverbindungen.
Die Beschränkung, dass die Vorrichtungsmerkmale auf der Vorrichtungsseite 12a unterhalb der Metallisierungsschmelztemperatur bleiben müssen, führen zu der Anforderung, dass die Laserwärmeausheil- bzw. -annealingzeit kurz genug sein muss, so dass die Vorrichtungsfläche nicht zu heiß wird. Dies impliziert, dass die Wärmeausheil- bzw. -annealingzeit (Halte- bzw. Verweilzeit) derart sein muss, dass die entsprechende Wärmediffusionslänge L_DIFF kleiner sein muss als die Dicke TH des Vorrichtungswafers 10a.
Wenn beispielsweise die nominale Dicke TH des Vorrichtungswafers 10a 10 μm beträgt, dann muss die entsprechende Wärmeausheil- bzw. -annealing-(Halte- bzw. Verweil-)zeit weniger als 10 μs sein, basierend auf der Wärmediffusionslänge L_DIFF in massivem Silizium für einen 10 μs-Laserpuls, der etwa 10 μs beträgt. Unglücklicherweise ist das Erreichen von derartig kurzen Halte- bzw. Verweilzeiten t_D nicht konsistent mit der grundlegenden Bauweise für herkömmliche Laserausheil- bzw. -annealingwerkzeuge, die ein 1 bis 10 mm langes und ~100 μm breites Laserlinienbild verwenden, das mit ~100 mm/Sek gescannt wird.
Aspekte der Offenbarung sind somit gerichtet auf ein Einzelstrahl- oder ein Doppelstrahl-Laserausheil- bzw. -annealingsystem, das sowohl für Schmelz- als auch Subschmelzlaserausheil- bzw. -annealinganwendungen eingesetzt werden kann. Die Verweil- bzw. Haltezeit t_D des Ausheil- bzw. Annealingstrahls liegt zwischen 1 μs und 100 μs. Zusätzlich wird optional ein Lasertemperaturkontroll- bzw. -steuersystem verwendet, um die Ausheil- bzw. Annealingtemperatur T_A im Wesentlichen konstant zu halten, d. h. innerhalb einer durchschnittlichen Waferoberflächentemperatur T_S von +/–3°C.
Wie oben erläutert, würden einige Anwendungen bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen davon profitieren, ein Laserausheil- bzw. -annealingverfahren mit einer Halte- bzw. Verweilzeit t_D (Ausheil- bzw. Annealingzeit t_A) von 100 μs oder weniger, wie im Bereich von 1 μs bis 100 μs, zu haben. Es ist erwünscht, dass die Wärmediffusionslänge L_DIFF im Zusammenhang mit der Ausheil- bzw. Annealingzeit t_A kleiner ist als eine physikalische Dimension des Wafers 10, beispielsweise die Dicke TH des Vorrichtungswafers 10a.
Es ist hier festzuhalten, dass während die Systeme und Verfahren, die hier offenbart sind, spezielle Anwendung für Produktwafer 10 darstellen, die, wie oben beschrieben, aus einem relativ dicken Trägerwafer 10b gebildet werden, der einen relativ dünnen Vorrichtungswafer 10a trägt bzw. unterstützt, wobei die Systeme und Verfahren ebenfalls auf Laserausheilen bzw. -annealing von herkömmlichen „dicken” Halbleiterwafern in Situationen anwendbar sind, wo es erwünscht ist, die Diffusionsmenge zu begrenzen. Ein Beispiel einer derartigen Situation ist die Bildung von schmalen Source und Drains beim Bilden von Transistoren, wie beschrieben in USP 6,365,476 , USP 6,380,044 und USP 6,747,245 . In der nachfolgenden Erläuterung ist die obere Fläche 22 die Oberfläche des Wafers 10, die ausgeheilt bzw. annealt wird und die entweder die „Vorderseite” eines herkömmlichen Wafers sein kann oder die „Rückseite” 14a des oben beschriebenen Produktwafers 10.
2 ist eine Darstellung bzw. Plot der Ausheil- bzw. Annealingzeit t_A (μs) gegen die Wärmediffusionslänge L_DIFF (μm) für massives Silizium bzw. Volumen-Silizium bzw. bulk-Silizium. Aus der Darstellung kann ersehen werden, dass L_DIFF = 10 μm die entsprechende Ausheil- bzw. Annealingzeit t_A ≈ 10 μs ist, während für L_DIFF = 30 μm t_A ≈ 100 μs darstellt. Für die Produktwafer 10, die eine Vorrichtungswaferdicke TH etwa im selben Bereich wie diese Wärmediffusionslängen L_DIFF aufweisen, kann man ersehen, dass die Ausheil- bzw. Annealingzeiten t_A entsprechend klein sein müssen.
Es gibt ebenfalls die zusätzliche Anforderung, dass die optische Absorptionstiefe D_AD des Laserausheil- bzw. -annealingstrahls im Wafer 10 kleiner ist als die Wärmediffusionslänge L_DIFF. 3 stellt die optische Absorptionstiefe D_AD gegen die Waferoberflächentemperatur T_S für Wellenlängen von λ = 1.06 μm, 0,98 μm und 0,53 μm dar. Die Darstellung von 3 gibt an, dass für eine Vorrichtungswaferdicke TH ≈ 10 μm und bei einer relative niedrigen Temperatur (z. B. 280°C oder darunter) man einen Laser mit einer Wellenlänge λ ≈ 500 nm einsetzen kann, da die Wärmediffusionslänge L_DIFF für diese Wellenlänge weniger als die Vorrichtungswaferdicke TH beträgt, während die anderen Wellenlängen Wärmediffusionslängen L_DIFF aufweisen, die größer sind als die Vorrichtungswaferdicke TH. Für die Vorrichtungswaferdicke TH im Bereich von etwa 50 μm bis etwa 100 μm kann ein Laser mit einer Wellenlänge λ ≈ 980 nm eingesetzt werden. Es ist zu bemerken, dass für höhere Waferoberflächentemperaturen T_S die optische Absorptionstiefe D_AD sich vermindert und die Wärmediffusion der dominante Wärmeverteilungsmechanismus wird.
Aus den Darstellungen der 2 und 3 wird festgestellt, dass für Produktwafer 10, gebildet unter Verwendung relativ dünner Vorrichtungswafer 10a, es erwünscht ist, ultrakurze Ausheil- bzw. Annealingzeiten und Ausheil- bzw. Annealingwellenlängen zu verwenden, deren optische Absorptionstiefen D_AD zu den gewünschten Wärmediffusionslängen L_DIFF passen.
Ultraschnelles Doppelstrahl-Ausheil- bzw. Annealingsystem
Für einen vorgegebenen Produktwafer 10 mit einer speziellen Vorrichtungswaferdicke TH kann man das Laserausheil- bzw. -annealingsystem bei einer einzelnen Wellenlänge optimieren. Beispielsweise in einer Bildsensorherstellungsanwendung, wo die Vorrichtungswaferdicke TH in der Größenordnung von 10 μm bis 30 μm liegt, kann man eine Verweil- bzw. Haltezeit t_D von 10 μs auswählen sowie eine 532 nm-Laserwellenlänge. Für die Herstellung der Leistungsvorrichtungen, bei der die Vorrichtungswaferdicke TH etwa 50 μm beträgt, kann man eine Halte- bzw. Verweilzeit t_D von 25 μs und einen Laser mit längerer Wellenlänge auswählen. Beispiele von ultraschnellem Einzellaserausheilen bzw. -annealing werden nachfolgend beschrieben.
Durch Kombinieren von zwei Laserstrahlen, die verschiedene Wellenlängen verwenden, wird das Laserausheil- bzw. -annealingsystem jedoch wandlungsfähiger bzw. vielfältiger bzw. vielseitiger. Beispielsweise kann man in einer Ausführungsform eines hier beschriebenen Doppelstrahl-Laserausheil- bzw. -annealingsystems einen Laserstrahl mit einer relativ kurzen Wellenlänge haben, der die Absorption durch einen zweiten Laserstrahl mit einer relativ langen Wellenlänge ermöglicht.
4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften ultraschnellen Doppelstrahl-Laserausheil- bzw. -annealingsystems („System”) 100. Das System 100 umfasst eine Spannvorrichtung 110 mit einer oberen Fläche 112, die den Wafer 10 trägt bzw. unterstützt. Die Spannvorrichtung 110 ist wiederum funktionsbereit gestützt durch eine Waferbühne 116, die in einem Beispiel verschieb- und drehbar ist, d. h. in alle drei orthogonalen Richtungen beweglich ist und genauso in drei orthogonalen Drehrichtungen, um den Wafer 10 wie benötigt zu positionieren.
Das System 100 umfasst ebenfalls ein primäres Lasersystem 120, das einen primären Laser 121 umfasst, der einen anfänglichen primären Laserstrahl 122 erzeugt, und ein sekundäres Lasersystem 150 mit einem sekundären Laser 151, der einen anfänglichen sekundären Laserstrahl 152 erzeugt. Das primäre Lasersystem 120 umfasst ein primäres optisches System („Optik”) 130, aufgebaut, um den anfänglichen primären Laserstrahl 122 aufzunehmen und hieraus einen primären Laserstrahl 132 zu bilden. In einem Beispiel umfasst das primäre optische System 130 ein optisches Scansystem. In ähnlicher Weise umfasst das sekundäre Lasersystem 150 ein sekundäres optisches System („Optik”) 160, aufgebaut, um den anfänglichen sekundären Laserstrahl 152 aufzunehmen und hieraus einen sekundären Laserstrahl 162 zu bilden. Das sekundäre optische System 160 ist aufgebaut als optisches Scansystem und wird hier nachfolgend als optisches Scansystem 160 bezeichnet.
Beispielhafte primäre optische Systeme 130 und optische Scansysteme 160 können Linsen, Spiegel, Blenden, Filter, aktive optische Elemente (z. B. variable Verstärker etc.) und Kombinationen hiervon umfassen. In einem Beispiel sind eines oder beide, das primäre optische System 130 und das optische Scansystem 160, aufgebaut, um eine Strahlkonditionierung durchzuführen, z. B. die jeweiligen Laserstrahlen 132 und 162 zu vereinheitlichen und/oder die Laserstrahlen 132 und 162 mit einer ausgewählten Querschnittsform bereitzustellen. Beispielhafte optische Systeme, die zum Durchführen einer derartigen Strahlkonditionierung geeignet sind, sind offenbart in den US-Patenten Nr. 7,514,305 , 7,494,942 , 7,399,945 und 6,366,308 und der US-Patentanmeldung Nr. 12/800,203.
Der primäre und sekundäre Laserstrahl 132 haben jeweils Wellenlängen λ₁ und λ₂, die in einem Beispiel beide den Wafer 10 unter ausgewählten Bedingungen erhitzen bzw. aufheizen können. In einem weiteren Beispiel wird eine Wellenlänge (beispielsweise λ₁) verwendet, um die Erwärmung des Wafers 10 durch die andere Wellenlänge (λ₂) zu verstärken. Beispielsweise kann eine der Wellenlängen λ₁ oder λ₂ eine Bandlückenenergie größer als die Halbleiterbandlückenenergie des Wafers 10 aufweisen, wodurch bewirkt wird, dass der Wafer 10 den primären und sekundären Laserstrahl 132 und 162 in einem Maß absorbiert, das ausreicht, um den Wafer 10 auf die Ausheil- bzw. Annealingtemperaturen T_A zu erhitzen. Ein beispielhafter Bereich für λ₂ ist 500 nm bis 10,6 μm.
Das System 100 umfasst ebenfalls ein Wärmeemissionsdetektorsystem 180, angeordnet und aufgebaut, um die Menge an Wärmeemissionsstrahlung 182 von der oberen Fläche 22 des Wafers 10, wie nachfolgend beschrieben, zu messen und ein elektrisches Wärmeemissionssignal SE zu erzeugen. In einem Beispiel misst das Wärmeemissionsdetektorsystem 180 die Emissivität ε der oberen Fläche 22 des Wafers 10, und das elektrische Wärmeemissionssignal SE ist repräsentativ für die gemessene Emissivität. In einem Beispiel verwendet das Wärmeemissionsdetektorsystem 180 mindestens einen Teil des sekundären Lasersystems 150, so dass dieses das gescannte sekundäre Bild 166, wie nachfolgend erläutert, verfolgen kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform weisen das Wärmeemissionsdetektorsystem 180 und das optische Scansystem 160 jeweils optische Pfadabschnitte OP_E und OP_S auf, die überlappen. Diese Konfiguration ermöglicht dem Wärmeemissionsdetektorsystem 180 die Wärmeemissionsstrahlung 182 von der Position des sekundären Bildes 166 (nachfolgend eingeführt und erläutert) zu sammeln, selbst während das sekundäre Bild 166 über die obere Fläche 22 des Wafers 10 gescannt wird.
Das System 100 umfasst ebenfalls ein optisches Kollektorsystem 200, verwendet, um reflektiertes Licht 162R von der oberen Fläche 22 des Wafers 10 zu sammeln und zu detektieren und ein elektrisches Signal SR („reflektiertes Lichtsignal”), das für die Menge an detektiertem reflektiertem Licht 162R repräsentativ ist, zu erzeugen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das System 100 weiterhin ein Kontroll- bzw. Steuergerät 170, das mit der Waferbühne 116 elektrisch verbunden ist, und aufgebaut ist, um die Bewegung der Waferbühne 116 über Instruktionen vom Kontroll- bzw. Steuergerät 170, wie bereitgestellt durch das Bühnenkontrollsignal S0, zu kontrollieren bzw. zu steuern.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 ein Computer oder umfasst diesen, wie ein Personal Computer oder eine Workstation. Das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 umfasst bevorzugt irgendeine Anzahl von kommerziell erhältlichen Mikroprozessoren, eine geeignete Busarchitektur, um den Prozessor mit einer Speichervorrichtung zu verknüpfen, wie ein Harddisklaufwerk und geeignete Eingabe- und Ausgabevorrichtungen (z. B. eine Tastatur bzw. eine Anzeige). Das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 kann über Instruktionen (Software) programmiert werden, bereitgestellt in einem computerlesbaren Medium (z. B. Speicher, Prozessor oder beides), das bewirkt, dass das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 die verschiedenen Funktionen des Systems 100 durchführt, um ein Ausheilen bzw. Annealing des Wafers 10 zu bewirken.
Das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 ist ebenfalls mit dem primären Lasersystem 120 und dem sekundären Lasersystem 150 funktionsbereit verbunden und kontrolliert bzw. steuert den Betrieb dieser Lasersysteme 120 und 150 über jeweilige Kontroll- bzw. Steuersignale S1 und S2. In einem Beispiel umfasst das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 digitale Signalprozessoren (DSPs) (nicht gezeigt), um die Scanfunktionen im primären und sekundären Lasersystem 120 und 150 zu kontrollieren bzw. zu steuern. Das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 ist ebenfalls mit dem Wärmeemissionsdetektorsystem 180 und dem optischen Kollektorsystem 200 funktionsbereit verbunden und ist ausgelegt, um das elektrische Wärmeemissionssignal SE und reflektierte Lichtsignal SR, wie nachfolgend beschrieben, aufzunehmen und zu verarbeiten.
Wieder mit Bezug auf 4 ist der primäre Laserstrahl 132 auf die obere Fläche 22 des Wafers 10 gerichtet, um ein primäres Bild 136 hierauf zu bilden, während der sekundäre Laserstrahl 162 ein sekundäres Bild 166 bildet, wobei das sekundäre Bild 166 in das primäre Bild 136 fällt. Ein Beispiel dieses Aufbaus ist in der vergrößerten Ansicht von 5A veranschaulicht, die das primäre Bild 136 und sekundäre Bild 166 zeigt. Das sekundäre Bild 166 wird über die obere Fläche 22 des Wafers 10 gescannt, wie angegeben durch den Pfeil AR2. Das primäre Bild 136 kann stationär und relativ groß sein, wobei das sekundäre Bild 166 zumindest teilweise innerhalb gescannt wird. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, die in 5B veranschaulicht ist, kann das primäre Bild 136 relativ klein sein und kann gescannt werden, wie durch Pfeil AR1 angegeben, um mit dem gescannten sekundären Bild 166, wie durch den Pfeil AR2 angegeben, gleichauf zu sein bzw. fortzufahren.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, die in den 5C bis 5E gezeigt ist, kann das primäre Bild 136 sich über den gesamten Scanpfad 167 des sekundären Bildes 166 erstrecken, so dass das sekundäre Bild 166 von einer Kante bzw. Ecke des Wafers 10 zur entgegengesetzten Kante bzw. Ecke gescannt wird, während man nach wie vor innerhalb des primären Bildes 136 bleibt, das in diesem Fall stationär sein kann. Diese Situation kann aufrechterhalten werden, selbst wenn der Wafer 10 verschoben wird, um den Scanpfad 167 auf einen anderen Abschnitt der oberen Fläche 22 des Wafers 10 zu bewegen, wie in den 5C und 5D veranschaulicht, wobei in 5D der Wafer 10 in die -Y-Richtung verschoben wurde, so dass der neue Scanpfad 167 auf dem unteren Teil des Wafers 10 in 5D ist, verglichen mit dem mittleren Teil des Wafers 10 in 5C.
Wie in 5B veranschaulicht, weist das primäre Bild 136 eine Länge L1 und eine Breite W1 auf, während das sekundäre Bild eine Länge L2 und eine Breite W2 aufweist, obwohl das primäre und sekundäre Bild 136 und 166 nicht rechtwinklig sein müssen. Beispielhafte Abmessungen des primären Bildes 136 und des sekundären Bildes 166 können etwa 25 μm bis 100 μm in der Breite und 500 μm bis 2000 μm in der Länge sein, was mit der Bedingung übereinstimmt, dass das sekundäre Bild 166 zumindest teilweise in das primäre Bild 136 fällt.
In einer beispielhaften Ausführungsform weisen der primäre und sekundäre Laserstrahl 132 und 162 im Wesentlichen Gaußsche Intensitätsprofile auf, so dass das primäre und sekundäre Bild 136 und 166 ebenfalls im Wesentlichen Gaußsche Intensitätsprofile in X- und Y-Richtung aufweisen. Wenn der primäre und sekundäre Laserstrahl 132 und 162 im Wesentlichen gaußförmig sind, vereinfacht dies die Konfigurationen für das primäre und sekundäre Lasersystem 120 und 150 verglichen mit Systemen, die ausgelegt sind, um rechteckigere bzw. quadratischere (d. h. scharfkantige) Intensitätsprofile zu bilden.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das primäre Bild 136 geringfügig größer sein als das sekundäre Bild 166, oder es weist im Wesentlichen dieselbe Größe auf. In einem Beispiel erstreckt sich das primäre Bild 136 vor dem sekundären Bild 166 in Scanrichtung, so dass dieses die obere Fläche 22 des Wafers 10 ausreichend erhitzen kann, so dass das Licht im sekundären Bild 166 ohne Weiteres durch die obere Fläche 22 des Wafers 10 absorbiert wird.
Laserausheil- bzw. -annealingsysteme aus dem Stand der Technik führen das Scannen durch Bewegen der Waferbühne 116 durch, die Scangeschwindigkeiten von etwa 100 mm/s bereitstellen können. Jedoch ist im System 100 mindestens eines: das primäre Lasersystem 120 oder das sekundäre Lasersystem 150 ein optisches Scansystem, das schnelles Scannen mindestens eines Laserstrahls, dem primären Laserstrahl 132 oder sekundären Laserstrahl 162, über die obere Fläche 22 des Wafers 10 erlaubt. In einem Beispiel sind einer oder beide, primäre und sekundäre Laserstrahlen 132 und 162 ausgelegt, um ihre jeweiligen primären und sekundären Bilder 136 und 166 über die obere Fläche 22 des Wafers 10 mit einer Scangeschwindigkeit V_S zu scannen, die im Bereich von etwa 5 m/s bis etwa 25 m/s liegt. Für eine Scangeschwindigkeit V_S von 25 m/s und eine Strahlbreite von 25 μm ist die Halte- bzw. Verweilzeit t_D für das Ausheil- bzw. Annealingverfahren 1 μs. Für eine Scangeschwindigkeit V_S = 10 m/s und eine Strahlbreite von 50 μm ist die Halte- bzw. Verweilzeit t_D = 5 μs. Um einen 300 mm-Wafer 10 zu überqueren, würde eine Strahlbewegung von 10 m/s 30 ms benötigen, was eigentlich eine sehr kurze Scanzeit darstellt.
Während des Scans des primären und sekundären Laserstrahls 132 und 162 überwacht das Wärmeemissionsdetektorsystem 180 die Wärmeemissionsstrahlung 182 von der Position, wo das primäre und sekundäre Bild 136 und 166 überlappen und die obere Fläche 22 des Wafers 10 erhitzen. Das Wärmeemissionsdetektorsystem 180 erzeugt das elektrische Wärmeemissionssignal SE, das repräsentativ für die bestimmte Wärmeemission ist, und sendet dieses elektrische Wärmeemissionssignal SE zum Kontroll- bzw. Steuergerät 170. Das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 nimmt das elektrische Wärmeemissionssignal SE auf und verwendet dieses elektrische Wärmeemissionssignal SE, um eine Feedbackschleife zu erzeugen, die die Menge an Energie kontrolliert bzw. steuert, die durch mindestens eines, das primäre oder sekundäre Lasersystem 120 und 150, erzeugt wird, um die Laserenergie zu steuern bzw. zu kontrollieren, so dass die Ausheil- bzw. Annealingtemperatur T_A bei der oberen Fläche 22 des Wafers 10 im Wesentlichen konstant bleibt.
Nachdem der sekundäre Laserstrahl 162 und dessen entsprechendes sekundäres Bild 166 vollständig von einer Seite des Wafers 10 zur anderen gescannt wurde, bewirkt das Kontroll- bzw. Steuergerät 170, dass die Waferbühne 116 (über das Bühnenkontrollsignal S0) bewegt wird, um einen angrenzenden Abschnitt der oberen Fläche 22 des Wafers 10 zu scannen. In einem Beispiel wird der Wafer 10 um eine Strecke bewegt, die etwa gleich 1/8 der Länge des gescannten sekundären Bildes 166 ist, so dass die angrenzenden Scanpfade 167 wesentlich überlappen, um die Ausheil- bzw. Annealinggleichförmigkeit zu verbessern. In einem Beispiel weist das sekundäre Bild 166 eine Länge L2 = 1 mm auf, so dass die Waferbühne 116 den Wafer 10 quer zur Scanrichtung um etwa 125 μm bewegt. Nachdem die Waferbühne 116 so bewegt wird, scannt der sekundäre Laserstrahl 162 die obere Fläche 22 des Wafers 10 in derselben Richtung wie vorher gescannt wurde. In dieser Art und Weise ist die Temperaturhistorie jedes Punkts auf dem Wafer 10 im Wesentlichen dieselbe.
In einem Beispiel, in dem das sekundäre Lasersystem 150 einen Scanspiegel (wie nachfolgend beschrieben) umfasst, und unter der Annahme, dass ein derartiger Scanspiegel dieselbe Zeitdauer benötigt, um zu seiner ursprünglichen Position zurückzukehren, die es dauert, um den Wafer 10 zu scannen, nimmt dies zusätzliche 30 ms in Anspruch. Daher weist der Scanspiegel eine Oszillationsdauer von 60 ms auf oder eine Oszillationsdauer von 16,67 Hz, was gut innerhalb der Möglichkeiten eines herkömmlichen Scanspiegelsystems liegt.
In einem Beispiel wird die Waferbühne 116 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt anstatt der Bewegung in Inkrementen nach jedem Scan des sekundären Bildes 166. In dieser Ausführungsform kann sich die Waferbühne 116 125 μm in 60 ms bewegen oder mit 2,08 mm/Sek. Um einen 300 mm-Wafer vollständig auszuheilen bzw. zu annealen, würde dies 144 Sekunden erfordern. Für eine bessere Gleichförmigkeit kann das sekundäre Lasersystem 150 ausgelegt sein, um den sekundären Laserstrahl 162 zwischen den Scans auszuschalten oder zu blockieren. Diese Funktion kann unter Verwendung eines Modulators 198 erreicht werden, der im Pfad des sekundären Laserstrahls 162 angeordnet ist.
Die Menge an optischer Energie, die für das Laserausheilen bzw. -annealing benötigt wird, wird durch die erforderliche Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP und die erwünschte Ausheil- bzw. Annealing-(Halte- bzw. Verweil)zeit t_D bestimmt. Für längere Ausheil- bzw. Annealingzeiten (mit darauffolgend größeren Wärmediffusionslängen L_DIFF) wird mehr Volumen des Wafers 10 erhitzt und so ist eine größere Menge an Energie erforderlich. In einer beispielhaften Ausführungsform liegt die Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C und wird innerhalb +/–3°C aufrechterhalten. Es ist hier festzuhalten, dass die Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP und die Spitzenwaferoberflächentemperatur T_SP im Allgemeinen dieselben sind.
Der Durchsatz des Systems 100 kann durch Vergrößern der Größe (d. h. der Länge L2 und der Breite W2) des sekundären Bildes 166 erhöht werden. Um die vorgegebene Ausheil- bzw. Annealing-Temperaturanforderung zu erfüllen, ist ein geeigneter leistungsstarker Laser erforderlich. Es wird geschätzt, dass 200 Watt absorbierter Laserenergie ausreichend sind, um die Temperatur eines 50 μm × 1 mm Bereichs auf der oberen Fläche 22 des Wafers 10 um etwa 1000°C zu erhöhen, wenn die Ausheil- bzw. Annealing-(Verweil- bzw. Halte)zeit t_D ≈ 5 μs ist. Wenn daher das System 100 einen Durchsatz von 60 300 mm-Wafern/Stunde erfordert und eine Ausheil- bzw. Annealingtemperatur T_A den Schmelzpunkt von Silizium (1413°C) erreichen muss, ist etwa 1 Kilowatt absorbierter Energie erforderlich.
Ein Ansatz, um eine derartig hohe Menge an absorbierter Energie zu erreichen, ist durch Bereitstellen des sekundären Lasers 151 in Form eines Faserlasers. Faserlaser sind sehr effizient, kompakt und können sehr gute Strahlqualität erzeugen. Faserlaser sind im Wellenlängenbereich von λ > 1 μm am leistungsstärksten und können in diesem Bereich mehrere Kilowatt abgeben. Unglücklicherweise wird dieser Wellenlängenbereich durch einen Siliziumwafer bei Raumtemperatur nicht gut absorbiert. Jedoch kann ein sekundärer Laser auf Faserbasis 151 mit λ > 1 μm in Kombination mit einem kurzwelligen primären Laser 121 als Vorheizlaser verwendet werden, um die Oberflächenabsorption zu initiieren. Daher erzeugt in einer beispielhaften Ausführungsform der primäre Laser 121 einen relativ kurzwelligen primären Laserstrahl 132, der verwendet wird, um die Fläche 22 des Wafers 10 vorzuheizen oder vorzuaktivieren, so dass der längerwellige sekundäre Laserstrahl 162 absorbiert wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform weist der primäre Laser 121 eine Wellenlänge λ₁ im Bereich von 300 nm bis 650 nm auf. In einem Beispiel umfasst der primäre Laser 121 einen Faserlaser, der eine Ausgabewellenlänge im zuvor erwähnten Wellenlängenbereich für λ₁ aufweist, und weist eine optische Ausgabe im Bereich von etwa 50 Watt bis etwa 5000 Watt auf. Ein anderes Beispiel der primären Laser 121, die verwendet werden können, um die obere Fläche 22 des Wafers 10 vorzuheizen oder vorzuaktivieren, umfasst CO₂-Laser, CW-Diodenlaser und CW-Feststofflaser. Bevorzugt wird der primäre Laserstrahl 132 durch die obere Fläche 22 des Wafers 10 bei Raumtemperatur absorbiert und der sekundäre Laserstrahl 162 wird durch die obere Fläche 22 des Wafers 10 bei entweder Raumtemperatur oder bei den Bedingungen, die bei der oberen Fläche 22 des Wafers 10 durch den primären Laserstrahl 132 geschaffen sind, absorbiert.
6 ist eine weitere schematische Darstellung eines beispielhaften Systems 100, das größere Einzelheiten eines beispielhaften Wärmeemissionsdetektorsystems 180 umfasst. Das Wärmeemissionsdetektorsystem 180 umfasst einen dichroitischen Spiegel 184, der aufgebaut ist (z. B. mit Beschichtungen, nicht gezeigt), um Licht einer Wellenlänge λ₂ im Zusammenhang mit dem sekundären Laserstrahl 162 durchzulassen, aber Licht anderer Wellenlängen zu reflektieren und insbesondere die Wellenlängen im Zusammenhang mit der Wärmeemissionsstrahlung 182. Der dichroitische Spiegel 184 definiert eine optische Achse AD, entlang der ein Polarisator 186, eine Fokuslinse 188, ein optischer Filter 190 und ein Photodetektor 192 angeordnet sind.
Bei Betrieb des Systems 100 von 6 wird die Wärmeemissionsstrahlung 182 durch die obere Fläche 22 des Wafers 10 in Reaktion auf das Erhitzen bzw. Aufheizen durch das primäre und sekundäre Bild 136 und 166 emittiert. Die Wärmeemissionsstrahlung 182 wird durch das optische Scansystem 160 gesammelt und auf den dichroitischen Spiegel 184 gerichtet. Der dichroitische Spiegel 184 reflektiert die Wärmeemissionsstrahlung 182 stromabwärts der optischen Achse AD zum Polarisator 186, der dieselbe Polarisation aufweist wie das sekundäre Lasersystem 150. Die polarisierte Wärmeemissionsstrahlung 182 wird durch die Fokuslinse 188 weitergeführt, die die Wärmeemissionsstrahlung 182 auf den Fotodetektor 192 fokussiert. Der optische Filter 190 dient dazu, die äußeren Wellenlängen außerhalb der engen Wellenlängenbande Δλ_E im Zusammenhang mit der Wärmeemissionsstrahlung 182 herauszufiltern. Hier kann eine Emissionswellenlänge λ_E als zentrale Wellenlänge des schmalen Wellenbandes Δλ_E angesehen werden.
Somit wird die Wärmeemissionsstrahlung 182 Punkt für Punkt gesammelt, während das sekundäre Bild 166 über die obere Fläche 22 des Wafers 10 gescannt wird. In einem Beispiel ist die Emissionswellenlänge λ_E nahe der Wellenlänge λ₂ des sekundären Laserstrahls 162, um Aberrationen innerhalb einer akzeptablen Toleranz zu halten. In einem Beispiel ist die Fokuslinse 188 ausgelegt, um zumindest teilweise Aberrationen zu kompensieren, die vom optischen Scansystem 160, das bei der Emissionswellenlänge λ_E arbeitet, resultieren.
Das Wärmeemissionsdetektorsystem 180 ermöglicht der Wärmeemissionsstrahlung 182 von der oberen Fläche 22 des Wafers 10 im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Scannen des sekundären Bilds 166 gemessen zu werden. Da die Detektion der Wärmeemissionsstrahlung 182 unter Verwendung eines schnellen Fotodetektors 192 erreicht wird, ist das entsprechende Wärmeemissionssignal SE im Wesentlichen unmittelbar bzw. sofort für die Regelung der Menge an optischer Leistung im sekundären Bild 166 verfügbar. Dies verbessert die notwendige Geschwindigkeit zum Einstellen der Menge an optischer Energie im sekundären Bild 166, um Ungleichförmigkeiten in der Waferoberflächentemperatur T_S zu kompensieren. Dies wird beispielsweise erreicht durch Einstellen des Kontroll- bzw. Steuersignals S2, das durch das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 zum sekundären Lasersystem 150 gesandt wird.
Um die Temperatur der oberen Fläche 22 des Wafers 10 genau zu kontrollieren bzw. zu steuern, muss man diese akkurat messen können. Die Detektion der Wärmeemissionsstrahlung 182, wie oben beschrieben, stellt an sich nicht die Waferoberflächentemperatur T_S bereit. Um die Waferoberflächentemperatur T_S zu messen, muss die Emissivität ε gemessen werden. Bei einer vorgegebenen Temperatur hängt die Emissivität ε von der Emissionswellenlänge λ_E, dem Blickwinkel und der Polarisation der Wärmeemissionsstrahlung 182 ab. Die Systeme und Verfahren, die für die vorliegende Offenbarung zum Messen der Waferoberflächentemperatur T_S durch Messen der Emissivität ε anwendbar sind, sind beschrieben im US-Patent Veröffentlichungsnummer 2012/0100640 .
Ein Verfahren zum Messen der Emissivität ε ist, die Reflektivität und Transmission des Wafers 10 bei der Emissionswellenlänge λ_E zu bestimmen. Dies wird erreicht durch Verwenden des sekundären Laserstrahls 162. Wenn die Wellenlänge λ₂ des sekundären Lasersystems 150 oberhalb oder nahe der Si-Absorptionskante (d. h. etwa 1,1 μm) liegt, dann kann die Emissivität ε gemessen werden durch Messen (oder in anderer Weise bestimmen) der Reflektivität und Transmissivität des sekundären Laserstrahls 162, der auf die obere Fläche 22 des Wafers 10 auffällt. Wo jedoch λ₂ < 1 μm oder für λ₂ > 1 μm in Kombination mit höheren Waferoberflächentemperaturen T_S im Zusammenhang mit dem Laserausheilen bzw. -annealing, kann die Wafertransmissivität vernachlässigt werden und nur eine Messung der Waferreflektivität wird benötigt.
Für die höchste Genauigkeit wird so viel wie möglich des reflektierten Lichts 162R vom sekundären Laserstrahl 162, der von der oberen Fläche 22 des Wafers 10 reflektiert wird, gesammelt. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines optischen Kollektorsystems 200, angeordnet, um das reflektierte Licht 162R zu sammeln. Das optische Kollektorsystem 200 ist angeordnet relativ zu einem optischen Scansystem 160 gezeigt, das einen Scanspiegel 161M und eine Fokuslinse 161L umfasst. Das optische Kollektorsystem 200 ist in das System 100 einbezogen und in einem Beispiel umfasst es entlang einer Achse A4 eine Integrationssphäre 210, die eine Blende 212 umfasst. Ein Fotodetektor 220 ist angrenzend an die Blende 212 angeordnet, um Licht zu detektieren, das die Integrationssphäre 210 bei der Blende 212 verlässt. In einem Beispiel ist mindestens ein neutraler Graufilter bzw. Neutralfilter 216 zwischen der Blende 212 und dem Fotodetektor 220 angeordnet, um die Intensität des Lichts zu kontrollieren bzw. zu steuern, das den Fotodetektor 220 erreicht. Der Fotodetektor 220 erzeugt das reflektierte Lichtsignal SR, das für die Energie im reflektierten Licht 162R repräsentativ ist und durch die Integrationssphäre 210 gesammelt wird und liefert dieses reflektierte Lichtsignal an das Kontroll- bzw. Steuergerät 170.
Wieder mit Bezug auf 6 umfasst in einer beispielhaften Ausführungsform das System 100 einen Leistungssensor 250, der aufgebaut ist, um die Menge an Leistung des ursprünglichen sekundären Laserstrahls 152 in Echtzeit zu messen, um es zu ermöglichen, die Menge an Leistung, die auf der oberen Fläche 22 des Wafers 10 auftrifft, zu bestimmen.
In einem Beispiel ist der Leistungssensor 250 gezeigt, der in das sekundäre Lasersystem 150 einbezogen ist. Der Leistungssensor 250 erzeugt ein elektrisches Leistungssignal SPS (nachfolgend das emittierte Leistungssignal), das für die emittierte Laserleistung repräsentativ ist, die in dem Beispiel, das in 6 gezeigt ist, für die Leistung des anfänglichen sekundären Laserstrahls 152 repräsentativ ist. Der Leistungssensor 250 liefert das emittierte Leistungssignal SPS an das Kontroll- bzw. Steuergerät 170.
Es ist festzuhalten, dass der Leistungssensor 250 irgendwo zwischen dem sekundären Laser 151 und der oberen Fläche 22 des Wafers 10 positioniert sein kann. Im Fall, der in 6 gezeigt ist, bei dem der Leistungssensor 250 stromabwärts des optischen Scansystems 160 angeordnet ist, muss die Transmission des optischen Scansystems 160 bei der Bestimmung der Menge an Leistung des sekundären Laserstrahls 162, die tatsächlich auf die obere Fläche 22 des Wafers 10 auftrifft, berücksichtigt werden. Insbesondere kann die Transmission des optischen Scansystems 160 an das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 bereitgestellt und verwendet werden, um die Menge an Leistung des sekundären Laserstrahls 162 zu berechnen.
Das emittierte Leistungssignal SPS und das reflektierte Lichtsignal SR werden in Echtzeit gemessen. Durch Vergleichen dieser zwei Signale SPS und SR (einschließlich jeder Berechnung im Hinblick auf die Transmission des oben beschriebenen optischen Scansystems 160) wird die Emissivität ε auf einer Punkt-zu-Punkt-Basis berechnet, wenn das sekundäre Bild 166 über die obere Fläche 22 des Wafers 10 scannt. Die berechnete Emissivität ε wird dann verwendet, um eine lokale Messung der Waferoberflächentemperatur T_S zu erhalten, die gegenüber Emissivitätsvariationen aufgrund von irgendwelchen Mustern, die auf der oberen Fläche 22 des Wafers 10 vorliegen, nicht empfindlich ist. Dies wiederum ermöglicht die Kontrolle bzw. Steuerung der Menge an Leistung des sekundären Laserstrahls 162 in einem Regelkreis, um das sekundäre Bild 166 zu bilden, um eine im Wesentlichen gleichförmige Ausheilung bzw. Annealing, basierend auf dem Aufrechterhalten einer im Wesentlichen gleichförmigen Waferoberflächentemperatur T_S zu erreichen (z. B. der Spitzenwaferoberflächentemperatur T_SP). In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Menge an Leistung des sekundären Laserstrahls 162 durch das Kontroll- bzw. Steuergerät 170 kontrolliert bzw. gesteuert durch Senden eines Modulationssignals SM zum Modulator 198, der im optischen Pfad zwischen dem sekundären Laser 151 und dem optischen Scansystem 160, z. B. im anfänglichen sekundären Laserstrahl 152, angeordnet ist.
Somit umfasst ein Aspekt des Systems 100 das Überwachen der Spitzenwaferoberflächentemperatur T_SP der oberen Fläche 22 des Wafers 10 während dem Ausheilen bzw. Annealing und Einstellen der Leistungs- bzw. Energiemenge im sekundären Laserstrahl 162, so dass die Spitzenwaferoberflächentemperatur T_SP relativ konstant aufrechterhalten wird.
Optisches Scansystem
Die 8A bis 8C sind schematische Darstellungen eines beispielhaften optischen Scansystems 160 und zeigen, wie der sekundäre Laserstrahl 162 und das entsprechende sekundäre Bild 166 über die obere Fläche 22 des Wafers 10 gescannt werden. 9 zeigt das optische Scansystem 160 aus einem anderen Blickwinkel (Richtung) und zeigt, wie in einem Beispiel das optische Scansystem 160 so angeordnet ist, dass der sekundäre Laserstrahl 162 einen Winkel θ_B mit der Flächennormalen N zur oberen Fläche 22 des Wafers 10 bildet, wobei θ_B im Wesentlichen den Brewsterwinkel für Silizium darstellt, der etwa 75° beträgt. Das optische Scansystem 160 weist eine optische Achse AX2 auf, die durch den zentralen Lichtstrahl des sekundären Laserstrahls 162 definiert wird.
Die 8A bis 8C und 9 können ein Einzellaserausheil- bzw. -annealingsystem repräsentieren, derart wie in 10A gezeigt, wobei das sekundäre Lasersystem 150 das einzige Lasersystem darstellt, so dass der scannende sekundäre Laserstrahl 162 der einzige eingesetzte Ausheil- bzw. Annealinglaserstrahl ist. Im Einzellaserstrahlfall ist die Laserwellenlänge eine, die ohne Weiteres durch die obere Fläche 22 des Wafers 10 absorbiert wird, z. B. λ₂ im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 650 nm, oder im Allgemeinen mit einer Wellenlänge, die nicht erfordert, dass die obere Fläche 22 des Wafers 10 durch Strahlung von einem anderen Laser vorgeheizt oder vorbehandelt wird, um die Absorption zu erleichtern.
Alternativ können die 8A bis 8C und 9 gerade einen von zwei Laserstrahlen respräsentieren (siehe z. B. 6), wobei der primäre Laserstrahl 132 aus Gründen der Vereinfachung nicht gezeigt ist.
Das optische Scansystem 160 umfasst den Scanspiegel 161M und die Fokuslinse 161L, angeordnet, um allgemein eine „F-Theta”-Konfiguration aufzuweisen, obwohl der sekundäre Laserstrahl 162 im Hinblick auf die obere Fläche 22 des Wafers 10 über den gesamten Scanpfad 167 nicht telezentrisch sein muss. Die Fokuslinse 161L weist eine optische Achse AXFL auf. Ein Kollimator 161C ist angrenzend an den sekundären Laser 151 gezeigt und bildet einen kollimierten anfänglichen sekundären Laserstrahl 152. Der Abstand von der oberen Fläche 22 des Wafers 10 zur Fokuslinse 161L ist DW und die numerische Blende der Fokuslinse 161L für den relativ engen sekundären Laserstrahl 162 ist NA. Ein beispielhafter Abstand DW ist etwa 1 Meter und eine beispielhafte NA ist etwa 0,15. Der Scanspiegel 161M ist funktionsbereit bzw. betriebsfähig an einem Spiegelantrieb 164 befestigt, der wiederum funktionsbereit bzw. betriebsfähig mit dem Kontroll- bzw. Steuergerät 170 verbunden ist. Der Spiegelantrieb 164 dient zum Betreiben des Scanspiegels 161M, z. B. schnelles Drehen des Scanspiegels 161M über einen ausgewählten Winkelbereich, so dass der sekundäre Laserstrahl 162 über einen entsprechend ausgewählten Winkelbereich, der in 8A als θ₂ bezeichnet ist, scannen kann. In einem Beispiel wird der Winkelbereich θ₂ so ausgewählt, dass das sekundäre Bild 166 am breitesten Teil des Wafers 10 von einer Ecke bzw. Kante des Wafers 10 zur entgegengesetzten Ecke bzw. Kante scannen kann.
8A zeigt das optische Scansystem 160 in einem Zustand, in dem der sekundäre Laserstrahl 162 das sekundäre Bild 166 auf der oberen Fläche 22 des Wafers 10 nahe einer Ecke bzw. Kante des Wafers 10 bildet, wobei der sekundäre Laserstrahl 162 in der Richtung, die durch den Pfeil AR2 angegeben ist, gescannt wird. 8B ist ähnlich zu 8A, außer dass nun der Scanspiegel 161M so gedreht wurde, dass der sekundäre Laserstrahl 162 entlang der optischen Achse AXFL gerichtet ist und das sekundäre Bild 166 im Allgemeinen in der Mitte zwischen den Kanten des Wafers 10 liegt. 8C ist ähnlich zu 8A, außer dass nun der Scanspiegel 161M noch mehr gedreht wurde, so dass der sekundäre Laserstrahl 162 und das sekundäre Bild 166 über die andere Seite des Wafers 10 gescannt wurden.
In einem Beispiel streicht der sekundäre Scanlaserstrahl 162 einfach von einer Seite zur anderen Seite, während der Wafer 10 in Querscanrichtung verschoben wird, so dass das sekundäre Bild 166 verschiedene Abschnitte der oberen Fläche 22 des Wafers 10 bei jedem Scan bestrahlt oder mindestens einen neuen Abschnitt der oberen Fläche 22 des Wafers 10 bei angrenzenden Scans (d. h. es kann ein gewisses Überlappen der nebeneinander liegenden Scans geben) abdeckt. In ähnlicher Weise kann sich das primäre Bild 136 über den gesamten Weg des Scanpfads 167 erstrecken und kann stationär sein oder kann zusammen mit dem sekundären Bild 166 bewegt werden, so dass das primäre Bild 136 den Abschnitt der oberen Fläche 22 des Wafers 10, der durch das sekundäre Bild 166 gescannt werden soll, vorheizt.
Das System 100 kann für eine Vielzahl von Laserausheil- bzw. -annealinganwendungen eingesetzt werden. Wenn beispielsweise ein Schmelzausheil- bzw. -annealingverfahren erwünscht ist, kann der sekundäre Laserstrahl 162 (als der Ausheil- bzw. Annealinglaserstrahl) eingesetzt werden, um das Substrat zu erhitzen, um in einer Halte- bzw. Verweilzeit t_D von etwa 1 μs zu schmelzen. In einer Subschmelzausheil- bzw. -annealinganwendung ist es erwünscht, dass das System 100 so betrieben werden kann, dass die Halte- bzw. Verweilzeit t_D im Bereich von etwa 1 μs bis etwa 100 μs liegt. Diese beiden Typen von Ausheil- bzw. Annealinganwendungen ziehen Nutzen aus der Möglichkeit der in-situ Temperaturmessung des Systems 100.
Fotoresistausheilen bzw. -annealing
Das System 100 kann ebenfalls verwendet werden, um einen Fotoresist auszuheilen bzw. zu annealen, insbesondere einen EUV-Fotoresist, der bei einer nominalen Belichtungswellenlänge von 13,5 nm verwendet wird, und einen DUV-Fotoresist, der bei einer nominalen Belichtungswellenlänge von 193 nm verwendet wird. 10B ist ähnlich zu 10A und veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform, wobei der Wafer 10 eine EUV- oder DUV-Fotoresistschicht 27 auf der oberen Fläche 22 des Wafers 10 aufweist. In diesem Beispiel ist die Fotoresistschicht 27 die auszuheilende bzw. zu annealende Schicht, und die Waferfläche unterstützt einfach die Fotoresistschicht 27.
Es wurde gezeigt, dass das Laserausheilen bzw. -annealing die Leistungsfähigkeit der EUV- und DUV-Fotoresistschicht 27 im Hinblick sowohl auf die Empfindlichkeit gegenüber Aussetzen von Licht als auch die Linienkantenrauigkeit verbessert werden kann. Jedoch ist ein Schlüssel, um diese verbesserte Leistungsfähigkeit zu erreichen, die Temperaturgleichförmigkeit des Ausheilens bzw. Annealings. Weil das System 100 aufgebaut ist, um die Gleichförmigkeit der Ausheil- bzw. Annealingtemperatur T_A unter Verwendung des oben beschriebenen Regelkreises bzw. der oben beschriebenen Regelung zu kontrollieren bzw. zu steuern, ermöglicht dieses das Laserausheilen bzw. -annealing des Fotoresists. Diese Anwendung kann insbesondere im Ausheilen bzw. Annealing von Fotoresists Verwendung finden, die in der Extrem-Ultraviolett(EUV)-Lithografie eingesetzt werden, bei der die erhöhte Fotosensitivität des Resists die Menge an EUV-Energie reduzieren kann, die benötigt wird, um den Fotoresist zu belichten. Somit umfasst ein Aspekt der Offenbarung das Bereitstellen von ultraschnellem Laserausheilen bzw. -annealing unter Verwendung des oben beschriebenen Systems 100 bei einem Wafer 10 mit einer Fotoresistschicht 27.
Mit dem Fotoresistausheilen bzw. -annealing wird der sekundäre Ausheil- bzw. Annealinglaserstrahl 162 durch die Fotoresistschicht 27 übertragen, weil die Fotoresistschicht 27 für die Ausheil- bzw. Annealingwellenlängen transparent ist. Somit wird die Fotoresistschicht 27 durch Erhitzen der darunterliegenden oberen Fläche 22 des Wafers 10 ausgeheilt bzw. annealt. Die Ausheil- bzw. Annealingtemperaturen T_A für die Fotoresistschicht 27 liegen im Bereich von etwa 300°C bis 400°C und die Verweil- bzw. Haltezeiten t_D liegen zwischen 100 μs bis 1 ms.
Eine Hauptbetrachtung beim Ausheilen bzw. Annealing der Fotoresistschicht 27 ist im Wesentlichen die gewünschte Wärmediffusionslänge L_DIFF (für eine vorgegebene Verweil- bzw. Haltezeit t_D) für die optische Absorptionstiefe D_AD von Licht im darunterliegenden Siliziumwafer 10 aufgrund der Wärmediffusionslänge L_DIFF anzupassen. In einem Beispiel ist eine Bedingung für das Laserausheilen bzw. -annealing der Fotoresistschicht 27, dass der optische Absorptionsabstand D_AD kleiner ist als die Wärmediffusionslänge L_DIFF (d. h. D_AD < L_DIFF).
Für eine Verweil- bzw. Haltezeit von t_D = 1 ms gibt 2 an, dass die Wärmediffusionslänge L_DIFF rund 100 μm beträgt. Daher ist es erwünscht, ein oder mehrere Ausheil- bzw. Annealingwellenlängen auszuwählen, wobei die optische Absorptionstiefe D_AD 100 μm oder weniger beträgt. Aus 3 kann ersehen werden, dass diese Bedingung für Ausheil- bzw. Annealingwellenlängen von kleiner als 980 nm bei Raumtemperatur erfüllt wird. Für kürzere Halte- bzw. Verweilzeiten (d. h. beispielsweise einer Halte- bzw. Verweilzeit t_D = 10 μs) ist die Wärmediffusionslänge L_DIFF = 10 μm. Die entsprechende Wellenlänge mit einer optischen Absorptionstiefe D_AD von kleiner als 10 μm ist eine Wellenlänge von kleiner als etwa 650 nm. Eine beispielhafte Ausheil- bzw. Annealingwellenlänge liegt im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1000 nm. In einem Beispiel wird die Temperaturmessfähigkeit und Regelkreiskonfiguration, die oben beschrieben sind, im System 100 verwendet, um die Temperaturgleichförmigkeit des Fotoresistausheil- bzw. -annealingverfahrens zu kontrollieren bzw. zu steuern.
Es ist dem Fachmann im Stand der Technik offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen bei der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Somit ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung die Modifikationen und Variationen dieser Offenbarung abdecken, vorausgesetzt sie liegen im Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
Die Erfindung umfasst Aspekte, die in den nachfolgenden Sätzen offenbart sind, die Teil der Beschreibung darstellen, aber keine Ansprüche sind:
Sätze

1. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Waferfläche, umfassend: ein primäres Lasersystem, das ein primäres Bild auf der Waferfläche bei einer ersten Wellenlänge bildet, wobei das primäre Bild die Absorptionsmenge von Licht bei einer zweiten Wellenlänge verstärkt; ein sekundäres Lasersystem, das ein sekundäres Bild auf der Waferfläche bei einer zweiten Wellenlänge bildet, wobei das sekundäre Bild sich zumindest teilweise innerhalb des primären Bildes befindet; und wobei das sekundäre Lasersystem ein optisches Scansystem umfasst, das das sekundäre Bild über die Waferfläche mit einer Verweil- bzw. Haltezeit zwischen 1 μs und 100 μs scannt, wobei bewirkt wird, dass die Waferfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
2. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 1, weiterhin umfassend: ein Wärmeemissionsdetektorsystem, funktionsbereit angeordnet, um die Wärmeemissionsstrahlung von der Waferfläche an der Position des sekundären Bildes zu detektieren, und ein elektrisches Wärmeemissionssignal zu erzeugen; ein optisches Kollektorsystem, funktionsbereit angeordnet, um reflektiertes Licht vom sekundären Laserstrahl zu sammeln, das von der Waferfläche an der Position des sekundären Bildes reflektiert wird und ein elektrisches reflektiertes Lichtsignal zu erzeugen; ein Leistungssensor, angeordnet, um die Leistung des sekundären Laserstrahls zu messen und ein hierfür repräsentatives elektrisches Leistungssignal zu erzeugen; ein Kontroll- bzw. Steuergerät, funktionsbereit verbunden mit dem Wärmeemissionsdetektorsystem, dem optischen Kollektorsystem, dem Leistungssensor und dem sekundären Lasersystem, wobei das Kontroll- bzw. Steuergerät ausgelegt ist, um das elektrische Wärmeemissionssignal, das elektrische Leistungssignal und das elektrische reflektierte Lichtsignal aufzunehmen und zu verarbeiten und eine Waferoberflächentemperatur T_S an der Position des sekundären Bildes zu bestimmen.
3. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 2, wobei das Wärmeemissionsdetektorsystem und das optische Scansystem überlappende optische Pfadabschnitte aufweisen.
4. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 2, wobei das Kontroll- bzw. Steuergerät ausgelegt ist, um die Leistung des sekundären Laserstrahls, basierend auf der gemessenen Waferoberflächentemperatur T_S, zu kontrollieren bzw. zu steuern.
5. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 4, wobei das primäre und sekundäre Bild eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur erzeugen, die über den Halbleiterwafer um nicht mehr als +/–3°C variiert.
6. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 2, wobei das optische Scansystem einen Scanspiegel umfasst, der funktionsbereit mit einem Spiegelantrieb verbunden ist, wobei der Spiegelantrieb funktionsbereit mit dem Kontroll- bzw. Steuergerät verbunden ist und durch das Kontroll- bzw. Steuergerät kontrolliert bzw. gesteuert wird.
7. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 1, wobei die erste Wellenlänge im Bereich von 300 nm bis 650 nm liegt.
8. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 1, wobei die zweite Wellenlänge im Bereich von 500 nm bis 10,6 μm liegt.
9. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach irgendeinem der Sätze 1 bis 8, wobei das sekundäre Lasersystem einen Faserlaser mit einer Ausgabeleistung von zwischen 50 Watt und 5000 Watt aufweist.
10. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 1, wobei der Halbleiterwafer einen Vorrichtungswafer mit einer Dicke im Bereich von: a) 10 μm bis 100 μm oder b) 500 μm bis 1000 μm aufweist.
11. Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Waferfläche, umfassend: Bilden eines primären Bildes auf der Waferfläche bei einer ersten Wellenlänge, wobei das primäre Bild die Menge bzw. Stärke der Absorption von Licht bei einer zweiten Wellenlänge verstärkt; Bilden eines sekundären Bildes auf der Waferfläche bei einer zweiten Wellenlänge, wobei das sekundäre Bild sich zumindest teilweise im primären Bild befindet; Scannen des sekundären Bildes über die Waferfläche mit einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 1 μs und 100 μs, was bewirkt, dass die Waferfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
12. Verfahren nach Satz 11, wobei die erste Wellenlänge im Bereich von 300 nm bis 650 nm liegt.
13. Verfahren nach Satz 12, wobei die zweite Wellenlänge im Bereich von 500 nm bis 10,6 μm liegt.
14. Verfahren nach Satz 11, weiterhin umfassend: Messen einer Waferoberflächentemperatur T_S an der Position des gescannten sekundären Bildes; und Kontrollieren bzw. Steuern der Leistung des sekundären Laserstrahls zum Bilden des sekundären Bildes, um die Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP innerhalb von +/–3°C zu halten.
15. Verfahren nach Satz 14, wobei das Messen der Waferoberflächentemperatur T_S umfasst: Messen der Leistung des sekundären Laserstrahls; Messen der Wärmestrahlung, emittiert von der Position des gescannten sekundären Bildes; Messen der Menge an reflektiertem Licht von der Position des sekundären Bildes, verursacht durch Reflektion des sekundären Lichtstrahls; und Berechnen der Waferoberflächentemperatur T_S unter Verwendung einer Nachschlagtabelle, erhalten aus einem Kalibrierungsverfahren.
16. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Ausheil- bzw. Annealingfläche, umfassend: einen Laser, der einen Laserstrahl mit einer Ausheil- bzw. Annealingwellenlänge im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 650 nm erzeugt; ein optisches Scansystem, das den Laserstrahl aufnimmt und den Laserstrahl über die Ausheil- bzw. Annealingfläche scannt als ein gescanntes Bild mit einer Verweil- bzw. Haltezeit zwischen 1 μs und 100 μs und hierdurch Bewirken, dass die Ausheil- bzw. Annealingfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
17. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 16, wobei der Halbleiterwafer ein Produktwafer ist, gebildet aus einem Vorrichtungswafer und einem Trägerwafer, wobei der Vorrichtungswafer die Ausheil- bzw. Annealingfläche definiert und eine Dicke im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm aufweist.
18. Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Satz 16, wobei das optische Scansystem als ein F-Theta-Scansystem ausgelegt ist.
19. Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Ausheil- bzw. Annealingfläche, umfassend: Bilden eines Bildes auf der Ausheil- bzw. Annealingfläche unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 300 μm bis etwa 650 μm; und Scannen des Bildes über der Ausheil- bzw. Annealingfläche mit einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 1 μs und 100 μs und hierdurch Bewirken, dass die Ausheil- bzw. Annealingfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
20. Verfahren nach Satz 19, wobei der Halbleiterwafer ein Produktwafer ist, gebildet aus einem Vorrichtungswafer und einem Trägerwafer, wobei der Vorrichtungswafer die Ausheil- bzw. Annealingfläche definiert und eine Dicke im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm aufweist.
21. Verfahren nach Satz 19, wobei das Scannen des Bildes unter Verwendung eines optischen F-Theta-Scansystems durchgeführt wird.
22. Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing einer Fotoresistschicht, gehalten bzw. unterstützt durch eine Fläche eines Halbleiterwafers, umfassend: Bilden eines Bildes auf der Fläche des Halbleiterwafers unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1000 nm; und Scannen des Bildes über die Fläche des Halbleiterwafers mit einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 100 μs und 1 ms und hierdurch Bewirken, dass die Fotoresistschicht eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen etwa 300°C und etwa 400°C erreicht.
23. Verfahren nach Satz 22, wobei der Laserstrahl und der Halbleiterwafer eine Wärmediffusionslänge L_DIFF und eine damit im Zusammenhang stehende optische Absorptionstiefe D_AD im Halbleiterwafer definieren und wobei das Bildscannen derart durchgeführt wird, dass D_AD < L_DIFF.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6365476 [0057]
US 6380044 [0057]
US 6747245 [0057]
US 7514305 [0065]
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US 7399945 [0065]
US 6366308 [0065]
US 2012/0100640 [0091]

Claims

Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Waferfläche, umfassend: ein primäres Lasersystem, das ein primäres Bild auf der Waferfläche bei einer ersten Wellenlänge bildet, wobei das primäre Bild die Absorptionsmenge von Licht bei einer zweiten Wellenlänge verstärkt; ein sekundäres Lasersystem, das ein sekundäres Bild auf der Waferfläche bei einer zweiten Wellenlänge bildet, wobei das sekundäre Bild sich zumindest teilweise innerhalb des primären Bildes befindet; und wobei das sekundäre Lasersystem ein optisches Scansystem umfasst, das das sekundäre Bild über die Waferfläche mit einer Verweil- bzw. Haltezeit zwischen 1 μs und 100 μs scannt, wobei bewirkt wird, dass die Waferfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Wärmeemissionsdetektorsystem, funktionsbereit angeordnet, um die Wärmeemissionsstrahlung von der Waferfläche an der Position des sekundären Bildes zu detektieren, und ein elektrisches Wärmeemissionssignal zu erzeugen; ein optisches Kollektorsystem, funktionsbereit angeordnet, um reflektiertes Licht vom sekundären Laserstrahl zu sammeln, des von der Waferfläche an der Position des sekundären Bildes reflektiert wird und ein elektrisches reflektiertes Lichtsignal zu erzeugen; ein Leistungssensor, angeordnet, um die Leistung des sekundären Laserstrahls zu messen und ein hierfür repräsentatives elektrisches Leistungssignal zu erzeugen; ein Kontroll- bzw. Steuergerät, funktionsbereit verbunden mit dem Wärmeemissionsdetektorsystem, dem optischen Kollektorsystem, dem Leistungssensor und dem sekundären Lasersystem, wobei das Kontroll- bzw. Steuergerät ausgelegt ist, um das elektrische Wärmeemissionssignal, das elektrische Leistungssignal und das elektrische reflektierte Lichtsignal aufzunehmen und zu verarbeiten und eine Waferoberflächentemperatur T_S an der Position des sekundären Bildes zu bestimmen.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Anspruch 2, wobei das Wärmeemissionsdetektorsystem und das optische Scansystem überlappende optische Pfadabschnitte aufweisen.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Anspruch 2 bis 3, wobei das Kontroll- bzw. Steuergerät ausgelegt ist, um die Leistung des sekundären Laserstrahls, basierend auf der gemessenen Waferoberflächentemperatur T_S, zu kontrollieren bzw. zu steuern.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Anspruch 4, wobei das primäre und sekundäre Bild eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur erzeugen, die über den Halbleiterwafer um nicht mehr als +/–3°C variiert.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das optische Scansystem einen Scanspiegel umfasst, der funktionsbereit mit einem Spiegelantrieb verbunden ist, wobei der Spiegelantrieb funktionsbereit mit dem Kontroll- bzw. Steuergerät verbunden ist und durch das Kontroll- bzw. Steuergerät kontrolliert bzw. gesteuert wird.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Wellenlänge im Bereich von 300 nm bis 650 nm liegt.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Wellenlänge im Bereich von 500 nm bis 10,6 μm liegt.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das sekundäre Lasersystem einen Faserlaser mit einer Ausgabeleistung von zwischen 50 Watt und 5000 Watt aufweist.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Halbleiterwafer einen Vorrichtungswafer mit einer Dicke im Bereich von: a) 10 μm bis 100 μm oder b) 500 μm bis 1000 um aufweist.
Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Waferfläche, umfassend: Bilden eines primären Bildes auf der Waferfläche bei einer ersten Wellenlänge, wobei das primäre Bild die Menge bzw. Stärke der Absorption von Licht bei einer zweiten Wellenlänge verstärkt; Bilden eines sekundären Bildes auf der Waferfläche bei einer zweiten Wellenlänge, wobei das sekundäre Bild sich zumindest teilweise im primären Bild befindet; Scannen des sekundären Bildes über die Waferfläche mit einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 1 μs und 100 μs, was bewirkt, dass die Waferfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Wellenlänge im Bereich von 300 nm bis 650 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die zweite Wellenlänge im Bereich von 500 nm bis 10,6 μm liegt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, weiterhin umfassend: Messen einer Waferoberflächentemperatur T_S an der Position des gescannten sekundären Bildes; und Kontrollieren bzw. Steuern der Leistung des sekundären Laserstrahls zum Bilden des sekundären Bildes, um die Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP innerhalb von +/–3°C zu halten.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Messen der Waferoberflächentemperatur T_S umfasst: Messen der Leistung des sekundären Laserstrahls; Messen der Wärmestrahlung, emittiert von der Position des gescannten sekundären Bildes; Messen der Menge an reflektiertem Licht von der Position des sekundären Bildes, verursacht durch Reflektion des sekundären Lichtstrahls; und Berechnen der Waferoberflächentemperatur T_S unter Verwendung einer Nachschlagtabelle, erhalten aus einem Kalibrierungsverfahren.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Ausheil- bzw. Annealingfläche, umfassend: einen Laser, der einen Laserstrahl mit einer Ausheil- bzw. Annealingwellenlänge im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 650 nm erzeugt; ein optisches Scansystem, das den Laserstrahl aufnimmt und den Laserstrahl über die Ausheil- bzw. Annealingfläche scannt als ein gescanntes Bild mit einer Verweil- bzw. Haltezeit zwischen 1 μs und 100 μs und hierdurch Bewirken, dass die Ausheil- bzw. Annealingfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach Anspruch 16, wobei der Halbleiterwafer ein Produktwafer ist, gebildet aus einem Vorrichtungswafer und einem Trägerwafer, wobei der Vorrichtungswafer die Ausheil- bzw. Annealingfläche definiert und eine Dicke im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm aufweist.
Ultraschnelles Laserausheil- bzw. -annealingsystem nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 17, wobei das optische Scansystem als ein F-Theta-Scansystem ausgelegt ist.
Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing eines Halbleiterwafers mit einer Ausheil- bzw. Annealingfläche, umfassend: Bilden eines Bildes auf der Ausheil- bzw. Annealingfläche unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 300 μm bis etwa 650 μm; und Scannen des Bildes über der Ausheil- bzw. Annealingfläche mit einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 1 μs und 100 μs und hierdurch Bewirken, dass die Ausheil- bzw. Annealingfläche eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen 350°C und 1250°C erreicht.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Halbleiterwafer ein Produktwafer ist, gebildet aus einem Vorrichtungswafer und einem Trägerwafer, wobei der Vorrichtungswafer die Ausheil- bzw. Annealingfläche definiert und eine Dicke im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 20, wobei das Scannen des Bildes unter Verwendung eines optischen F-Theta-Scansystems durchgeführt wird.
Verfahren zum Ausheilen bzw. Annealing einer Fotoresistschicht, gehalten bzw. unterstützt durch eine Fläche eines Halbleiterwafers, umfassend: Bilden eines Bildes auf der Fläche des Halbleiterwafers unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1000 nm; und Scannen des Bildes über die Fläche des Halbleiterwafers mit einer Halte- bzw. Verweilzeit zwischen 100 μs und 1 ms und hierdurch Bewirken, dass die Fotoresistschicht eine Spitzenausheil- bzw. -annealingtemperatur T_AP zwischen etwa 300°C und etwa 400°C erreicht.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Laserstrahl und der Halbleiterwafer eine Wärmediffusionslänge L_DIFF und eine damit im Zusammenhang stehende optische Absorptionstiefe D_AD im Halbleiterwafer definieren und wobei das Bildscannen derart durchgeführt wird, dass D_AD < L_DIFF.