JP2013048226A - Systems and methods for forming time-averaged line image - Google Patents
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Abstract
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、2010年10月22日に出願された米国出願12/925,517の一部継続出願であり、原出願の内容は本出願に援用される。
(Cross-reference of related applications)
This application is a continuation-in-part of US application 12 / 925,517, filed October 22, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference.
本発明は一般にライン像の使用に関し、特に、強度均一性が比較的高い時間平均化ライン像を形成するシステム及び方法に関する。 The present invention relates generally to the use of line images, and more particularly to a system and method for forming time averaged line images with relatively high intensity uniformity.
強度が比較的均一なライン像の利用を必要とする様々な分野が存在する。その一例がレーザ熱処理(LTP)である。この技術分野では、LTPはレーザスパイクアニール(LSA)または単に「レーザアニール」と呼ばれることもある。レーザアニールは、トランジスタ等の能動型の超小型回路を形成する際、半導体ウエハに形成される装置(構造)の所定領域で不純物を活性化する場合など、半導体製造の様々な用途に利用されている。 There are various fields that require the use of line images with relatively uniform intensities. One example is laser heat treatment (LTP). In this technical field, LTP is sometimes referred to as laser spike annealing (LSA) or simply “laser annealing”. Laser annealing is used for various applications in semiconductor manufacturing, such as when activating impurities in a predetermined region of a device (structure) formed on a semiconductor wafer when forming an active microcircuit such as a transistor. Yes.
レーザアニールの一形態では、レーザ光線で走査されるライン像が利用され、半導体構造(例えば、ソース領域及びドレイン領域)の不純物の活性化には十分であるが、実質的な不純物の拡散防止には短い時間、ウエハの表面を所定温度(アニール温度)まで加熱する。ウエハの表面がアニール温度になる時間は、ライン像の出力密度、ならびに、ライン像を走査する速度(走査速度)でライン像の幅を除算した結果によって決定される。 In one form of laser annealing, a line image scanned with a laser beam is used, which is sufficient for activating impurities in the semiconductor structure (eg, source region and drain region), but substantially preventing diffusion of impurities. The wafer surface is heated to a predetermined temperature (annealing temperature) for a short time. The time for which the surface of the wafer reaches the annealing temperature is determined by the output density of the line image and the result of dividing the width of the line image by the speed of scanning the line image (scanning speed).
民生レーザアニールシステムで高ウエハスループットを実現するためには、ライン像は、できるだけ長く、高い出力密度を有する必要がある。利用可能なライン像寸法の一例としては、長さ(走査方向と交差する方向の寸法)が5mmから100mmであり、幅(走査方向の寸法)が25ミクロンから500ミクロンである。また、均一なアニールを実現するためには、ライン像長に沿った強度プロファイルができるだけ均一であることが必要であり、走査プロセス中にライン像幅に沿った非均一性を平均化することが必要である。 In order to achieve high wafer throughput in a consumer laser annealing system, the line image should be as long as possible and have a high power density. As an example of usable line image dimensions, the length (dimension in the direction intersecting the scanning direction) is 5 to 100 mm, and the width (dimension in the scanning direction) is 25 to 500 microns. Also, to achieve uniform annealing, the intensity profile along the line image length needs to be as uniform as possible, and non-uniformities along the line image width can be averaged during the scanning process. is necessary.
典型的な半導体プロセス要件として必要となるアニール温度は、1000℃から1300℃である。そして、このときの温度均一性はプラス/マイナス3℃である。このような温度均一性を実現するためには、アニール光線により形成されるライン像が、走査方向と交差する方向において、ほとんどの状況で変動がプラス/マイナス5%未満となる比較的均一な強度を有する必要がある。
The annealing temperature required as a typical semiconductor process requirement is 1000 ° C. to 1300 ° C. The temperature uniformity at this time is plus /
CO2レーザ装置はレーザアニールの用途に好ましい光源である。CO2レーザの波長(通常10.6ミクロン)がウエハ上のほとんどの装置構成の大きさよりもはるかに長いからである。装置構成の大きさと同様の波長を利用した場合、露光時にパターン関連の変動が発生し得るので、装置構成よりも長い波長は重要である。したがって、ウエハが10.6ミクロンの波長光で照射される場合、装置構成から散乱する光は最小限となり、その結果、露光がより均一となる。さらに、CO2レーザ装置は、比較的強度の高い光線を照射する。しかし、CO2レーザ装置のコヒーレント長は、比較的長く、典型的には数メートルである。これにより、バイナリ光学アプローチを使用して、ケーラー照明の法則に基づき、必要な強度均一性(10%未満、即ち、プラス/マイナス5%の強度均一性)のライン像を生成することが不可能となる。 A CO 2 laser device is a preferred light source for laser annealing applications. This is because the wavelength of the CO 2 laser (usually 10.6 microns) is much longer than the size of most device configurations on the wafer. When a wavelength similar to the size of the apparatus configuration is used, pattern-related fluctuations may occur during exposure, so a wavelength longer than the apparatus configuration is important. Thus, when the wafer is illuminated with 10.6 micron wavelength light, the light scattered from the device configuration is minimized, resulting in a more uniform exposure. Furthermore, the CO 2 laser device irradiates light with a relatively high intensity. However, the coherent length of the CO 2 laser device is relatively long, typically a few meters. This makes it impossible to generate a line image of the required intensity uniformity (less than 10%, ie plus / minus 5% intensity uniformity) using the binary optical approach based on the Kohler illumination law. It becomes.
本発明は、概して、レーザを用いた熱アニール処理における所定のプロセスにおいて、実質的にプロセス温度制御を持続することにより時間平均化ライン像を形成するためのシステム及び方法に関するものである。このシステム及び方法は、少なくとも部分的にレーザアニール中のウエハ表面における放射率のばらつきを温度測定学的に補正することにより、ウエハ表面に形成されたライン像の温度プロファイルのシステマティックな、あるいは確率論的な非均一性を実質的に減少あるいは消滅させる。 The present invention generally relates to a system and method for forming time averaged line images by substantially maintaining process temperature control in a given process in a thermal annealing process using a laser. The system and method provide a systematic or probabilistic theory of temperature profiles of line images formed on a wafer surface by thermometrically correcting for emissivity variations at the wafer surface during laser annealing at least in part. Substantially reduce or eliminate general non-uniformity.
本発明の一態様は、表面を有する半導体ウエハの熱アニールに用いられるライン像形成光学システムである。このシステムは、ウエハ表面にライン像を形成する一次光学システムを有しており、このライン像は、長軸及び当該長軸に沿った強度不均一性の第1量を有している。このシステムは、二次レーザ光線波長及び二次レーザ光線強度を有する二次レーザ光線を生成する二次レーザシステムも有している。このシステムは、さらに、第1視野を有しているとともに、二次レーザ光線を受けて、ウエハ表面に二次像を形成する走査光学系を有している。二次像は、少なくとも一部分がライン像と重複するとともに、ライン像の少なくとも一部によって走査されて、第1量よりも少ない強度不均一性の第2量を有する時間平均化修正ライン像が形成される。このシステムは、走査光学系の第1視野と実質的に同じである第2視野において、走査光学系を用いてウエハ表面からの放熱光を検出する放熱検出システムを有している。この放熱検出システムは、検出された放熱光に対応する電気信号を生成するようになっている。このシステムは、放熱検出システムからの電気信号を受けるとともに、当該電気信号に応答して二次レーザ光線の強度及び二次レーザ光線の走査速度の少なくとも一方を調整するコントローラを有している。 One aspect of the present invention is a line imaging optical system used for thermal annealing of a semiconductor wafer having a surface. The system includes a primary optical system that forms a line image on the wafer surface, the line image having a major axis and a first amount of intensity non-uniformity along the major axis. The system also includes a secondary laser system that generates a secondary laser beam having a secondary laser beam wavelength and a secondary laser beam intensity. The system further includes a scanning optical system having a first field of view and receiving a secondary laser beam to form a secondary image on the wafer surface. The secondary image overlaps at least a portion of the line image and is scanned by at least a portion of the line image to form a time-averaged corrected line image having a second amount of intensity non-uniformity less than the first amount. Is done. This system has a heat dissipation detection system that detects heat radiation from the wafer surface using a scanning optical system in a second field of view that is substantially the same as the first field of view of the scanning optical system. This heat dissipation detection system generates an electrical signal corresponding to the detected heat dissipation light. The system has a controller that receives an electrical signal from the heat dissipation detection system and adjusts at least one of the intensity of the secondary laser beam and the scanning speed of the secondary laser beam in response to the electrical signal.
このシステムにおいて、放熱光は、二次レーザ光線波長とは100nmから200nm相違する放射波長を有するのが好適である。 In this system, it is preferable that the heat radiation has a radiation wavelength that differs from the wavelength of the secondary laser beam by 100 nm to 200 nm.
好ましくは、このシステムにおいて、放熱検出システムは、さらに、二次レーザシステムと走査光学系との間の光路に配置されたダイクロイックミラーを有している。ダイクロイックミラーは、二次レーザ光線を透過し、放熱光を反射する。放熱検出システムは、反射された放熱を受けて、これを偏光させることによって二次レーザ光線と同じ偏光にするように配置された偏光板を有している。放熱検出システムは、偏光された放熱光を集束させる集束レンズを有している。また、放熱検出システムは、偏光され集束された放熱光を受ける光検知器を有している。また、放熱検出システムは、ダイクロイックミラーと光検知器との間に配置されたバンドパスフィルタを有している。このバンドパスフィルタは、放熱光を通し、二次レーザ光線波長を有する光を遮断する。 Preferably, in this system, the heat dissipation detection system further includes a dichroic mirror disposed in an optical path between the secondary laser system and the scanning optical system. The dichroic mirror transmits the secondary laser beam and reflects the heat radiation. The heat radiation detection system has a polarizing plate arranged to receive the reflected heat radiation and to polarize the reflected heat to make it the same polarization as the secondary laser beam. The heat dissipation detection system has a focusing lens that focuses polarized heat dissipation light. The heat dissipation detection system also includes a light detector that receives polarized and focused heat dissipation light. Further, the heat dissipation detection system has a band-pass filter disposed between the dichroic mirror and the photodetector. This bandpass filter passes heat radiation and blocks light having a secondary laser beam wavelength.
当該システムは、ウエハ表面から反射する二次レーザ光線からの光を受けるとともに、当該光に対応して、反射光における出力量の代表として光検知器信号を生成する集光光学システムを有している。このシステムは、二次レーザ光線における出力量を測定する二次レーザシステムの出力センサを有している。コントローラは、反射光中の出力量及び二次レーザ光線中の出力量に基づいて二次レーザ光線の反射性を計算する。 The system has a condensing optical system that receives light from a secondary laser beam reflected from the wafer surface and generates a photodetector signal as a representative of the output amount in the reflected light in response to the light. Yes. This system has a secondary laser system output sensor that measures the amount of output in the secondary laser beam. The controller calculates the reflectivity of the secondary laser beam based on the output amount in the reflected light and the output amount in the secondary laser beam.
このシステムにおいて、コントローラは、測定された放熱及び計算された反射性に基づいてウエハ表面の温度を計算するようになっているのが好適である。 In this system, the controller is preferably adapted to calculate the temperature of the wafer surface based on the measured heat dissipation and the calculated reflectivity.
このシステムにおいて、集光光学システムは、さらに、積分球及び光検知器を有するのが好適である。 In this system, it is preferable that the condensing optical system further includes an integrating sphere and a photodetector.
このシステムは、さらに、1ミクロン未満の波長を有する予熱光線を放射する予熱光源を有するのが好適である。予熱光線は、走査光学系を通してウエハ表面に向けられている。 The system further preferably includes a preheating light source that emits a preheating light beam having a wavelength of less than 1 micron. The preheating beam is directed to the wafer surface through the scanning optics.
本発明の他の局面は、半導体ウエハの表面に時間平均化修正ライン像を形成する方法である。この方法は、像平面において、長軸方向に強度不均一性の第1量を有するライン像を形成する工程を有している。この方法は、ライン像の少なくとも一部に対して長軸方向に二次像を形成及び走査するとともに、走査された二次像に関連するウエハ表面の一部からの放射率を測定する工程も有している。この方法は、さらに、第1量よりも小さい、長軸方向の強度不均一性の第2量を有する修正ライン像を形成するために、測定した放射率に基づいて走査速度及び二次像の強度のいずれか一方を調整する工程を有している。 Another aspect of the present invention is a method for forming a time averaged corrected line image on a surface of a semiconductor wafer. This method includes the step of forming a line image having a first amount of intensity non-uniformity in the major axis direction in the image plane. The method includes forming and scanning a secondary image in the major axis direction for at least a portion of the line image and measuring the emissivity from a portion of the wafer surface associated with the scanned secondary image. Have. The method further includes scanning speed and secondary image based on the measured emissivity to form a corrected line image having a second amount of longitudinal intensity non-uniformity that is less than the first amount. A step of adjusting either one of the strengths.
この方法は、測定した放射率及びウエハ表面からの二次像の反射性に基づいて温度を決定する工程を有するのが好適である。また、この方法は、さらに、決定した温度に基づいて、走査速度及び強度の一方の調整を行う工程を有している。 The method preferably includes the step of determining the temperature based on the measured emissivity and the reflectivity of the secondary image from the wafer surface. The method further includes a step of adjusting one of the scanning speed and the intensity based on the determined temperature.
この方法は、さらに、光路を有する二次光学システムを用いて二次像を形成する工程を有するのが好適である。この方法は、また、二次光学システムにおける光路の少なくとも一部における放射率の測定を実施する工程を有している。 The method preferably further comprises the step of forming a secondary image using a secondary optical system having an optical path. The method also includes performing an emissivity measurement on at least a portion of the optical path in the secondary optical system.
この方法は、さらに、走査光学系を用いて二次像を走査する工程を有するのが好適である。 This method preferably further includes a step of scanning the secondary image using a scanning optical system.
この方法は、さらに、1ミクロンよりも小さい波長を有する予熱光線を用いてウエハ表面を局所的に加熱する工程を有するのが好適である。 The method preferably further comprises locally heating the wafer surface with a preheating beam having a wavelength of less than 1 micron.
本発明の他の局面は、半導体ウエハの表面に時間平均化修正ライン像を形成する方法である。この方法は、像平面において、長軸方向に強度不均一性の第1量を有するライン像を形成する工程を有している。この方法は、また、少なくともライン像の一部に重なる二次像を形成する工程を有している。この方法は、また、少なくとも一次像の一部に重なるようにして、長軸方向に二次像を走査するとともに、走査された二次像に関連するウエハ表面の一部からの放射率及び反射性を測定する工程を有している。この方法は、さらに、測定した放射率及び反射性に基づいて、ウエハ表面温度を計算する工程を有している。この方法は、付加的に、計算されたウエハ表面温度に基づいて、走査速度及び二次像の強度の少なくとも一方を調整する工程を有している。 Another aspect of the present invention is a method for forming a time averaged corrected line image on a surface of a semiconductor wafer. This method includes the step of forming a line image having a first amount of intensity non-uniformity in the major axis direction in the image plane. The method also includes the step of forming a secondary image that overlaps at least a portion of the line image. The method also scans the secondary image in the major axis direction so that it overlaps at least a portion of the primary image, and emits and reflects from the portion of the wafer surface associated with the scanned secondary image. A step of measuring the property. The method further includes calculating a wafer surface temperature based on the measured emissivity and reflectivity. The method additionally includes adjusting at least one of the scan speed and the intensity of the secondary image based on the calculated wafer surface temperature.
この方法は、さらに、光路を有する二次光学システムを用いて二次像を形成する工程を有するのが好適である。この方法は、また、二次光学システムにおける光路の少なくとも一部において放射率の測定を実施する工程を有している。 The method preferably further comprises the step of forming a secondary image using a secondary optical system having an optical path. The method also includes performing an emissivity measurement in at least a portion of the optical path in the secondary optical system.
この方法は、走査光学系を用いて二次像を走査する工程を有するのが好適である。 This method preferably includes a step of scanning a secondary image using a scanning optical system.
この方法は、1ミクロンよりも小さな波長を有する予熱光線を用いてウエハ表面を局所的に加熱する工程を有するのが好適である。 Preferably, the method includes the step of locally heating the wafer surface with a preheating beam having a wavelength of less than 1 micron.
この方法は、ウエハ表面で反射するとともに走査された二次像からの光をとらえるように配置された積分球を用いて反射性を測定する工程を有するのが好適である。この方法は、また、二次像における出力量を測定する工程を有している。 The method preferably includes the step of measuring reflectivity using an integrating sphere that is arranged to capture light from the scanned secondary image that is reflected from the wafer surface. The method also includes a step of measuring the output amount in the secondary image.
この方法は、二次像を形成するために、二次レーザシステムからの二次光を生成する工程を有するのが好適である。この方法は、また、二次レーザシステムにおける出力センサを用いて二次像における出力量を測定する工程を有している。 The method preferably includes the step of generating secondary light from the secondary laser system to form a secondary image. The method also includes the step of measuring the amount of output in the secondary image using an output sensor in the secondary laser system.
本発明のさらなる特徴及び利点は、下記の詳細な説明(発明を実施するための形態)に明記されている。また、それらの一部は詳細な説明の記載内容から当業者にとって直ちに明白となるか、下記の詳細な説明、特許請求の範囲、添付図面を含む、ここに記載された発明を実施することによって認識される。 Additional features and advantages of the invention will be set forth in the detailed description which follows. Some of them will be readily apparent to those skilled in the art from the detailed description, or by practicing the invention described herein, including the following detailed description, the claims, and the accompanying drawings. Be recognized.
上記の背景技術に関する記載及び下記の本発明の詳細な説明に関する記載は、特許請求の範囲に記載されているように、本発明の本質及び特徴を理解するための概略または枠組みを提供するものであることを理解すべきである。添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の様々な実施形態を図示するものであり、本明細書の記載とともに、本発明の原則及び実施を説明するための一助となる。特許請求の範囲に記載した内容は、本明細書に援用されるとともに、本明細書の一部を構成する。 The foregoing description of the background art and the following detailed description of the invention, as set forth in the claims, provide an overview or framework for understanding the nature and characteristics of the invention. It should be understood. The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention, and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate various embodiments of the invention and together with the description serve to explain the principles and practice of the invention. The contents described in the claims are incorporated in and constitute a part of this specification.
ここで、本発明の実施形態を詳細に参照する。なお、添付の図面に、実施形態の一例を図示する。図中、同一または同様の部分を参照する為、可能な限り同一または同様の参照番号及び符号を使用する。 Reference will now be made in detail to embodiments of the invention. An example of the embodiment is illustrated in the accompanying drawings. In the drawings, the same or similar reference numerals and symbols are used as much as possible to refer to the same or similar parts.
なお、ここで使用する「ライン像」とは、一般的に、像平面で光線により形成される光の細長い強度分布を示しており、古典的な意味で関連する「物体」を必ずしも必要としない。例えば、上述の光線を像平面でライン状に収束させる光線調節光学系を使用し、ライン像を形成することができる。 The “line image” used here generally indicates an elongated intensity distribution of light formed by light rays on the image plane, and does not necessarily require an associated “object” in the classical sense. . For example, a line image can be formed by using a light beam adjusting optical system that converges the above light beam in a line shape on the image plane.
また、「時間平均化ライン像」は、強度が所定時間測定され、その時間で平均化されるライン像として定義される。 The “time averaged line image” is defined as a line image whose intensity is measured for a predetermined time and averaged over that time.
(ライン像形成光学システム)
図1Aは、本発明に係るライン像形成光学システム(以下「システム」と称す)10の一例の一般概略図である。参照の為、直交座標系をここに併記する。システム10は、一次レーザシステム20を備える。一次レーザシステム20は、Z方向に延びる光学軸A1に沿って初期の一次レーザ光線22を放射する。一次レーザシステム20の下流には、光線調節光学系30が光学軸A1に沿って配置されている。光線調節光学系30は、初期の一次レーザ光線22を受光し、そこからライン像形成光線32(以下「一次光線」と称する場合もある)を形成するように構成されている。ライン像形成光線32は、XY平面に位置する像平面IP上にライン像36(以下「一次像」と称する場合もある)を形成する。一次レーザシステム20及び光線調節光学系30は、光路OP1を有する一次光学システム21の一例の構成要素である。
(Line image forming optical system)
FIG. 1A is a general schematic diagram of an example of a line image forming optical system (hereinafter referred to as “system”) 10 according to the present invention. For reference, the Cartesian coordinate system is also shown here. The
図2は、像平面IP上に形成される理想的なライン像36の概略図である。理想的なライン像36は、「短軸」幅W1X及び「長軸」長さL1Yを有する。また、図2の理想的なライン像36(つまり、代表的なライン像36)は、ライン像36の理想的な「フラットトップな」強度輪郭プロットを示す。
FIG. 2 is a schematic diagram of an
図3A及び図3Bは、0.025mm以下の幅W1X及び10mm以下の長さL1Yを有する理想的なライン像36に関する、距離(mm)に対する正規化強度の理想的なプロットである。図2については、正規化強度1における明瞭に画定した単一の強度輪郭を有する理想的な強度輪郭プロットとして考えることができる。
3A and 3B are ideal plots of normalized intensity versus distance (mm) for an
再び図3Aを参照すると、短軸に沿って単一の最大値を有する(例えばガウス型または近ガウス型の)滑らかなプロファイル(破線状の曲線)についても、理想的な像36に適した短軸強度プロファイルとなっている。
Referring again to FIG. 3A, a smooth profile (dashed curve) having a single maximum along the minor axis (eg, a Gaussian or near Gaussian) is also suitable for the
図1Aを再び参照すると、光線調節光学系30は、複数のレンズ、複数のミラー、複数の孔、複数のフィルタ、複数の能動光学要素(例えば、可変減衰器等)、これらの組み合わせを備えてもよい。光線調節光学系30の一例は、米国特許第7,514,305号明細書、第7,494,942号明細書、第7,399,945号明細書、第6,366,308号明細書、米国特許出願第12/800,203号に開示されており、これらを本願に援用する。
Referring back to FIG. 1A, the light adjusting
一例では、表面44を有する平面状の加工対象物40が像平面IPに配置される。つまり、加工対象物表面が実質的に像平面IPに位置する。一例において、加工対象物40は半導体ウエハを有する。以下では、文脈に応じて、加工対象物40をウエハ40と記述する。
In one example, a
ここまでのシステム10の記載では、従前のライン像形成光学系について述べている。しかし、引き続き図1Aを参照すると、本発明に係るシステム10は、二次レーザシステム50も備える。二次レーザシステム50は、Z方向に延びると共に軸A1に平行な光学軸A2に沿って初期の二次レーザ光線52を照射する。また、システム10は、光学軸A2に沿って二次レーザシステム50の下流に配置される走査光学系60を備える。実施形態の一例では、二次レーザシステム50と走査光学系60との間に可変減衰器56が配置されている。二次レーザシステム50及び走査光学系60は、二次光路OP2を有する二次光学システム51を規定する。
In the description of the
システム10は、さらにコントローラ70を備える。後述するが、コントローラ70は、二次レーザシステム50、随意の可変減衰器56、走査光学系60に動作可能に接続され、電気制御信号S50,S56(随意)、S60により、システム10の一部としてのこれらシステム(及び、随意の減衰器56)を連携させるように構成されている。
The
走査光学系60は、初期の二次レーザ光線52を受光し、そこから像平面IPに二次像66を形成する走査レーザ光線62(「二次光線」とも称す)を形成するように構成されている。図4を参照すると、走査光学系60は、走査プロファイルに基づいて、少なくともライン像36の一部に対して二次像66を走査するように構成されている。Y方向の矢印68で示されるように、走査プロファイルは、長軸方向(即ち、Y方向)に一次像を走査する。一般に、二次像66は、一次像36よりも小さく(即ち、より小さな領域を有し)、二次像66が固定される場合、少なくとも部分的に一次像36と重なる。
The scanning
図4に示される一例では、二次像66はライン像36と完全に重なる。即ち、二次像はライン像の範囲内にある。「部分的に重なる」二次像は、ライン像36の境界を越える場合もある。したがって、図4に示されるように二次像が完全にライン像と重なる状況を意味する場合もあるが、二次像66はライン像36と「少なくとも部分的に重なる」ということになる。結果的に、ここで理解され使用される二次像とライン像との「完全な重なり」という表現は、二次像がライン像を完全に覆う状況を意味しない。場合によっては、二次像66は、ライン像36と完全に重なり、ライン像36の範囲内に十分収まる。二次像66は、ライン像短軸幅W1Xよりも実質的に短い幅W2Xを有する。一例では、ライン像36と二次像66の寸法は、所定の強度値(即ち、強度閾値)で規定される。
In the example shown in FIG. 4, the
以下、走査プロファイルに基づいて、一次像36に対して相対的に二次像66を走査する目的についてより詳細に述べる。後述するが、二次像66の形状は、修正ライン像36´を形成する機能を実現する様々な一般形状(例えば、直線、円、楕円、長方形、正方形等)のいずれであってもよい。
Hereinafter, the purpose of scanning the
図1Bは図1Aと同様であり、初期の一次レーザ光線22の一部を方向転換させることで初期の二次レーザ光線52を形成するシステム10の実施形態の一例を示している。一例では、軸A1に沿ってビームスプリッタBSを配置し、初期の一次レーザ光線22の一部22´を方向転換させることにより、この実施形態の一例が実現される。レーザ光線部22´を軸A2に沿って導くために、折り返しミラーFMが随意に使用される。このため、レーザ光線部が初期の二次レーザ光線52として機能することが可能となる。ビームスプリッタBSと折り返しミラーFMとは、初期の一次レーザ光線22の一部22´を導き、初期の二次レーザ光線52を形成する光線分割光学系74の一例を構成する。ここで検討される光線分割光学系74の他の変形例には、ビームスプリッタBSの代わりに、初期の一次レーザ光線22の僅かな部分を折り返しミラーFMに向けて屈折させる小型ミラー(図示せず)を使用する場合が含まれる。図1Bの実施例において、システム10は、さらに、2つの光路OP1、OP2、及び二次レーザシステム50ではなく一次レーザシステム20を有する二次光学システム51を備えている。
FIG. 1B is similar to FIG. 1A and illustrates an example embodiment of the
一例では、レーザ光線部22´は、随意の光線調節光学系30´によって処理される。また、光線調節光学系30´は、調節された二次光線52、即ち、レーザ光線部22´より均一な強度を断面に有する光線を形成するように構成されている。光線調節光学系30´は、適した二次光線62を形成する走査光学系60による使用に適した光線52を形成するために、複数のレンズ、複数のミラー、複数の孔、複数のフィルタ、複数の能動光学要素(例えば、可変減衰器等)、これらの組み合わせを有してもよく、この点で光線調節光学系30と同様である。一例では、コントローラ70は、光線調節光学系30´に電気的に接続され、制御信号S30´によって任意の能動光学要素を制御する。
In one example, the laser beam section 22 'is processed by an optional beam conditioning optics 30'. The light beam adjusting optical system 30 'is configured to form the adjusted
(ライン像の強度均一性)
図5は、従前のライン像形成システムによって形成されたライン像36の一例で照射された半導体ウエハの放熱を測定して得られた強度輪郭プロット(従来技術)である。強度輪郭は正規化強度に基づいている。また、短軸の強度変化を強調するために、短軸方向が拡大されている。
(Intensity uniformity of line image)
FIG. 5 is an intensity contour plot (prior art) obtained by measuring the heat dissipation of a semiconductor wafer irradiated with an example of a
図5のライン像36の強度輪郭プロットに関し、図6Aは端軸方向における距離に対する強度をプロットするグラフであり、図6Bは長軸方向における距離に対する強度をプロットするグラフである。
Regarding the intensity contour plot of the
図5、図6A及び図6Bを参照すると、長軸強度プロファイルは、図6Bの平行な破線で示される範囲において、約20%の強度変化を示す。長軸方向のライン像強度プロファイルには、例えば、回折、光学収差、光学誤差(ズレ)、これらの組み合わせ等、多くの異なる要因に起因し得る強度変化が含まれる。典型的には、動的収差及び/またはズレにより、長軸に沿って経時変化する傾きの形で、強度不均一性が引き起こされる。この現象を「光線揺らぎ」と称する場合もある。また、ライン像36の強度プロファイルには、例えば、残留加熱効果または静的ズレによる静的な傾きが含み得る。
Referring to FIGS. 5, 6A and 6B, the long-axis intensity profile shows an intensity change of about 20% in the range indicated by the parallel dashed lines in FIG. 6B. The long-axis line image intensity profile includes intensity changes that can be attributed to many different factors, such as diffraction, optical aberration, optical error (deviation), and combinations thereof. Typically, dynamic aberrations and / or deviations cause intensity non-uniformities in the form of slopes that change over time along the long axis. This phenomenon is sometimes referred to as “ray fluctuation”. Further, the intensity profile of the
例えば、アニールプロセスにおいてウエハに高い温度均一性が要求されるレーザアニール等の特定用途において、長軸方向に相当な(例えば、20%)強度不均一性が生じることを許容することはできない。 For example, in specific applications such as laser annealing where high temperature uniformity is required for the wafer in the annealing process, it is not possible to allow considerable (for example, 20%) intensity non-uniformity in the major axis direction.
図7Aは、長軸に沿って比較的高い強度不均一性を有するライン像36の一例の強度輪郭プロットであり、ライン像長軸に沿って走査される二次像66の一例を示す。図7Bは、図7Aのライン像の長軸方向における距離に対する強度のプロットであり、矢印68で示すようにライン像長軸に沿って走査される二次像と、走査プロファイルに従って変化する二次像の強度(破線69)とを示す。
FIG. 7A is an intensity contour plot of an
ライン像の強度が低い場合、システム10は、二次像66を介してさらに(二次)強度を供給することにより、一次レーザシステム10及び光線調節光学系30のみで形成されるライン像36の強度均一性を改善するように構成されている。実際には、この構成によって、通常は不均一なライン像36の強度プロファイルが埋め合わされ、一次像36と選択的に走査された二次像66との時間平均化された組み合わせ、即ち、修正ライン像36´が形成される。
If the intensity of the line image is low, the
図8Aは、修正ライン像36´の長軸方向における距離に対する強度のプロットであり、走査プロファイルに従って長軸方向に沿って二次像66を走査することにより形成された時間平均化修正ライン像の強度プロファイルを示す。得られた修正ライン像36´は、図2、3A及び3Bに示される理想的な「フラットトップ」強度プロファイルに近い時間平均化強度プロファイルを有する。
FIG. 8A is a plot of intensity versus distance in the long axis direction of the corrected
図8Bは、図8Aの修正ライン像36´に対応する強度輪郭プロットである。図8Bの強度輪郭プロットは、図7Aの強度輪郭プロットより長軸方向の強度均一性が高い。
FIG. 8B is an intensity contour plot corresponding to the modified
修正ライン像36´は、時間平均化されており、要求される強度均一性レベル(例えば、プラス/マイナス5%かそれより良好な数値)を実現する。時間平均化は、一次像36の少なくとも一部に対する二次像66の単数または複数の走査経路、一次像の長さを有する単数の走査経路、一次像に対する同一方向または前後方向(即ち、反対方向)の複数の経路のうち、いずれかにつき実行することができる。
The modified
システム10がレーザアニールに使用される場合、一次レーザシステム20が高出力CO2レーザ装置を備えてもよく、二次レーザシステム50が低出力CO2レーザ装置を備えてもよい。または、図1Bに関して上述したように、単一の高出力CO2レーザ装置を使用して一次光線32と二次光線62の両者を形成してもよい。
When the
一例では、走査光学系60の操作により、二次像66が一次像36の長軸に沿って走査される。なお、二次像66の走査時間tsは、一次像36の滞留時間tdとほぼ同じかそれより短い。ここで、走査時間tsは、二次像66を走査経路に沿って走査する時間であり、滞留時間tdは、加工対象物40が像平面IPに位置する場合、ライン像36が像平面IPの任意の地点(点)または加工対象表面44上の点に留まる時間である。
In one example, the
ライン像36が固定像平面IPまたは像平面に配置される加工対象物に対して相対的に走査される場合(例えば、加工対象物がライン像に対して相対移動する場合)、滞留時間tdは、ライン像が像平面または加工対象物上の任意の点を覆う時間である。
When the
上述のシステム及び方法を使用することにより、修正ライン像36´は、ライン像36の強度不均一性よりも小さな時間平均化強度不均一性を有することができる。これは、i)二次像66をほぼ一定出力に維持し、二次像の走査を調整(即ち、加速及び/または減速)する方法、ii)二次像の出力を選択的に変化させ、実質的に一定速度で二次像を走査する方法、ii)方法i)と方法ii)との組み合わせのいずれかで実現することができる。
By using the systems and methods described above, the modified
二次像66の強度量を選択的に変化させる必要がある場合、可調減衰器56を使用することができる。このとき、可変減衰器56は、制御信号S56を介してコントローラ70によって制御されることができる。これとは別に、または、これと組み合わせて、コントローラ70は、制御信号S50を使用して二次レーザシステム50を調整することができる。
An
一例では、二次像66がライン像36の所定部分に対してのみ(即ち、さらに強度が必要な部分に対してのみ)走査されるように、走査プロファイルを構成することができる。これは、一次像に強度をさらに加える必要のない走査プロファイルの所定部分において、ほぼ「強度ゼロ」の二次像66を使用することで実現することができる。
In one example, the scanning profile can be configured such that the
(レーザアニールの出力要件)
レーザアニールの用途に関し、従前のライン像の典型的な強度変化は、通常10から20%の間(即ち、プラス/マイナス5からプラス/マイナス10%)にある。ライン像の出力密度の変化による処理温度の変化は、出力密度変化パラメータμ(y)で説明される。このとき「y」は、ライン像36の長軸寸法である。アニール温度が約1300℃のとき、μ(y)の典型的な値は、約1から2%である。一次像36の典型的な寸法は、長さL1Y=10mmであり、幅W1X=0.1mmである。また、一次レーザ光線22の典型的な出力Pは500Wである。したがって、一次像36に関する出力密度または強度I1(エリアA1当たりの出力P1)の一例は、下記の通りである。
I1=P1/A1=P/(L1Y・W1X)=(500W)/([10mm]・[0.1mm])=500W/mm2
(Output requirements for laser annealing)
For laser annealing applications, typical intensity changes in previous line images are usually between 10 and 20% (ie, plus / minus 5 to plus / minus 10%). The change in the processing temperature due to the change in the output density of the line image is explained by the output density change parameter μ (y). At this time, “y” is the major axis dimension of the
I 1 = P 1 / A 1 = P / (L 1Y · W 1X ) = (500 W) / ([10 mm] · [0.1 mm]) = 500 W / mm 2
エネルギー密度は「E=I1・td」により与えられる。ここで、「td」は一次光線の滞留時間である。そして、エネルギー密度変化は「ΔE=μ・I1・td」となる。 The energy density is given by “E = I 1 · t d ”. Here, “t d ” is the residence time of the primary beam. The energy density change is “ΔE = μ · I 1 · t d ”.
二次レーザシステム50は、一次像36におけるエネルギー密度変化ΔEを十分補償するエネルギー密度Eを有する二次像66を提供する必要がある。
The
一例では、二次像66の幅W2Xは、一次像36の幅W1Xと実質的に同一、即ち、W1X〜W2Xである。この例では、二次像66は、面積A2=W2X・W2Y =W1X・W2Yを有する。また一例では、「ts=v・td1(このとき、0<v<1)」となるように、走査時間ts(即ち、一次光線滞留時間tdの一部)において、二次像66が一次像36に対して走査される。
In one example, the width W 2X of the
二次レーザシステム50が供給する必要のある出力P2は、下記の等式から推定される。
Max{(μ)}・I1・td=(P2・ts)/(W1X・W2Y)
この等式を「I1=P1/(W1X・L1Y)」でまとめると、P2を下記の通り表すことができる。
P2=P1{W2Y/L1Y}・{(Max(μ))/v}
The output P 2 that the
Max {(μ)} · I 1 · t d = (P 2 · t s ) / (W 1X · W 2Y )
Summarizing this equation by “I 1 = P 1 / (W 1X · L 1Y )”, P 2 can be expressed as follows.
P 2 = P 1 {W 2Y / L 1Y } · {(Max (μ)) / v}
P1=500W、max(μ)=0.02、v=0.1、W2Y=0.1mm、L1Y=10mmのとき、二次出力P2は1W以下となる。10倍の十分な安全域を使用すると、二次出力P2は10W以下となる。この量の二次出力は、多くの民生利用可能なCO2レーザ装置によって直ちに供給され、高出力CO2光線の一部の向きを変えることにより得ることができる。 When P 1 = 500 W, max (μ) = 0.02, v = 0.1, W 2Y = 0.1 mm, and L 1Y = 10 mm, the secondary output P 2 is 1 W or less. With sufficient safety margin of 10 times, the secondary output P 2 becomes 10W or less. This amount of secondary power is immediately supplied by many consumer-available CO 2 laser devices and can be obtained by redirecting a portion of the high power CO 2 beam.
(二次像の走査及び制御)
一次像36の少なくとも一部に対して、二次像66を長軸方向(即ち、Y方向)に走査速度Vで等速走査する場合、二次像66は下記の「y」の関数として与えられる。
v・P2(y)=P1・μ(y)・[W1X/W1Y]
このとき、任意の走査時間tsにおける二次像66の中心(例えば、重心)の「y」の位置は、「y=V・ts」で与えられる。
(Secondary image scanning and control)
When the
v · P 2 (y) = P 1 · μ (y) · [W 1X / W 1Y ]
At this time, the position of the "y" in the center of the
滞留時間tdの調整に関し、「v」は定数から一次像に沿った距離の関数となる(即ち、v→v(y))。 Relates adjustment of dwell time t d, "v" is a function of distance along the primary image from the constant (i.e., v → v (y)) .
上述の通り、ライン像の不均一性は静的及び動的に生じる可能性がある。静的な不均一性は、変調、残留熱などによって引き起こされる可能性があり、動的な不均一性(所謂、光線ゆらぎ)は、光線経路における屈折率の変化及び光学振動により引き起こされる可能性がある。ライン像の均一性の動的変化の周波数は、典型的には100Hzを超えることはない。 As described above, line image non-uniformity can occur both statically and dynamically. Static inhomogeneities can be caused by modulation, residual heat, etc., and dynamic inhomogeneities (so-called ray fluctuations) can be caused by refractive index changes and optical oscillations in the ray path. There is. The frequency of the dynamic change in line image uniformity typically does not exceed 100 Hz.
一次像36における静的不均一性を補償する方法の一つとして、少なくとも一つのテストウエハ(ブランケットウエハ)に対して一次像を走査することが挙げられる。また、この方法には、各ウエハの放熱(放射率)を測定し、一次像36の長軸方向における強度変化の測定値を取得することが含まれる。ここで、ウエハからの放熱は一次像36の強度に比例することが想定される。より正確には、プランク方程式によれば、ウエハ温度は強度に比例し、加熱ウエハからの放熱はウエハ温度と相関する。この想定は、一般的にここで検討する強度測定に適している。
One way to compensate for static non-uniformity in the
ウエハ測定の統計分析(例えば、平均化)は、一次像36の代表的な一次像36R(即ち、代表的な強度プロファイル)を決定するために使用可能であり、また、代表的な一次像36Rの静的な不均一性を実質的に補償する二次像66の走査プロファイルを定義するために使用可能である。ここで得られる代表的な一次像36Rは、(例えば、コントローラ70の)メモリに保存可能であり、製品ウエハの走査時に使用される温度ベースの閉ループ制御に使用可能である。
Statistical analysis (eg, averaging) of the wafer measurements can be used to determine a representative primary image 36R (ie, a representative intensity profile) of the
例えば、一次レーザシステム10のレーザ装置や光線調節光学系30の構成要素の老朽化等、システム10の動作パラメータの傾向を説明するために、例えば、一次像36を使用してウエハの露光や測定をさらに実行することにより、代表的な一次像36Rを定期的に更新することができる。また、代表的な一次像36Rは、例えば、光学的再配置、光学部品の交換、レーザ装置の点検または交換等、システム10を含む主な保守手続きの完了といった所定のイベントを考慮し、必要に応じて定期的に更新することもできる。
For example, in order to explain trends in operating parameters of the
ライン像36の経時変化する強度不均一性を補償するために、リアルタイムフィードバックシステムを使用して、二次像66の走査プロファイルを制御してもよい。再び図1Aを参照すると、一例では、システム10は、放熱検出システム80(例えば、CMOS撮像カメラまたはCCDアレイ)を備える。放熱検出システム80は、約1300℃の温度で放熱を検出することができ、長軸に沿った放出像(放出プロファイル)を取り込む。放熱検出システム80は、一次像36を観察し、その放出像を取り込み、取り込んだ放出像を代表する電気信号S80を生成するように配置されている。電気信号S80はコントローラ70に供給される。実施形態の一例では、コントローラ70は、電気信号S80で具現化された放出像を保存し処理するように構成されている。一例では、放熱検出システム80は、200フレーム/秒以上の速度で撮像し、一次像36で生じる強度変化に対して十分なサンプリング周波数を供給する。
In order to compensate for the time-varying intensity non-uniformity of the
コントローラ70は、電気信号S80を処理し、光線プロファイル分析(例えば、放出像の統計的平均化、測定された放出量の強度への変換)を実行し、代表的な一次像36Rを形成する。そして、代表的な一次像36Rに基づいて二次像の走査プロファイルを算出することにより、代表的な一次像36Rのリアルタイム補償が実現する。そして、コントローラ70は、制御信号S50を二次レーザシステムに供給し、制御信号S60を走査光学系60に供給し、算出済みの二次像の走査プロファイルに従って二次像を走査する。
The
実施形態の一例では、コントローラ70は、パーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータであるか、そのようなコンピュータを備えるか、プログラム可能な論理装置の任意の組み合わせを活用する独立型制御システムであるか、そのような独立型制御システムを備える。ここで、プログラム可能な論理装置とは、例えば、マイクロプロセッサ、中央演算装置(CPU)、浮動小数点ゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)等である。また、コントローラ70は、上述の少なくとも一つのプログラム可能な論理装置に加えて、ハードディスクドライブ等の記憶装置や適した入出力装置(例えば、キーボード、ディスプレイ等)にプロセッサを接続するバスアーキテクチャを備えてもよい。
In one example embodiment,
一例では、FPGAは、放出像分析を実行し、共有メモリを有するリアルタイムコントローラユニットを動作させ、共有メモリへのダイレクトメモリアクセス(DMA)データ転送を実行するように構成することができる。 In one example, the FPGA can be configured to perform emission image analysis, operate a real-time controller unit with shared memory, and perform direct memory access (DMA) data transfer to the shared memory.
この実施形態の変形例では、コントローラ70は、画像取得処理サブシステムを使用して分散論理を活用してもよい。ここで、画像取得処理サブシステムは、画像取得ハードウェアを含み、熱画像データを制御・処理するプログラム可能な論理装置(例えば、FPGA)を活用する。一例では、このサブシステムは、リアルタイム制御サブシステムとコミュニケーションを行なう。リアルタイム制御サブシステムは、マイクロプロセッサ及び関連周辺装置を活用し、リアルタイムオペレーティングシステムを実行することができる。他のシステムコントローラとのコミュニケーションを行い、画像処理に関連する命令及び制御機能ならびに二次像の制御を行なうために、リアルタイム制御サブシステムを活用することができる。サブシステム間の通信は、通信インターフェイス(例えば、イーサネット(登録商標),RS422)、共有論理バス、共有メモリバスの任意の組み合わせによって実行することができる。
In a variation of this embodiment, the
図9に示されるように、一次像36の強度の動的不安定性は線形の傾きを示す場合が多い。なお、図9では、長軸距離(mm)に対して強度(カウント数)がプロットされている。図中、強度プロファイルの傾きが点線89で示されている。強度プロファイルの傾きは、典型的には、通常、約100Hz以下の周波数で経時変化する。上述の傾き等、特定種類の動的強度変化におけるランダムな特性は、強度変化を事前に測定し、二次像66を使用して補償しようとする試みを除外している。
As shown in FIG. 9, the dynamic instability of the intensity of the
パターン化されたウエハ上で測定する場合、放出像は極めて複雑になり得る。図10A及び図10Bは、図9と同様の図であり、パターン化されたシリコンウエハ上に形成されるライン像36の測定放出像に関する代表的なプロットである。各プロットは、領域90を有する。領域90では、放出強度が比較的高い空間周波数で変調されるが、これは、ウエハを加工して複数の半導体チップ(即ち、集積回路)を形成する際に形成される様々な装置構造(ライン、形状、貫通孔、切り口、位置合わせマーク等)により形成されるウエハパターンに起因するものである。
When measured on a patterned wafer, the emission image can be quite complex. FIGS. 10A and 10B are similar to FIG. 9 and are representative plots of the measured emission image of the
したがって、一例では、信号S80で具現化される放熱検出システム80からの放出像が、ローパスフィルタリングされ、静的な代表的一次像36Rと比較可能な方法で処理される。そして、二次像66に対する走査プロファイルが適切に調節される。図10Cは、図10Bと同様である。しかし、図10Cでは、放出像(信号80S)が、ローパスフィルタによりフィルタリングされ、ウエハパターンに起因する高周波数変調が取り除かれている。
Thus, in one example, the emission image from the heat
任意の周波数f(例えば、100Hz)で発生する一次像36への変化に対し、放出像の取得及びその後の二次像の走査プロファイル計算を約2fの周波数(例えば200Hz)で実行する必要がある。
For changes to the
(レーザアニールシステム)
半導体処理におけるレーザアニールは、典型的にはパターン化されたウエハ上で実施される。パターン化されたウエハによる吸収度は、パターン寸法、パターン密度、レーザ光の波長に応じて変化する。パターン寸法よりもはるかに長い波長によるレーザアニールは、散乱を減少させるので、ウエハによる吸収量を増加させることが示されている。
(Laser annealing system)
Laser annealing in semiconductor processing is typically performed on a patterned wafer. The absorbance of the patterned wafer varies depending on the pattern size, pattern density, and laser light wavelength. Laser annealing with wavelengths much longer than the pattern dimensions has been shown to increase the absorption by the wafer, as it reduces scattering.
図11は、本発明のライン像形成システム10を備えるレーザアニールシステム100の概略図である。例えば、米国特許第7,612,372号明細書、第7,154,066号明細書、第6,747,245号明細書には、ライン像形成光学システム10における使用に適したレーザアニールシステム100の一例が記載されており、これらの特許を本願に援用する。
FIG. 11 is a schematic view of a
図中、システム10が、一次光線32及び走査された二次光線62を生成し、修正ライン像36´を形成することが示されている。一次光線32及び二次光線62は、所定条件でウエハ40を加熱可能な波長(例えば、同一または別個に用意されたCO2レーザ装置が照射する名目上10.6ミクロンの波長)を有する。所定条件には、例えば、ウエハ40の加熱、または、予熱光源(図示せず)によるウエハの放射線照射が含まれる。このとき、放射線のバンドギャップエネルギーは、ウエハの半導体バンドギャップエネルギーよりも大きい。このため、一次光線32及び二次光線62は、ウエハをアニール温度まで加熱するのに十分な程度にウエハに吸収される。
In the figure, the
米国特許第7,098,155号、第7,148,159号、第7,482,254号には、第3(予熱)光源によりウエハを照射し、CO2レーザ波長でウエハ40の吸収性を高める一例が図16と関連して記載されており、これらの特許は本願に援用される。好適な実施形態では、一次光線32及び二次光線61は、同一または実質的に同一な波長を有する。
US Pat. Nos. 7,098,155, 7,148,159, 7,482,254 irradiate the wafer with a third (preheating) light source and absorb the
ウエハ40は、上面112を有するチャック110に支持される。一例では、チャック110は、ウエハ40を加熱するように構成されている。また、チャック110はステージ120に支持され、ステージ120はプラテン130に支持される。実施形態の一例では、チャック110は、ステージ120に組み込まれている。実施形態の他の例では、ステージ120は平行移動、回転移動等の移動が可能である。
図中、一例として、ウエハ40は、回路(例えば、トランジスタ)156の一部として、ウエハ表面44またはその近傍に形成されるソース領域150S及びドレイン領域150Dの形で半導体構造を有することが示されている。なお、図11を簡略化して示すために、回路156のソース領域150S及びドレイン領域150Dの寸法は、ウエハ40の寸法に対して極めて誇張して示されている。実際には、ソース領域150S及びドレイン領域150Dは、極めて浅く、ウエハ表面44の約1ミクロン以下の深さに形成されている。ソース領域150S及びドレイン領域150Dは、一次像36の放出像を取り込む際に高周波数変調を引き起こし得る上述のウエハパターニングを構成する。
As an example, the
実施形態の一例において、システム100は、コントローラ170をさらに備える。コントローラ170は、システム10(システム10内のコントローラ70を含む。図1A及び1Bを参照)及びステージコントローラ122に電気的に接続されている。ステージコントローラ122は、ステージ120に電気的に連結され、コントローラ70からの指示に基づいてステージの動きを制御するように構成されている。コントローラ170は、一般にシステム100の動作を制御するように構成されており、特にシステム10及びステージコントローラ122を制御するように構成されている。
In one example embodiment, the
実施形態の一例では、コントローラ170は、多くの有名なコンピュータ会社(例えば、テキサス州オースティンのデルコンピュータ社)のいずれかの利用可能なコンピュータ(例えば、パーソナルコンピュータまたはワークステーション)であるか、そのようなコンピュータを備える。コントローラ170は、多くの民生利用可能なマイクロプロセッサ、プロセッサの記憶装置(例えば、ハードディスクドライブ)への接続に適したバスアーキテクチャ、適した入出力装置(例えば、キーボード、ディスプレイ)のいずれかを備えることが好ましい。
In one example embodiment,
図11を参照しつつ、図1A及び1Bを参照すると、一次光線32は、ウエハ表面44に導かれ、表面44上に一次像36を形成する。一方、二次光線62は、上述の通り、走査プロファイルに応じて走査され、一次像の少なくとも一部に対して二次像66を走査し、修正ライン像36´を形成する。
Referring to FIGS. 1A and 1B, with reference to FIG. 11, the
実施形態の一例では、矢印180で示されるように、ウエハ表面44に対して修正ライン像36´が走査される。図12は、修正ライン像36´が走査されるウエハ走査経路200(破線)の一例の概略図である。ウエハ走査経路200は、n個の直線状走査経路部202−1、202−2、・・・202−j・・・202−nを備える。隣接する直線状走査経路部(例えば、202−jと202−j+1)は、ある直線状走査経路部から次の直線状走査経路に修正ライン像36´をステップ距離DS分だけ移動(ステップ)させることにより形成される。隣接する走査経路部202のライン像が少なくとも重なるように、通常、ステップ距離DSはライン像長L1Yよりも短い。従前のレーザアニールシステム及び本発明のレーザアニールシステムにおけるライン像の重なり量について、以下詳細に議論する。
In one example embodiment, a modified
修正ライン像36´をウエハ走査経路200上で走査することにより、(約1ミクロン以下の深さまで)ウエハ表面44が所定温度(例えば、1000から1300℃)まで急速に過熱される。これにより、ソース領域150S及びドレイン領域150Dにおける不純物が十分に活性化され、不純物が実質的に拡散することなく、ウエハ表面44を急速に冷却することができる。これにより、ソース領域及びドレイン領域の浅さが維持される。
By scanning the modified
直線状ウエハ走査経路部202におけるウエハ表面44に対する修正ライン像36´の走査速度は、典型的には25mm/秒から1000mm/秒の範囲にある。一例では、修正ライン像36´及びウエハ40の一方または両方が操作中に移動され、ウエハ走査経路200が画定される。
The scanning speed of the modified
(スループット強化)
半導体プロセスのレーザアニールには、アニールされる領域全体に対して極めて正確な温度管理が必要とされる。ほとんどの場合、アニール処理は、ピーク温度で進められる。
(Throughput enhancement)
Laser annealing in a semiconductor process requires extremely accurate temperature control over the entire region to be annealed. In most cases, the annealing process proceeds at the peak temperature.
図13Aを参照すると、アニール光線が長軸方向に不均一なライン像36を形成する場合、特にライン像端部36Eでは、ウエハ走査経路200の隣り合う走査経路部202の間に隙間Gが形成される可能性があり、ステップ距離DSが大き過ぎる場合、十分に露光されない部分が下層のウエハ表面44(図11)に生じる。一般に隙間Gが生じるのは、ステップ距離DS=L1Yである場合、即ち、ステップ距離がライン像36の長さと同一の場合である。
Referring to FIG. 13A, when the annealing light beam forms a
なお、一例として、ライン像長L1Yは、ライン像をウエハに対して走査する際にレーザアニールが生じる長軸方向の距離によって定義される。この測定値は、通常、ライン像の任意の強度閾値に対応し、ライン像走査速度(または、滞留時間tdと同等)に依存する。 As an example, the line image length L 1Y is defined by the distance in the long axis direction where laser annealing occurs when the line image is scanned with respect to the wafer. This measurement is typically corresponding to an arbitrary intensity threshold of line images, depending on the line image scanning rate (or equivalent residence time t d).
したがって、一般に、ウエハ40に対するアニールの均一性を改善するためには、ウエハ走査経路200の隣り合う走査経路部202のライン像を重ねることが必要となる。従前のレーザアニールシステムでは、ウエハ上の各点がライン像によって二回走査されるように、隣り合う走査経路部202において、ライン像36を長軸長L1Yの半分以下(即ち、DS≦L1Y/2、または、重なりが少なくとも50%)だけ「移動(ステップ)」される。図13Bには、これが概略的に示されている。また、図13Bには、端部36Eにおける強度がかなり不均一な従前のライン像36に関して、2つの重なり合う長軸ライン像プロファイルと、隣り合う走査経路部202のライン像36とが示されている。隣り合う走査経路部のライン像を実質的に重ねなければならないため、残念ながらウエハスループットが減少する。
Therefore, in general, in order to improve the uniformity of annealing on the
一例として、ライン像36の長さが10mmであり、ウエハ走査経路200の隣り合う走査経路部間のステップ距離DSが5mm(即ち、ライン像の重なりが50%)の場合を検討する。300mmのウエハがレーザアニールされる場合、(300mm)/(5mm)=60ステップが必要となる。短いステップ距離DS=2.5mm(即ち、ライン像の重なりが75%)に関しては、ウエハ上の各点が4回アニールされ、ウエハ走査経路200には120ステップが必要となる。
As an example, consider the case where the length of the
図13Cを参照すると、隣り合う走査経路部202の修正ライン像36´に必要な重なりが実質的に少なくなるように、修正ライン像36´が端部36E´において非常に急勾配の強度プロファイルを有するように形成することができる。したがって、隣り合う走査経路部間のステップ距離DSを大きくし、修正ライン像36´の全長L1Yに大きく近づけることにより、スループットが改善される。
Referring to FIG. 13C, the corrected
一例では、隣り合う走査経路部202間の修正ライン像36´に必要な重畳量は、50%未満であり、5%まで小さくすることができる(即ち、L1Y/20≦DS≦L1Y/2)。修正ライン像36´のライン像重なり範囲は、典型的には5%から10%(即ち、L1Y/20≦DS≦L1Y/10)である。したがって、修正ライン像36´の長さ10mmに対し、ステップ距離DSを9.5mmまで大きくすることができる。このため、300mmのウエハをレーザアニールする際に必要なステップは、僅か32ステップとなる。
In one example, the amount of superimposition necessary for the
レーザアニールにおけるウエハスループットは、ウエハ走査経路200の隣り合う走査経路部間のステップの数と直接的に関連がある。典型的には、ウエハ走査経路200の「ステップ及び走査」に約1秒かかる。したがって、上述のレーザアニールの例に関し、従前のレーザアニールシステムでは、50%から75%のライン像の重なりに対して約60から120秒間、ウエハをレーザアニールする必要がある。対照的に、本発明のレーザアニールシステムでは、5%から10%のライン像の重なりに対し、32から34秒かかる。したがって、修正ライン像36´を使用したアニール処理を実行することにより、レーザアニールのウエハスループットを2倍近く増加させることができる。
Wafer throughput in laser annealing is directly related to the number of steps between adjacent scan path portions of the
(改良された放熱検出)
図1A及び図1Bとの関係で上述したように、システム10は、放熱検出システム80を有している。放射パターンの取り込み及び処理に必要な時間中において、図1A及び図1Bに示す放熱検出システム80が放熱パターンを変化させるおそれがある。この結果、放射イメージが次々に変化し、修正ライン像36’の最適化を阻害するおそれがある。
(Improved heat dissipation detection)
As described above with respect to FIGS. 1A and 1B, the
図14は、図1Aと同様の図であり、放熱検出システム80の代替構成を有するシステム10の実施例の一例を示している。図16の放熱検出システム80は、走査光学系60と二次レーザシステム50との間の長軸A1に配置されたダイクロイックミラー82を有している。ダイクロイックミラー82は、波長λ52の、初期の二次レーザ光線52を通過させるとともに、波長λ52に近いが同一ではない波長λEを有する、ウエハ表面44からの放熱光63を反射させる。ダイクロイックミラー82は、軸A2と所定の角度(例えば、直角)を有する光学軸A3を規定する長軸A2に沿って配置されている。放熱検出システム80は、また、光学軸A3に沿って、順に、偏光板84、集束レンズ86、バンドパスフィルタ88、及び光検知器92を有している。光検知器92は、一つあるいは複数の光検知素子94を有している。一例において、光検知器92は、一つの光検知素子94を有している。
FIG. 14 is a view similar to FIG. 1A and shows an example of an embodiment of the
放熱検出システム80は、初期の二次レーザ光線52から、ウエハ表面44上を走査するレーザ光線62を形成する走査光学系60を有している。このため、放熱検出システム80は、二次像66に関し、実質的に同じ視野(FOV)を共有する。このことについては、ウエハ表面44から放射され、走査光学系60で集光された、波長λEの放熱光63によって概略的に示されている。したがって、走査光学系60及び(走査光学系を含む)放熱検出システム80のFOVは、二次像66の走査の間において、実質的に、互いに重なり合うとともに追いかけ合う。
The heat
図14に示すように修正されたシステム10の使用において、放射光63は、修正ライン像36’(あるいは、単に二次像66)に加熱されることによってウエハ表面44から放射される。放射光63は、走査光学系60によって集光されるとともに、ダイクロイックミラー82に向かう。ダイクロイックミラー82は、放射光63を軸A3に沿って図中下向きで偏光板84に反射させる。この偏光板84は、二次レーザシステム50と同じ偏光を行う。偏光された放射光63は、当該放射光を光検知器92に集光する集束レンズ86に進む。光検知器92の前に配置されたフィルタ88は、放射光63に関連する狭い波長域ΔλEから外れた波長を取り除く役割を有している。波長λEは、狭い放射光波長域ΔλEの中央波長と見なされる。
In use of the modified
したがって、修正ライン像36’がウエハ表面44上を走査する間、放射光63は、一つ一つ集光される。一例において、放射波長λEは、収差を許容範囲内に維持するため、二次レーザ光線52の波長λ52に近似している。一例において、集束レンズは、放射波長λEで動作する走査光学系から生じる収差の、少なくとも一部を補償するようになっている。一例において、λEとλ52とは、100から200nm相違する。
Accordingly, the emitted
図14の放熱検出システム80により、ウエハ表面44からの放熱光63は、原則的に二次像66の走査と同時に検出される。速い光検知器92を用いることによって放射光63を検出できるので、対応する電気信号S80は、二次像66の閉ループ制御に直ちに利用することができる。これにより、ライン像36における強度不均一性を補償するために二次像66が変化し得る速さが向上する。図1A及び図1Bに示された構成に比べて、図14に示すシステム10の構成は複雑でない。その理由の一つとして、2D像取得及び像の後処理が必要とされないことが挙げられる。
14, the
(温度測定)
ウエハ表面44の温度を正確に制御するためには、その温度を正確に測定できることが求められる。上述した放射光63の検出だけでは、ウエハ表面温度を取得しない。ウエハ表面44の温度を測定するには、放射率εを測定しなければならない。ある与えられた温度において、放射率εは、波長λE、視角、及び放射光63の偏光に依存する。
(Temperature measurement)
In order to accurately control the temperature of the
放射率εを測定する方法のひとつは、波長λEにおけるウエハの反射性及び透過率を決めることである。一例において、このことは、二次レーザ光線62を用いることによって達成される。もし、二次レーザ光線52の波長λ52がSi吸収限界(すなわち、約1.1μm)よりも大きいかあるいは近似していれば、放射率εは、ウエハ40を照らす二次レーザ光線の反射性及び透過性を測定(さもなければ、決定)することによって測定し得る。しかしながら、λ52<1μmの場合、あるいはレーザアニールによる高いウエハ表面温度との関係でλ52>1μmの場合、ウエハの透過性は無視することができ、ウエハ反射性の測定のみが必要となる。
One way of measuring the emissivity ε is to determine the reflectivity and transmittance of the wafer at the wavelength lambda E. In one example, this is achieved by using a
精度を高めるためには、ウエハ表面44で反射した二次光線62と等しい量の反射光62Rを集光するのが最適である。図15は、反射した光62Rを集光するように配置された集光光学システム300の拡大図である。集光光学システム300が、一例として、走査ミラー61M及び集束レンズ61Lを有する走査光学系60との関係において示されている。集光光学システム300は、システム10に組み込まれており、また、軸A4に沿って、開口部312を有する積分球310を備えている。光検出器320は、積分球の当該開口部から出た光を検出するため、開口部312に隣接して配置されている。
In order to increase the accuracy, it is optimal to collect the reflected light 62R in an amount equal to the
一例において、光検出器320に届く光の強度を制御するために、少なくとも一つの中性密度フィルタ316が、開口部312と光検出器320との間に配置されている。光検出器320は、積分球310に集められた反射光62Rの出力の代表としての光検出器信号S320を生成するとともに、この信号(以下、反射出力信号という)をコントローラ70に供給する。
In one example, at least one
図14を参照するに、システム100は、ウエハ表面に照射される出力量をリアルタイムに測定する出力センサ350を有している。一例において、出力センサ350は、二次レーザシステム50に組み込まれた状態で示されている。出力センサ350は、図14に示された例において、初期の二次レーザ光線52における出力の代表である、検出された出力の代表としての電気信号SP(以下、放射出力信号という)を生成する。出力センサ350は、電気信号SPをコントローラ70に供給する。出力センサ350は、二次レーザシステムとウエハ表面44との間であれば、どこにでも配置することができることに留意すべきである。
Referring to FIG. 14, the
図14に示すような、出力センサ350が走査光学系よりも上流側に配置されているケースにおいて、走査光学系の透過性は、ウエハ表面44を現に照射する二次光線62における出力量の決定により説明される必要がある。具体的には、二次レーザ光線62の出力量を計算するため、走査光学系60の透過性はコントローラ70に供給される。
In the case where the
放射出力信号SP及び反射出力信号S320は、リアルタイムに測定される。これら二つの信号(上述した、走査光学系60の透過性に関係する全ての計算を含む)を比較することにより、放射率εは、二次像66がウエハ表面44上を走査しているときに、逐一、計算される。計算された放射率εは、次に、ウエハ表面44上に存在する全てのパターンに起因する放射率の変化に対応し難い局所的な温度測定を行うのに用いられる。このことは、修正ライン像36’を形成するために、二次レーザ光線62に求められる出力量の閉ループ制御を可能にする。
The radiation output signal SP and the reflected output signal S320 are measured in real time. By comparing these two signals (including all calculations related to the transmission of the scanning
一例において、温度Tは、下記の式を解くことにより、測定された放射率εから求められる。
放射率εは、波長λEの関数であることから、λEをλ52(例えば、150nm)に対して十分に近づけることにより、温度計算の十分な正確さを保証できる。したがって、二次レーザシステム50の閉ループ制御が正確になる。
Since the emissivity ε is a function of the wavelength λ E , sufficient accuracy of the temperature calculation can be guaranteed by making λ E sufficiently close to λ 52 (for example, 150 nm). Therefore, the closed loop control of the
反射光62Rは、正反射性の要素及び非正反射性の要素の両方を含んでおり、後者は主としてウエハ表面のパターニングに起因して生じる。このため、放射率測定の精度は、集光光学システム300の開口数の関数である。一例において、集光光学システム300の開口数は、最大で0.2である。集光光学システム300を構成する放射率の変化を補償しないウエハ表面温度測定と比較したとき、集光光学システム300の開口数は、放射率計算において、反射光62Rの全てを集光しないことによって生じる全ての誤差を十分に小さくするような値となっている。
The reflected light 62R includes both specular and non-specular elements, the latter mainly resulting from wafer surface patterning. Thus, the accuracy of emissivity measurement is a function of the numerical aperture of the condensing
図16は、図14と同様の図であり、光学軸A2と交差する光学軸A5に沿って配置された予熱光源400を有するシステム10の実施例の一つを示している。予熱光源400は、光学軸A5に沿って予熱光線402を放射する。予熱光線402の波長λPHは、λPH<1μmである。実施例の予熱光源としては、ダイオードレーザ、532nmの固体レーザ、グリーンファイバーレーザ等を挙げることができる。
FIG. 16 is a view similar to FIG. 14 and illustrates one embodiment of the
ダイクロイックミラー410は、光学軸A2と光学軸A5との交点であって、二次レーザシステム50側に配置されている。ダイクロイックミラー410は、予熱光線402を反射するとともに、初期の二次レーザ光線52を透過する。このため、予熱光線402は、初期の二次レーザ光線52及び二次レーザ光線62と実質的に同じ光路に沿ってウエハ表面44に供され、ウエハ表面44に像460を形成する。したがって、ダイクロイックミラー410は、予熱光線402及び初期の二次レーザ光線52を一緒にして走査光学系60内を通過させる。
The
放熱検出システム80のダイクロイックミラー82は、予熱光線402を透過するようになっている。また実施例の一例において、走査光学系60は、初期の二次光線52と予熱光線402との間の波長差を調整するように構成されている。また実施例の一例において、光学システム420は、予熱光源400とダイクロイックミラー410との間に配置されている。光学システム420は、走査光学系60と共に、ウエハ表面44に像460を形成する。
The
図16の構成は、例えば、レーザアニールの実施に先立ってウエハ40を昇温する必要がある場合に用いてもよい。このような予熱が好適である実施例は、米国特許出願公開第2010/0084744号明細書に記載されており、同明細書の内容は本明細書に援用される。
The configuration of FIG. 16 may be used, for example, when it is necessary to raise the temperature of the
当業者には明白であるが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明に対して様々な修正及び変更を加えることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等範囲内において本発明の修正及び変更を包含する。 It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the present invention includes modifications and variations of this invention within the scope of the appended claims and their equivalents.
Claims (18)
長軸及び前記長軸に沿った強度不均一性の第1量を有するライン像を形成する一次光学システムと、
二次レーザ光線波長及び二次レーザ光線強度を有する二次レーザ光線を生成する二次光学システムと、
前記二次レーザ光線を受けるとともに前記二次レーザ光線から前記ウエハ表面に二次像を形成する第1視野を有する走査光学系であって、前記二次像は、前記ライン像と少なくとも部分的に重なるとともに、前記ライン像の少なくとも一部を走査して、前記第1量よりも少ない強度不均一性の第2量を有する時間平均化修正ライン像を形成する走査光学系と、
ウエハ表面から前記走査光学系を通り、前記走査光学系における前記第1視野と実質的に同じである第2視野を渡る放熱光を検出する放熱検出システムであって、検出された放熱光に対応する電気信号を生成する放熱検出システムと、
前記放熱検出システムからの前記電気信号を受けるとともに、これに応えて前記二次レーザ光線強度及び前記二次レーザ光線の走査速度の少なくとも一方を調整するコントローラと
を備えるライン像形成光学システム。 A line imaging optical system used for thermal annealing of a semiconductor wafer having a surface,
A primary optical system for forming a line image having a major axis and a first amount of intensity non-uniformity along the major axis;
A secondary optical system for generating a secondary laser beam having a secondary laser beam wavelength and a secondary laser beam intensity;
A scanning optical system having a first field of view that receives the secondary laser beam and forms a secondary image from the secondary laser beam on the wafer surface, wherein the secondary image is at least partially in line with the line image. A scanning optical system that overlaps and scans at least a portion of the line image to form a time-averaged corrected line image having a second amount of intensity non-uniformity less than the first amount;
A heat radiation detection system for detecting heat radiation from a wafer surface through the scanning optical system and across a second field of view substantially the same as the first field of view in the scanning optical system, corresponding to the detected heat radiation A heat dissipation detection system for generating electrical signals to
A line image forming optical system comprising: a controller that receives the electrical signal from the heat radiation detection system and adjusts at least one of the secondary laser beam intensity and the scanning speed of the secondary laser beam in response thereto.
前記二次レーザシステムと前記走査光学系との間の光路に配置されたダイクロイックミラーであって、前記二次レーザ光線を透過するとともに、前記放熱光を反射させるダイクロイックミラーと、
反射した前記放熱を受けるとともに前記二次レーザ光線と同じ偏光を有するように偏光する偏光板と、
偏光された前記放熱光を集束するように配置された集束レンズと、
偏光及び集束された前記放熱光を受けるように配置された光検知器と、
前記ダイクロイックミラーと前記光検知器との間に配置され、前記放熱光を通すとともに、前記二次レーザ光線波長を有する光を遮断するバンドパスフィルタと
を備える請求項1に記載のシステム。 The heat dissipation detection system further includes:
A dichroic mirror disposed in an optical path between the secondary laser system and the scanning optical system, the dichroic mirror transmitting the secondary laser beam and reflecting the heat radiation;
A polarizing plate that receives the reflected heat radiation and is polarized to have the same polarization as the secondary laser beam;
A focusing lens arranged to focus the polarized heat radiation;
A photodetector arranged to receive the polarized and focused heat radiation; and
2. The system according to claim 1, further comprising: a band-pass filter that is disposed between the dichroic mirror and the light detector, passes the heat radiation light, and blocks light having the secondary laser beam wavelength.
前記二次レーザ光線の出力量を測定する、前記二次レーザシステムにおける出力センサと、
前記反射光中の前記出力量及び前記二次レーザ光線中の前記出力量に基づいて前記二次レーザ光線の反射性を計算するコントローラと
をさらに備える請求項1に記載のシステム。 A condensing optical system that receives the secondary laser beam reflected by the wafer surface and generates a photodetector signal that is representative of the output amount of the reflected light in response to the reflected light;
An output sensor in the secondary laser system for measuring an output amount of the secondary laser beam;
The system according to claim 1, further comprising a controller that calculates reflectivity of the secondary laser beam based on the output amount in the reflected light and the output amount in the secondary laser beam.
請求項4に記載のシステム。 The system of claim 4, wherein the controller calculates a temperature of the wafer surface based on the measured heat dissipation and calculated reflectivity.
請求項4に記載のシステム。 The system according to claim 4, wherein the condensing optical system further comprises an integrating sphere and a photodetector.
請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, further comprising a preheating light source having a wavelength of less than 1 micron and emitting a preheating light beam directed to the wafer surface through the scanning optics.
像平面において、長軸方向に強度不均一性の第1量を有するライン像を形成する工程と、
前記ライン像の少なくとも一部に重なるようにして、長軸方向に二次像を形成及び走査するとともに、走査された前記二次像に関連する前記ウエハ表面の一部からの放射率を測定する工程と、
前記第1量よりも小さい、長軸方向の強度不均一性の第2量を有する修正ライン像を形成するために、測定した前記放射率に基づいて走査速度及び前記二次像の強度のいずれか一方を調整する工程と
を有する半導体ウエハの表面に時間平均化修正ライン像を形成する方法。 A method of forming a time-averaged corrected line image on a surface of a semiconductor wafer,
Forming a line image having a first intensity non-uniformity in the major axis direction in the image plane;
A secondary image is formed and scanned in the major axis direction so as to overlap at least a part of the line image, and an emissivity from a part of the wafer surface related to the scanned secondary image is measured. Process,
Based on the measured emissivity, either the scan speed or the intensity of the secondary image to form a corrected line image having a second amount of intensity non-uniformity in the major axis direction that is less than the first amount. Forming a time-averaged corrected line image on the surface of the semiconductor wafer.
決定した前記温度に基づいて、前記走査速度及び前記強度の一方の調整を行う工程とを
さらに有する請求項8に記載の方法。 Determining a temperature based on the measured emissivity and reflectivity of the secondary image from the wafer surface;
9. The method of claim 8, further comprising adjusting one of the scanning speed and the intensity based on the determined temperature.
前記二次光学システムにおける前記光路の少なくとも一部における前記放射率の測定を実施する工程とを
さらに有する請求項8に記載の方法。 Forming the secondary image using a secondary optical system having an optical path;
9. The method of claim 8, further comprising the step of measuring the emissivity in at least a portion of the optical path in the secondary optical system.
少なくとも前記ライン像の一部に重なる二次像を形成する工程と、
少なくとも一次像の一部に対して長軸方向に前記二次像を走査するとともに、走査された前記二次像に関連する前記ウエハ表面の一部からの放射率及び反射性を測定する工程と、
測定した前記放射率及び反射性に基づいて、ウエハ表面温度を計算する工程と、
計算された前記ウエハ表面温度に基づいて、走査速度及び前記二次像の強度の少なくとも一方を調整する工程と
を有する半導体ウエハの表面に時間平均化修正ライン像を形成する方法。 Forming a line image having a first intensity non-uniformity in the major axis direction in the image plane;
Forming a secondary image overlapping at least part of the line image;
Scanning the secondary image in the major axis direction for at least a portion of the primary image and measuring emissivity and reflectivity from a portion of the wafer surface associated with the scanned secondary image; ,
Calculating a wafer surface temperature based on the measured emissivity and reflectivity;
Adjusting a scanning speed and / or adjusting at least one of the intensities of the secondary image based on the calculated wafer surface temperature to form a time-averaged corrected line image on the surface of the semiconductor wafer.
前記二次光学システムにおける前記光路の少なくとも一部において前記放射率の測定を実施する工程とを
さらに有する請求項13に記載の方法。 Forming the secondary image using a secondary optical system having an optical path;
The method of claim 13, further comprising performing the emissivity measurement on at least a portion of the optical path in the secondary optical system.
前記二次像の出力量を測定する工程と
を有する請求項13に記載の方法。 Measuring the reflectivity using an integrating sphere positioned to capture light from the scanned secondary image reflected from the wafer surface;
The method according to claim 13, further comprising measuring an output amount of the secondary image.
前記二次レーザシステムにおける出力センサを用いて前記二次像における出力量を測定する工程と
を有する請求項17に記載の方法。
Generating secondary light from a secondary laser system to form the secondary image;
The method according to claim 17, further comprising measuring an output amount in the secondary image using an output sensor in the secondary laser system.
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