JP2012507878A - プライミングおよび光束によって板状体の層を加熱するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<実施例>
加熱すべき層2を構成する透明な材料は、1.E15/cm3から5.E15/cm3程度のレベルにドープされたシリコンとすることができ、最初に周囲温度に置かれる。
−低温範囲PBTでの吸収係数の最大値Alphamaxを指定する。
−その場合、到達する最大温度Tmaxの大きさの程度は、公式Tmax=Phi×tau×alphamax/Cpによって得ることができ、
ここでCpは熱容量、Phiは光束、tauは光束の持続時間、およびCpは体積熱容量であり、
Phiは3.75×1,E6W/cm2に等しく、tauは6×1,E−6Sに等しく、alphamaxは2cm-1に等しく、およびCpは1.4J/cm3に等しい。
<実施例1>
金属シリコンのウェハ支持体(裏層12)から開始し、このウェハの表面上にCVD堆積技術により、5×1.E19/cm3の率にてドープされ、厚さが60ミクロンのドープされない多結晶シリコンの厚い層2の上に、厚さが2ミクロンの層4が堆積され、したがって層2と層4は異なる材料からなる。その結果として周囲温度ではCO2レーザによって発生される光束に対して、前記加熱すべき層2はほぼ透明であり、副層4はこのような光束に対して吸収性となる。
1E15/cm2のレベルにドープされ、厚さが100ミクロンの、層4を構成する単結晶シリコンのウェハについて考察する。
Claims (18)
- 少なくとも1つの主光束パルスによって少なくとも局所的に加熱すべき少なくとも1つの層(2)を含み、前記加熱すべき層の前表面に比べて深く位置し、前記加熱すべき層の材料とは異なる材料からなる少なくとも1つのプライミング領域(4)を含む板状体(1)を、少なくとも局所的に加熱する方法であって、
前記主光束(7)の波長は、前記加熱すべき層(2)の材料による前記光束の吸収の係数が、前記加熱すべき層の材料の温度が低温範囲(PBT)にある間は低く、この吸収係数は前記加熱すべき層の材料の温度が前記低温範囲のほぼ上の高温範囲(PHT)に推移したときは温度と共に急激に増加するように選択され、主光束(7)の特性は、それ自体では前記加熱すべき層の材料を前記低温範囲(PBT)内の温度から前記高温範囲(PHT)内の温度まで直接加熱することができず、
前記方法は以下のステップ、すなわち、
前記板状体の前記プライミング領域(4)を、プライミング二次加熱手段(9)によって少なくとも部分的に加熱するステップであって、それにより前記プライミング領域(4)は熱拡散を通じて前記プライミング領域(4)に隣接するまたは近接する前記加熱すべき層(2)の一部分(10)を前記高温範囲(PHT)内の温度まで加熱して、この部分を前記主光束(6)に対して高度に吸収性にする、ステップと、
前記主光束(6)を、前記加熱すべき層(2)の前記前表面(3)から、少なくとも局所的に前記板状体(1)に印加するステップであって、それにより、高度に吸収性となった前記加熱すべき層(2)に隣接するまたは近い前記部分(10)は、吸収性熱フロント(11)を発生し、その温度は前記高温範囲(PHT)内であり、前記吸収性熱フロント(11)は、前記熱フロント(11)の前面に向かう熱拡散と、前記熱フロントの温度が前記高温範囲(PHT)に推移するとすぐに前記熱フロントに到達する前記主光束(7)による熱エネルギーの入力との組合せ効果の下で、前記前表面(3)に向かって進行する、ステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 少なくとも1つの主光束パルスによって、到達すべき温度レベルまで少なくとも局所的に加熱すべき少なくとも1つの層(2)を含み、前記加熱すべき層の前表面に比べて深く位置する少なくとも1つのプライミング領域(4)を備える板状体(1)を、少なくとも局所的に加熱する方法であって、
前記主光束(7)の波長は、前記加熱すべき層(2)の材料によるこの光束の吸収の係数が、この加熱すべき層の材料の温度が低温範囲(PBT)にある間は低く、この吸収係数は前記加熱すべき層の材料の温度が前記低温範囲のほぼ上の高温範囲(PHT)に推移したときは温度と共に急激に増加するように選択され、前記低温範囲(PBT)と前記高温範囲(PHT)の間の遷移領域(TT)は前記到達すべき温度レベル(Tsat)より低く、主光束(7)の特性は、それ自体では加熱すべき層の材料を前記低温範囲(PBT)内の温度から前記高温範囲(PHT)内の温度まで直接加熱することができず、
前記方法は以下のステップ、すなわち、
前記板状体の前記プライミング領域(4)を、プライミング二次加熱手段(9)によって少なくとも部分的に加熱するステップであって、それにより前記プライミング領域(4)は熱拡散を通じて前記プライミング領域(4)に隣接するまたは近接する前記加熱すべき層(2)の一部分(10)を前記高温範囲(PHT)内の温度まで加熱して、この部分を前記主光束(6)に対して高度に吸収性にする、ステップと、
前記主光束(6)を、前記加熱すべき層(2)の前記前表面(3)から、少なくとも局所的に前記板状体(1)に印加するステップであって、それにより、高度に吸収性となった前記加熱すべき層(2)に隣接するまたは近接する前記部分(10)は、吸収性熱フロント(11)を発生し、その温度は前記高温範囲(PHT)内であり、前記吸収性熱フロント(11)は、前記熱フロント(11)の前面に向かう熱拡散と、前記熱フロントの温度が前記高温範囲(PHT)に推移するとすぐに前記熱フロントに到達する前記主光束(7)による熱エネルギーの入力との組合せ効果の下で、前記前表面(3)に向かって進行する、ステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記主光束(7)の印加の開始が、前記プライミング二次加熱手段(9)の印加の終了にほぼ対応することを特徴とする請求項1および2の一項に記載の方法。
- 前記主光束(7)の印加の開始が、前記プライミング二次加熱手段(9)の印加の終了の前であることを特徴とする請求項1および2の一項に記載の方法。
- 前記主光束(6)は、前記プライミング領域(4)によって吸収されるように選択され、前記プライミング領域の加熱は前記プライミング二次加熱手段(9)と、前記主光束(7)とによって実現されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記プライミング二次加熱手段(9)は、前記加熱すべき層(2)の前記前表面(3)から、および/または前記前表面の反対側の前記板状体の1つの表面から印加されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記プライミング二次加熱手段が、熱源によって発生される熱流であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記プライミング二次加熱手段は粒子の流れであり、前記プライミング領域は、前記プライミング領域内での前記粒子の減速および/または停止の結果生じるエネルギーによって加熱されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記プライミング二次加熱手段は放射流であり、前記プライミング領域(4)は前記放射の吸収によって加熱されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記プライミング領域(4)は、前記加熱すべき層の一部分によって形成されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記プライミング領域(4)は、前記加熱すべき層に隣接するまたは近くの副層によって形成されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記低温範囲(PBT)および前記高温範囲(PHT)は、温度の関数としての前記吸収係数の挙動遷移閾値によって分離されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 温度の関数としての吸収係数の前記挙動遷移閾値(STC)は、ある温度範囲にわたって拡がることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記加熱すべき層(2)は、わずかにドープされたシリコンであることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記加熱すべき層(2)は、半導体材料であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記低温範囲(PBT)は、ドーピングが真性でない範囲にほぼ対応し、前記高温範囲(PHT)は、ドーピングが真性となる範囲にほぼ対応することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記主光束(7)は、レーザによって発生されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも1つの主光束パルスによって少なくとも局所的に加熱すべき少なくとも1つの層(2)を含み、前記加熱すべき層の前表面に比べて深く位置する少なくとも1つのプライミング領域(4)を含む板状体(1)を、少なくとも局所的に加熱する装置であって、前記加熱すべき層(2)の温度が高温範囲(PHT)にあるときに吸収を通じて前記加熱すべき層を加熱することができる前記主光束(7)を放射する手段(6)と、前記プライミング領域(4)を低温範囲(PBT)内の温度から前記高温範囲(PHT)内の温度まで加熱することができるプライミング二次加熱手段(9)とを備えることを特徴とする装置。
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