先進退火工藝中減少顆粒的設備和方法

2023-06-04 08:11:11

先進退火工藝中減少顆粒的設備和方法
【專利摘要】本發明的實施方式大體涉及使用薄膜除去孔構件的汙染物的熱處理半導體基板的設備和方法。孔構件設置在能量源和待處理的基板之間。薄膜可為對選定形式的能量(諸如來自在一段所需時間內在一個或更多個適當波長下發出輻射的雷射的電磁能脈衝)實質上透明的薄的膜。在一個實施方式中，薄膜安裝在離孔構件預定距離處並覆蓋在孔構件上形成的圖案開口(即孔)，使得可能落在孔構件上的任何顆粒汙染物將會落在薄膜上。薄膜保持顆粒汙染物在最終能量場的焦點外，從而防止顆粒汙染物在處理的基板上成像。
【專利說明】先進退火工藝中減少顆粒的設備和方法

【技術領域】
[0001] 在此敘述的實施方式涉及熱處理的設備和方法。更具體地，在此敘述的方法涉及 使用薄膜（pellicle)以減少孔（aperture)構件汙染物的雷射熱處理半導體基板。

【背景技術】
[0002] 熱處理在半導體工業中經常實施。半導體基板在許多轉換（transformation)情 況下經受熱處理，這些轉換包括柵源極、漏極和溝道結構的摻雜、活化和退火，矽化、結晶 化、氧化和類似者。在過去幾年中，熱處理技術已由簡單的爐烘烤進展到各種形式的日益快 速的熱處理，諸如RTP、尖峰（spike)退火和雷射退火。
[0003] 傳統的雷射退火工藝使用雷射發射器，所述雷射發射器可為具有光學器件 (optic)的半導體或固態雷射器，所述光學器件可將雷射束聚焦、散焦或以各種方式成像為 所需形狀。一般方法為將所述雷射束成像為線形或薄矩形圖像。雷射束被配置成穿過孔構 件並遍及基板掃描（或基板移動至雷射束下面）以一次處理基板的一個場直到處理所述基 板的整個表面。孔構件通常為有預定特徵的幾何圖案的玻璃板，所述特徵幾何圖案阻擋激 光束穿過所述孔構件。雷射束在基板上成像且只處理與孔構件的未阻擋區域對應的區域。
[0004] 這種方法的問題在於，孔構件對在工藝期間可能落在孔構件上的顆粒汙染物非常 敏感，造成顆粒在基板上成像。一些雷射束可被這些顆粒汙染物反射而未傳送至基板。
[0005] 因此，需要改良的設備和方法，用於以高圖像精密度熱處理半導體基板而不受在 工藝期間可能落在孔構件上的不想要的顆粒影響。


【發明內容】

[0006] 本發明的實施方式大體涉及使用薄膜以除去孔構件的汙染物的雷射熱處理半導 體基板。孔構件被設置在能量源（諸如多個雷射）與待處理的基板之間。薄膜可為對選定 形式的能量（諸如具有選定波長的光或雷射輻射）實質上透明的材料薄片或膜。在各種實 施方式中，薄膜安裝在離孔構件預定距離處並覆蓋在孔構件上形成的圖案開口（即孔），使 得可能落在孔構件上的任何顆粒汙染物將落在薄膜上。薄膜保持顆粒汙染物在最終能量場 的焦點外，從而防止顆粒汙染物在處理的基板上成像。
[0007] 在一個實施方式中，提供一種處理基板的方法。所述方法一般包括提供塗布能 量阻擋層的透明板，其中所述透明板具有設置在離所述透明板前側預定距離處的透明片 (transparent sheet)，將所述基板表面暴露於穿過所述透明板和透明片的多個電磁能脈 衝。所述透明片被配置成完全覆蓋圖案開口並防止顆粒汙染物在所述基板表面上成像。
[0008] 在另一實施方式中，提供一種處理基板的系統。所述系統一般包括可操作以產生 電磁能脈衝的電磁能量源，調整電磁能脈衝的空間能量分布的均勻器（homogenizer)，具有 設置在離孔構件前側預定距離處的透明片的孔構件，其中所述孔構件塗布有具有圖案開口 的能量阻擋層以便讓電磁能脈衝穿過，以及接收並在所述基板表面的所需區域投射均勻量 的電磁能的成像模塊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 可參照實施方式（一些實施方式描繪於附圖中）來詳細理解本發明的上述特徵以 及上面簡要概述的有關本發明更特定的描述。然而，應注意附圖只描繪本發明的典型實施 方式，因此不應將這些附圖視為限制本發明的範圍，因為本發明可允許其他等效的實施方 式。
[0010] 圖1描繪可用於實施本發明的一個本發明的實施方式的等角視圖。
[0011] 圖2描繪用於雷射處理基板的系統200的概念圖。
[0012] 圖3A-3C描繪各種實例，在實例中調整由能量源輸送至退火區的能量脈衝的各種 特性成為時間的函數，以達到改良的熱對比和退火處理結果。
[0013] 圖4A描繪根據本發明的一個實施方式的孔構件的示意性側視圖。
[0014] 圖4B描繪根據本發明的另一個實施方式的孔構件的示意性側視圖。
[0015] 圖5為描繪根據本發明的一個實施方式的雷射處理基板的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0016] 圖1描繪可用於實施本發明的一個本發明的實施方式的等角視圖。使能量源20 適合將一定量的能量投射在基板10的限定區（defined region)或退火區12,以便優先退 火在退火區12內的某些所需的區。在圖1所示的實施方式中，只有所述基板的一個或更多 個限定區（諸如退火區12)在任何給定時間被暴露於來自能量源20的輻射。在本發明的 一個方面中，基板10的單一區域被依次暴露於所需量的從能量源20輸送的能量，以使基板 的所需區優先退火。在一個實例中，通過相對於電磁輻射源的輸出移動基板（例如，傳統的 X-Y工作檯（stage)，精密工作檯）和/或相對於基板移動輻射源的輸出，使基板表面的區 域一個接一個被暴露。通常，一個或更多個傳統的電致動器17(例如，線性電動機、導螺杆 (lead screw)和伺服電動機（servo motor))用於控制基板10的移動和位置，所述電致動 器17可為分離的精密工作檯（未示出）的一部分。在另一實例中，基板10的完整表面皆 同時依次暴露（例如，所有退火區12依次暴露）。
[0017] 在圖1所示的實施方式中，對退火區12和輸送至其上的輻射的大小進行調整以與 晶片（die)13(例如，圖1中所示的40個"晶片"）或在基板表面上形成的半導體裝置（例 如，存儲晶片）的大小匹配。在一個實例中，退火區12的邊界對準（aligned)且被調整大 小以符合在界定每一晶片13的邊界的"切口（kerf)"線或"劃（scribe)"線10A之內。在 進行退火工藝之前，使用通常在基板表面可見的對準記號及其他傳統技術將基板與能量源 20的輸出對準，使得退火區12可適當地與晶片13對準。依次放置退火區12,使得它們只 在晶片13之間自然存在的未使用的空間/邊界（諸如劃線或切口線）中重疊，減少在基板 上形成這些裝置的區域內重疊能量的需要，從而減少在重疊退火區之間處理結果的變化。 因此，因為在依次放置的退火區12之間的輸送能量的任何重疊可被減至最小，可將為了處 理基板的臨界區（critical region)而對於由能量源20輸送的能量暴露的變化量所導致 的工藝變化量減至最小。在一個實例中，每一依次放置的退火區12為大小為約22_乘約 33mm(例如，面積為726平方毫米（mm 2))的矩形區。每一在所述基板表面形成的依次放置 的退火區12的面積可在約4mm2 (例如，2_X2mm)和約1000mm2 (例如，25_X40mm)之間。 預期退火區12的大小可依據處理計劃的需要而調整。
[0018] 通常使能量源20適合輸送電磁能至基板表面優先退火的某些所需區。電磁能的 典型來源包括但不限於光學輻射源（例如，雷射或閃光燈）、電子束源、離子束源和/或微波 能量源。基板10可暴露於來自雷射的多個能量脈衝，所述雷射可發出在一個或更多個適當 波長下的輻射達所需時間。來自能量源20的多個能量脈衝被調整以使得輸送遍及退火區 12的能量的量和/或所述脈衝期間輸送能量的量最佳化，以免熔化或接近熔化這些區或已 沉積在基板表面上的特定層。以這種方式，每一脈衝完成一個微退火循環，所述循環導致例 如靠近無序退火區底部的有序晶體的一些晶格平面的外延生長。或者，多個能量脈衝可被 配置成熔化這些區或沉積在所述基板表面上的特定層。
[0019] 可調整能量源20的波長，使得很大一部分輻射被設置在基板10上的層吸收。對 於在含矽層上進行的退火工藝，輻射的波長可小於例如約800nm，且可在深紫外線（UV)、紅 外線（IR)或其他所需波長下輸送。在一個實施方式中，能量源20為強光源（諸如雷射）， 使能量源適合在約500nm和約11微米之間的波長下輸送輻射。在另一實施方式中，能量源 20可為特徵為多個輻射發射燈（諸如氙、氬或氪放電燈）的閃光燈或滷鎢燈。在這種情況 中，可使用快門（shutter)管理脈衝。在所有情況中，用於所述退火工藝的能量脈衝一般在 相對較短的時間內發生，諸如在約1納秒至約10毫秒的數量級，將於下文中詳細討論。
[0020] 在某些實施方式中，在熱處理期間通過使基板10的表面與熱交換裝置15的基板 支撐表面16熱接觸來控制基板溫度為理想的。一般使熱交換裝置15適於在退火工藝之前 或退火工藝期間加熱和/或冷卻所述基板。在一個實例中，熱交換裝置15含有電阻加熱元 件15A和溫度控制器15C (溫度控制器15C與控制器21通信），二者適於加熱設置在基板 支撐表面16上的基板。熱交換裝置15亦可含有一個或更多個流體溝道15B和低溫冷卻裝 置（cryogenic chiller) 15D，二者適於冷卻設置在基板支撐表面16上的基板。在一個方面 中，使與控制器21通信的傳統低溫冷卻裝置1?適於通過一個或更多個流體溝道15B輸送 冷卻流體。
[0021] 控制器21-般設計成便於在此敘述的熱處理技術的控制和自動化，且通常可包 括中央處理單元（CPU)(未示出）、存儲器（未示出）和支持電路（或I/O)(未示出）。CPU 可為用於控制各種工藝和硬體（例如傳統的電磁輻射檢測器、電動機、雷射硬體）和監控工 藝（例如，基板溫度、基板支撐溫度、來自脈衝雷射的能量的量、檢測器信號）的工業設定中 的任何形式的計算機處理器之一。存儲器（未示出）連接至所述CPU且可為一個或更多個 便於得到的存儲器，諸如隨機存取存儲器（RAM)、只讀存儲器（ROM)、軟盤、硬碟或任何其他 形式的數字存儲器（本地或遠程）。軟體指令和數據可被編碼並存儲在存儲器內，用於指示 CPU。支持電路（未示出）亦以傳統方式連接至CPU，用於支持處理器。支持電路可包括傳 統的高速緩衝存儲器（cache)、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統和類似者。可由控 制器讀取的程序（或電腦指令）確定可在基板上執行哪些任務。優選地，程序為可由控制 器讀取的軟體且包括編碼以監測並控制基板位置、在每一電磁脈衝中輸送能量的量、一個 或更多個電磁脈衝的時序、對每一脈衝作為時間的函數的強度和波長、基板各區的溫度和 上述各者的任何組合。
[0022] 圖2為雷射處理基板的系統200的概念圖。系統200 -般包括能量模塊202,所述 能量模塊202具有產生多個脈衝雷射脈衝的一個或更多個能量源（諸如上面參照圖1所述 的能量源20);脈衝控制模塊204,所述脈衝控制模塊204將單脈衝雷射脈衝結合為結合脈 衝激光脈衝並且控制結合脈衝雷射脈衝的強度、頻率特性和極化特性；脈衝成形模塊206， 所述脈衝成形模塊206調整結合脈衝雷射脈衝的脈衝的時間分布（temporal profile);均 勻器208,所述均勻器208調整脈衝的空間能量分布、使結合脈衝雷射脈衝重疊成為單一均 勻能量場；孔構件216,所述孔構件216從能量場移除殘留的邊緣非均一性；以及成像模塊 218,所述成像模塊218從孔構件216接收成形、平滑且截斷的（truncated)能量場並使激 光能量場與設置在基板支撐件210上的基板230精確對準而投射能量場。控制器212 (諸 如上面參照圖1所述的控制器21)耦接至能量模塊202以控制雷射脈衝的產生，控制器212 耦接至脈衝控制模塊204以控制脈衝特性，並且控制器212耦接至基板支撐件210以控制 基板相對於能量場的移動。封圍件（enclosure) 214通常包圍系統200的操作部件。
[0023] 預期系統200可包括被配置成對能量源20產生的能量對焦、極化、去極化、過濾 或調整一致性的其他光學組件，諸如透鏡、濾波器（filter)、反射鏡（mirror)和類似者，目 的是輸送均勻列（column)的能量至圖1中所示的退火區12。系統200的實例進一步詳細 披露於2011年7月29日提出的美國專利申請序號第13/194,522號，題目為"新型熱處理 設備（NOVEL THERMAL PROCESSING APPARATUS)"，通過引用將所述美國申請整體結合在此。 可與系統200結合使用的適當的光學組件的實例進一步詳細披露於2007年7月31日提出 的美國專利申請序號第11/888, 433號，題目為"改良光束成形和光束均勻化的設備和方法 (APPARATUS AND METHOD OF MP0RVING BEAM SHAPING AND BEAM HOMOGENIZATION)"，通過 引用將所述美國申請整體結合在此。
[0024] 雷射可以是能形成高功率雷射輻射的短脈衝（例如持續時間小於約500納秒）的 上述任何形式的雷射。這些雷射可被配置成在單波長下或同時在雙波長下發光，或可被配 置成提供可調的波長的輸出。通常，使用具有超過500個空間模式且M 2大於約30的高模態 雷射。常使用固態雷射器諸如Nd:YAG、Nd:玻璃、鈦-藍寶石或其他稀土摻雜晶體雷射器， 但可根據應用使用氣體雷射器諸如準分子雷射器（例如XeCl 2、ArF或KrF雷射器）。為實 現脈衝雷射，可通過例如q開關（被動或主動）、增益開關或鎖模（mode locking)來開關激 光。在一個實例中，使用開關（未不出）提供脈衝雷射。開關可為可在1微秒（μ sec)或 更短的時間內開或關的高速快門，或可為光學開關，諸如在受臨閾強度的光照射時在小於1 微秒之內變清澈（clear)的不透明晶體。在一些實施方式中，所述光學開關可被配置成在 小於1納秒的時間內改變狀態。所述光學開關通過中斷朝向基板的連續的電磁能量束來產 生脈衝。若需要，亦可在接近雷射輸出使用普克爾斯盒（Pockels cell)以通過中斷由雷射 發射的光束形成脈衝。
[0025] 通常，脈衝雷射處理可使用的雷射能產生雷射輻射脈衝，所述雷射輻射脈衝能量 含量在約lOOmJ/cm 2和約50J/cm2之間，諸如約lj/cm2至約15J/cm2,例如約lOJ/cm 2,且持續 時間在約1納秒和約500納秒之間，諸如約5納秒和約50納秒之間，例如約10納秒。可施 加多個這類脈衝至基板的每一部分，持續時間在約500納秒和約1毫秒之間，諸如約1微秒 和約500微秒之間，例如約100微秒，以便讓熱能在下一脈衝到達前完全散布於整個基板。 能量場通常覆蓋約0. lcm2和約10. 0cm2之間的區域，例如約6cm2,產生每一脈衝約0. 2MW和 約10GW之間的功率輸送。在大部分應用中，每一脈衝輸送的功率將在約10MW和約500MW之 間。輸送的功率密度通常在約2MW/cm 2和約lGW/cm2之間，諸如約5MW/cm2和約100MW/cm2 之間，例如約lOMW/cm2。每一脈衝中施加的能量場的強度的空間標準偏差不超過平均強度 的約4%，諸如小於約3. 5%，例如小於約3. 0%。
[0026] 雷射可具有約200nm和約2000nm之間的波長，諸如約490nm和約1100nm之間，例 如約532nm。可使用具有多個雷射的能量源20 (所述多個雷射發出易於被將要退火的基板 吸收的輻射），來完成退火基板最需要的高功率和均勻能量場的輸送。在一個實施方式中， 雷射為q開關倍頻Nd:YAG雷射。在能量模塊202中，這些雷射皆可在相同波長下操作，或 一個或更多個雷射可在與其他雷射不同的波長下操作。在一個方面中，以多個倍頻Nd:YAG 雷射為基礎，使用波長為約532nm的雷射輻射。可放大雷射已產生所需的功率水平。預期 用於退火工藝中所需的波長和脈衝分布可由根據基板的材料性質的雷射退火工藝的光學 和熱學模型為基礎確定。
[0027] 圖3A-3C描繪各種實施方式，在實施方式中由能量源20輸送至退火區12 (圖1) 的能量脈衝的各種特性作為時間的函數被調整，以達到改良的熱對比和退火處理結果。在 一個實施方式中，期望改變作為時間的函數的雷射脈衝形狀和/或改變輸送能量的波長， 以增強至想要熔化的基板區的熱輸入並使至其他區的熱輸入減至最小。在一個方面中，亦 期望改變輸送至基板的能量。
[0028] 圖3A以圖形描繪形狀為梯型的電磁輻射脈衝（例如脈衝301)。在此情況中，在 脈衝301的兩個不同區段（例如脈衝302和304)中，輸送能量為隨時間變化的函數。當圖 3A描繪脈衝301的分布或形狀時，其中能量對時間以線性方式變化，並不意在限制本發明 的範圍，因為在脈衝中輸送能量的時間變化可具有例如二次（degree)、三次或四次形狀曲 線。在另一方面中，在脈衝中作為時間的函數的輸送能量的分布或形狀可為二階、三階或指 數形曲線。在另一實施方式中，在處理中使用具有不同形狀的脈衝（例如，矩形和三角形調 制脈衝（modulation pulse)、正弦和矩形調製脈衝、矩形、三角形和正弦調製脈衝等）為有 利的，以達到所需的退火結果。
[0029] 在如圖3A中所示的一個實施方式中，調整區段302的斜率、脈衝301的形狀、區段 303的形狀、在功率水平（例如在能量水平Ei的區段303)的時間、區段304的斜率和/或區 段304的形狀，以控制所述退火工藝。應注意，由於考慮到顆粒和處理結果變化性，通常不 期望在處理中引起在退火區內的材料氣化。因此，調整能量的脈衝形狀以快速將退火區溫 度帶至目標溫度而不過度加熱所述區而引起材料氣化為所需的。在一個實施方式中，如圖 3C所示，可調整脈衝301的形狀使得脈衝301具有多個區段（即區段302、303A、303B、303C 和304)，用於快速將退火區帶至目標溫度且之後使所述材料在所述溫度維持一段所需的時 間（例如A)，同時防止在退火區內的材料氣化。時間的長度、區段的形狀和每一脈衝區段 的持續時間可隨尺寸、熔化深度和退火區內所含材料的變化而變化。
[0030] 在一個實施方式中，在不同時間輸送兩個或更多個電磁輻射脈衝至所述基板的一 區，使得在基板表面上各區的溫度易於控制。圖3B以圖形描繪在時間間隔或周期（t)上之 不同距離處輸送兩個脈衝301A和301B，以選擇性加熱基板表面上的某些區的圖形。在此構 造中，通過調整脈衝串（subsequent pulses)之間的周期（t)，可容易地控制在所述基板表 面上的區達到的峰溫度。例如，通過減少脈衝間的周期（t)或頻率，在第一脈衝301A中輸 送的熱在輸送第二脈衝301B前散發的時間較少，這將造成基板中達到的峰溫度比當脈衝 間的周期增加時高。通過以此方式調整周期，可容易地控制能量和溫度。在一個方面中，確 保每一脈衝本身不含足以引起基板達到目標溫度的能量為所需的，但這些脈衝的組合使退 火區12 (圖1)達到目標溫度。這種輸送多個脈衝（諸如兩個或更多個脈衝）的工藝相對 於輸送單一能量脈衝將傾向於減少基板材料所經歷的熱衝擊。
[0031] 圖4A是根據本發明的一個實施方式的孔構件400的示意性側視圖。孔構件400 可用於代替圖2中的孔構件216。孔構件400通常包括塗布能量阻擋層404的透明板402。 能量阻擋層可為不透明的光反射材料，諸如金屬、白色塗料或介質鏡。或者，能量阻擋層可 為高反射塗層。合適的透明板402可包括但不限於玻璃、硼矽玻璃和熔融石英。透明板402 實質上對選定形式的能量（諸如具有選定波長的雷射輻射或光）透明。能量阻擋層404 可通過在板402的前側403上沉積光吸收層或光反射層來形成。隨後使用本領域已知的 蝕刻方法對光吸收層或光反射層進行蝕刻以移除部分光吸收層或光反射層，產生圖案開口 406(亦稱為孔）。在所述工藝期間，來自輻射源（未示出，諸如圖1中所示的能量源20)的 電磁輻射408穿過均勻器（未示出，諸如圖2中所示的均勻器208)，在此處能量被布置成大 致符合基板表面上待退火的區域的圖案（諸如圖1中所示的矩形或方形）。之後電磁輻射 408穿過已移除光吸收層或光反射層的圖案開口 406併到達成像模塊（諸如上面參照圖1 所述的成像模塊218)上。所述成像模塊從孔構件400接收成形、平滑且截斷的能量場並將 所述能量場投射至待退火的基板（未示出）表面上。
[0032] 預期孔構件400的尺寸可變化。此外，圖案開口 406可具有二元（binary)圖案 (即用於在基板上製造集成電路或其他所需裝置特徵結構的圖案）。圖案開口 406可被構 造成根據應用提供可變的孔尺寸。儘管未示出，可提供具有不同孔尺寸的多個孔構件，以允 許改變能量場的大小來退火具有不同尺寸的退火區域。
[0033] 在本發明的一個實施方式中，在透明板402的前側403上形成的圖案開口 406被 稱為薄膜410的保護材料覆蓋。薄膜通常為由有機材料（諸如硝化纖維、乙酸纖維素或氟 碳基聚合物）製成的平坦的透明膜或透明片。選擇薄膜410的材料以使用至少在約200nm 和約2000nm之間（諸如在約400nm和約lOOOnm之間，例如約532nm)延伸的波長範圍內的 入射電磁能。例如，薄膜410可由玻璃、石英或熔融石英形成以提供對電磁能、氣態前驅物 或來自大氣的水分的不利影響的優越的抵抗能力。薄膜410延伸跨越安裝在透明板402的 前側403上的框架412。薄膜410可經由粘著劑或膠帶（未示出）被牢牢固定在框架412 上。框架412可為金屬、金屬合金或塑膠的單壁框架。薄膜410被放置在離透明板402的 前側403的固定距離處。在一個實例中，在薄膜410與透明板402之間的距離D1為約2mm 至約20mm，例如約6mm。薄膜410可具有從約5μηι至約500μηι範圍內的厚度。薄膜410 的薄度（thinness)消除對抗反射塗層的需求並允許將薄膜410水平跨過框架412放置以 覆蓋整個圖案開口 406。用薄膜410覆蓋圖案開口 406並用框架412包圍孔構件400的邊 緣，以確保顆粒和/或其他汙染物不會進入並掉在透明板402的前側403上。這有助於保 持任何顆粒汙染物在最終能量場（即基板表面）的焦點外，使得由於顆粒的陰影造成的最 終能量場強度上的變化減少。因此薄膜410防止顆粒汙染物在基板上成像。之後這些顆粒 汙染物可被移除而無需清潔透明板402的表面。
[0034] 圖4B是根據本發明的另一個實施方式的孔構件430的示意性側視圖。孔構件430 除了在面對輻射源（未示出）的透明板402的背側413上安裝額外的薄膜432和額外的框 架434之外與孔構件400相似，所述背側413即與面對薄膜410的透明板402的前側403 相對。薄膜432可與薄膜410為相同材料和尺寸。孔構件430的邊緣被框架434包圍，確 保顆粒不掉在透明板402的背側413上。薄膜410和薄膜432的組合提供對孔構件430的 防塵保護。
[0035] 孔構件400和430可以任何所需的方式放大或減小穿過孔的光圖像。孔構件可具 有實質上不放大的1:1的放大倍數，或可在約1. 1:1和約5:1之間的倍數（例如約2:1或 約4:1)減小圖像的尺寸。減小尺寸對一些實施方式可為有用的，因為成像的能量場的邊緣 可通過減小尺寸而變尖銳。倍數在約1:1. 1和約1:5之間（例如約1:2)的放大率在一些 實施方式中可為有用的，以通過增加成像能量場的覆蓋面積而提高效率和產量。
[0036] 圖5為描繪根據本發明的一個實施方式雷射處理基板的工藝流程圖500。在此敘 述的流程圖500可結合上面參照圖1、2、3A-3C和4A-4B討論的各種實施方式執行。應注意， 在圖5中描繪的步驟的數目和順序並不意在限制在此敘述的本發明的範圍，因為在不背離 本發明的基本範圍的情況下，可增加、刪除和/或重排一個或更多個步驟。
[0037] 流程圖500由方塊502開始，其中提供具有塗布有對預選範圍的波長不透明或反 射的能量阻擋層的透明板的孔構件。透明板和所述能量阻擋層可為如前面討論的透明板 402和能量阻擋層404。所述能量阻擋層可形成為具有圖案開口（即孔）以使電磁能穿過。 圖案開口可具有用於在基板上製造集成電路或其他所需裝置特徵結構的圖案。圖案開口可 被配置成根據應用提供可變的孔尺寸。
[0038] 在方塊504中，透明膜或透明片延伸跨越安裝在透明板前側上的框架。所述透明 膜或透明片從透明板的前側提高數毫米並覆蓋所述圖案開口。所述透明膜或透明片可為如 前面參照圖4A和圖4B討論的薄膜410,以提供必要的可持續性和對電磁能、氣體前驅物或 來自大氣的水分的不利影響的抵抗能力。所述透明膜或透明片被配置成確保可能落在圖案 開口上的顆粒和/或其他汙染物將會落在透明膜或透明片上，這將保持顆粒汙染物在最終 能量場的焦點外，從而防止顆粒汙染物在基板上成像。
[0039] 在方塊506中，所述基板暴露於穿過透明板、圖案開口和透明膜或透明片的能量 脈衝。預期電磁能脈衝亦可穿過脈衝控制或成形模塊和布置在孔構件的上方或下方的各種 光學部件。所述基板可暴露於多個電磁能脈衝，所述電磁能在一個或更多個適當波長下發 出輻射，且發出的輻射具有如前面討論的所需能量密度和/或脈衝持續時間。電磁能量源 可包括但不限於光輻射源、電子束源、離子束源和/或微波能量源。多個電磁能脈衝如前面 參照圖1和2討論的朝向基板的一部分以退火基板。
[0040] 本發明的一個優點為在孔構件的透明板上形成的圖案開口（即孔）通過放置在離 透明板的前側幾毫米的透明膜或透明片被完全保護。所述透明膜或透明片保持顆粒汙染物 在最終能量場的焦點外，從而防止顆粒汙染物在所述基板上成像。由於所述透明膜或透明 片防止在將要傳輸（transfer)至基板的所述圖案開口的成像平面收集顆粒汙染物，因此 落在透明膜或透明片上的任何顆粒或汙染物對處理的基板的影響將是可以忽略的。
[0041] 儘管前文針對本發明的實施方式，但是在不違背本發明的基本範圍的情況下，可 設計本發明的其他和進一步的實施方式，且本發明的範圍由隨後的要求保護的範圍確定。
【權利要求】
1. 一種處理基板的方法，包括： 提供塗布有能量阻擋層的透明板，其中所述透明板具有設置在離所述透明板的前側預 定距離處的透明片，以防止顆粒汙染物在所述基板的表面上成像；以及 暴露所述基板的表面於穿過所述透明板和所述透明片的多個電磁能脈衝。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述能量阻擋層對在約200nm和約2000nm之間的預 選範圍的波長為不透明或反射的。
3. 如權利要求2所述的方法，其中所述能量阻擋層具有預定的圖案開口，所述圖案開 口被配置成讓所述多個電磁能脈衝穿過。
4. 如權利要求3所述的方法，其中所述透明片被安裝在所述透明板的前側上的框架所 支撐且被配置成完全覆蓋所述圖案開口。
5. 如權利要求1所述的方法，進一步包括： 在離所述透明板的背側的預定距離處提供第二透明片。
6. 如權利要求1所述的方法，其中電磁能的每一脈衝具有高於沉積在所述基板表面上 的層的熔化溫度的能量，或具有小於熔化或接近熔化沉積在所述基板表面上的層的一部分 所需的能量。
7. 如權利要求6所述的方法，其中每一脈衝具有約100mJ/cm2和約50J/cm2的相同能 量，並且每一脈衝以約1納秒和約500納秒之間的持續時間被輸送。
8. 如權利要求1所述的方法，其中所述預定距離在約2mm和約20mm之間。
9. 如權利要求1所述的方法，其中所述透明片的厚度為約5 μ m至約500 μ m。
10. 如權利要求1所述的方法，其中所述透明片包括硝化纖維、乙酸纖維素或氟碳基聚 合物。
11. 如權利要求1所述的方法，其中所述透明片包括玻璃、石英或熔融石英。
12. -種處理基板的系統，所述系統包括： 電磁能量源，所述電磁能量源是可操作的以產生電磁能脈衝； 均勻器，所述均勻器用於調整所述電磁能脈衝的空間能量分布； 孔構件，所述孔構件具有設置在離所述孔構件的前側預定距離處的透明片，所述孔構 件塗布有具有圖案開口的能量阻擋層，以讓所述電磁能脈衝穿過；以及 成像模塊，所述成像模塊用於接收並在所述基板表面的所需區域上投射均勻量的電磁 能。
13. 如權利要求12所述的系統，其中所述能量阻擋層對在約200nm和約2000nm之間的 預選範圍的波長為不透明或反射的。
14. 如權利要求12所述的系統，其中所述透明片被安裝在所述孔構件的前側上的框架 所支撐，且所述預定距離在約2mm和約20mm之間。
15. 如權利要求12所述的系統，進一步包括： 第二透明片，所述第二透明片設置在離所述孔構件的背側預定距離處，其中所述第二 透明片被安裝在所述孔構件的背側上的第二框架所支撐。
【文檔編號】H01L21/324GK104160489SQ201380012265
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年3月22日 優先權日:2012年4月18日
【發明者】阿米科姆·薩德 申請人:應用材料公司