JP5800794B2 - 温度性能を向上させた、2本のビームによるレーザーアニール - Google Patents
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Description
本明細書に開示された2本ビームのレーザーアニールシステムおよび方法を用いることの利点は、異なる物質同士の間でウエハ表面上の反射率を異ならせる前述した不都合なパターン密度効果を軽減することにより、ウエハ表面12の温度均一性が向上することにある。上述のように、メモリーチップのような特定のデバイスに対して、ウエハ表面12は、予熱レーザービーム168に使われる長い波長に対して高い反射性を呈するとともに、アニールレーザービーム268に使われる短い波長に対して低い反射性を呈する材質および構造16を有することができる。このため、予熱レーザービーム168およびアニールレーザービーム268を、光吸収の差を低減するように使用することができ、これによりアニールプロセスにおいてより均一な温度分布を得ることができる。
TS(x,y) = s1・A1(x,y)・I1 + s2・A2(x,y)・I2
A1(x,y) = 1 - R1(x,y)
A2(x,y) = 1 - R2(x,y),
ここで、R1およびR2は、上述の方法によって測定された反射性マップである。積分球292を使用する場合、測定された反射性マップは散乱寄与を含んでいる。
一旦、ウエハ10における第1ウエハ表面反射性マップR1(x,y)および第2ウエハ表面反射性マップR2(x,y)が上述のように確立されれば、本明細書に開示した方法は、従来の単一ビームアニールと比較してアニールプロセスの温度非均一性を低減するように、第1反射性マップおよび第2反射性マップに基づいて予熱レーザービーム強度I1およびアニールレーザービーム強度I2を選択し、システム100を用いてウエハをアニールすることを含む。
Claims (26)
- 回路パターンが付された表面、および溶融温度を有する半導体基板のアニール方法であって、
前記回路パターン付きウエハ表面の一部について、第1波長による第1反射性マップおよび第2波長による第2反射性マップを測定する工程、
前記第1および第2反射性マップを用いて、前記第1波長を有する第1レーザービームの第1強度、および前記第2波長を有する第2レーザービームの第2強度をそれぞれ規定し、前記第1および第2レーザービームのそれぞれが半導体基板のアニール中に回路パターンが付された表面の一部を照射したときにおける表面温度変動の量を前記第1あるいは第2レーザービームのいずれか1つを用いて前記回路パターン付きウエハ表面の一部をアニールする場合に比べて低減する工程、
前記第1および第2強度をそれぞれ有する前記第1および第2レーザービームを用いて前記半導体基板を溶融させることなくアニールするために前記回路パターン付き表面の前記一部を照射する工程を有する方法。 - 前記第1レーザービームを第1入射面に設定するとともに、前記第2レーザービームを第2入射面に設定することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1レーザービームおよび前記第2レーザービームで前記パターン付き表面の前記一部を走査する工程をさらに有する請求項2に記載の方法。
- 前記第1強度は、前記回路パターン付きウエハ表面の前記一部を溶融温度以下で、かつ、前記溶融温度以下のアニール温度よりも低い予熱温度まで予熱するのに十分であり、また、
前記第2強度は、前記回路パターン付きウエハ表面を前記予熱温度から前記アニール温度まで加熱するのに十分である請求項3に記載の方法。 - 前記第1波長は赤外線波長であり、前記第2波長は前記第1波長と異なる請求項1に記載の方法。
- 前記第1レーザービームで前記回路パターン付き表面に予熱ライン像を規定する工程、および
前記第2レーザービームで前記回路パターン付き表面にアニールライン像を規定する工程をさらに有しており、
前記アニールライン像は、前記予熱ライン像内に完全に収まっている請求項1に記載の方法。 - 前記回路パターン付き表面における領域のサイズに対応する長さを有するために、前記予熱ライン像の1つ、および、アニールライン像の少なくとも1つを用意する工程をさらに有する請求項6に記載の方法。
- 前記回路パターン付き表面の前記一部への照射中に、前記第1および第2強度の少なくとも一方を変動させる工程をさらに有する請求項1に記載の方法。
- 前記回路パターン付き表面の前記一部は、ウエハ構造体を含んでおり、また、
前記第1および第2強度は、さらに、i)前記ウエハ構造体に関連するエッジダメージおよびii)ウエハスリップの少なくとも一方を最小化するように規定される請求項1に記載の方法。 - 前記第2レーザービームは、前記ウエハ表面温度をアニール温度まで上昇させ、また、
ウエハ表面温度昇温量は、200℃から800℃の範囲にある請求項1に記載の方法。 - 前記アニール温度は1,300℃である請求項10に記載の方法。
- 前記第1レーザービームは、前記表面温度を500℃から1,100℃の範囲に上げる請求項1に記載の方法。
- 回路パターン付き表面および溶融温度を有する半導体基板の非溶融アニール方法であって、
前記回路パターン付き表面の一部について、第1波長による第1反射性マップおよび第2波長による第2反射性マップを測定する工程、
第1入射面に設定され、また、前記回路パターン付き表面を前記溶融温度以下で、かつ、アニール温度よりも低い予熱温度まで加熱する前記第1波長および第1強度を有する少なくとも1つの第1レーザービームで前記回路パターン付き表面を走査する工程、
第2入射面に設定され、また、前記回路パターン付き表面を前記予熱温度から前記アニール温度まで加熱する前記第2波長および第2強度を有する少なくとも1つの第2レーザービームで前記第1レーザービームと関連しながら前記回路パターン付き表面を走査する工程、および
エッジダメージおよびスリップ発生の少なくとも一方を最小化しつつ前記アニール温度まで達するように、前記第1および第2反射性マップに基づいて前記第1および第2強度を選択する工程を有する方法。 - 前記第1波長は赤外線波長であり、また、前記第2波長は前記第1波長と異なる請求項13に記載の方法。
- 前記第1レーザービームで前記回路パターン付き表面に予熱ライン像を規定する工程、および
前記第2レーザービームで前記回路パターン付き表面にアニールライン像を規定する工程を有しており、
前記アニールライン像は、前記予熱ライン像内に完全に収まっている請求項13に記載の方法。 - 前記パターン付き表面における領域のサイズに対応する長さを有するように1つの前記予熱ライン像および少なくとも1つのアニールライン像を用意する工程をさらに有する請求項15に記載の方法。
- 前記第1および第2レーザービームの走査中に前記第1レーザービームの前記第1強度および前記第2レーザービームの前記第2強度の少なくとも一方を変動させる工程をさらに有する請求項13に記載の方法。
- 前記第2レーザービームは、前記回路パターン付き表面温度を前記アニール温度まで上昇させ、また、
前記回路パターン付き表面温度昇温量は、200℃から800℃の範囲にある請求項13に記載の方法。 - 前記アニール温度は、1,300℃である請求項18に記載の方法。
- 前記第1レーザービームは、前記回路パターン付き表面温度を500℃から1,100℃の範囲に昇温する請求項13に記載の方法。
- 回路パターン付き表面および溶融温度を有する半導体基板のアニール方法であって、
前記回路パターン付きウエハ表面の一部における、第1波長での第1反射性マップおよび第2波長での第2反射性マップを測定する工程、
前記第1および第2反射性マップを用いて、前記第1および第2波長をそれぞれ有し表面温度変動の量を最小化する第1レーザービームの第1強度および第2レーザービームの第2強度を規定する工程、および
前記第1および第2強度を有する前記第1および第2レーザービームを用いて前記基板を溶融することなく前記半導体基板をアニールするために前記回路パターン付き表面の前記一部を照射する工程を有する方法。 - 第1波長での第1反射性マップおよび第2波長での第2反射性マップを用いて回路パターン表面を有し、ウエハの溶融温度以下のアニール温度を有する半導体ウエハをレーザーアニールするシステムであって、
前記第1波長および第1強度を有する第1レーザービームを生成するとともに、第1入射面にある前記第1レーザービームで前記回路パターン付き表面を走査して前記回路パターン付き表面を予熱温度まで加熱する第1レーザーシステム、および
前記第2波長および第2強度を有する第2レーザービームを生成するとともに、前記第1レーザービームの前記第1入射面に関連する第2入射面にある前記第2レーザービームで前記回路パターン付き表面を走査する第2レーザーシステムを有しており、
前記第2レーザービームは、前記回路パターン付き表面を前記予熱温度から前記アニール温度に加熱し、
前記第1および第2強度は、前記第2レーザービームのみを用いて前記ウエハ表面をアニールする場合に比べて前記第1および第2レーザービームの走査中における表面温度の変化量を低減させるために、前記第1および第2反射性マップに基づいて選択されるシステム。 - 前記第1レーザービームで前記回路パターン付き表面に予熱ライン像を規定する工程、および
前記第2レーザービームで前記回路パターン付き表面にアニールライン像を規定する工程をさらに有しており、
前記第1および第2レーザーシステムは、前記予熱ライン像内に前記アニールライン像が完全に収まるように構成されている請求項22に記載のシステム。 - 前記第1および第2レーザービームで走査したとき、前記第1および第2強度の少なくとも一方を変動させるように制御可能に配置されたコントローラをさらに有している請求項22に記載のシステム。
- 前記第1波長は赤外線波長であり、前記第2波長は前記第1波長と異なる請求項22に記載のシステム。
- 前記第2強度は、前記回路パターン付き表面温度を前記アニール温度まで昇温させるのに十分であり、
前記回路パターン付き表面温度昇温量は、200℃から800℃の範囲にある請求項22に記載のシステム。
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