配置辐射源以同时辐照衬底的方法和系统技术方案

一种配置Ｊ个电磁辐射源（Ｊ≥２）以同时辐照衬底的方法。每个源具有发射的辐射的波长和角分布的不同函数。所述衬底包括基层和在所述基层上的Ｉ个叠层（Ｉ≥２）。Ｐ↓［ｊ］表示在每个叠层上来自源ｊ的相同指定源的垂直入射能量通量。为了同时暴露所述Ｉ个叠层至来自所述Ｊ个源的电磁辐射，计算Ｐ↓［ｊ］以便作为｜Ｗ↓［１］－Ｓ↓［１］｜，｜Ｗ↓［２］－Ｓ↓［２］｜，…，｜Ｗ↓［Ｉ］－Ｓ↓［Ｉ］｜的函数的误差Ｅ关于Ｐ↓［ｊ］（ｊ＝１，２…，Ｊ）近似最小化。Ｗ↓［ｉ］和Ｓ↓［ｉ］分别表示经过叠层ｉ（ｉ＝１，２…，Ｉ）透射进入所述衬底的实际和目标能量通量。将所述叠层暴露到来自以所述计算的Ｐ↓［ｊ］（ｊ＝１，２…，Ｊ）为特征的所述源的辐射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及辐照衬底，并且具体而言涉及通过多个辐射源同时辐 照衬底。
技术介绍
在半导体器件制造中^f吏用快速热退火(RTA)加热晶片以改变晶片的 特性，例如激活掺杂剂、修复来自离子注入的损伤、将掺杂剂输运进或者 输运出晶片或者输运到晶片内的其它部位等等。通常通过直接暴露晶片到电磁辐射完成硅晶片的快速热退火。经常在 构图硅晶片上的介质层的多个叠层之后进行退火。当电磁辐射入射到这些 叠层上时，由于在入射辐射的路径中的每个界面处的反射，因此会发生相 长和相消干涉。作为在每个叠层中的每个界面的相长和相消干涉的结果，传输(和吸收)入硅晶片的入射电磁辐射的部分在不同叠层-晶片界面附近 是不同的。因此在这些情况下，晶片区域不被均匀地加热。实现热平衡的 长度(L)可以近似地表示为L~(t*k/cv)1/2，其中k和Cv分别为硅的热导率 和比热，t是保持入射辐射处于恒定功率密度的时间标度(scale)。目前 的热处理采用时间标度低于0.1秒的电磁辐射，结果在比典型的超大规厲 集成(VLSI)芯片尺寸小的长度标度范围内不能实现热平衡。 因此需要改善硅晶片热退火的空间均匀性。
技术实现思路
本专利技术提供一种配置辐射源以同时辐照衬底的方法，所述方法包括以 下步骤指定J个电磁辐射源，其中所述J个源的每个源以其发射的辐射的波长和角分布的不同函数为特征，所述J^2;指定衬底，所述衬底包括基层和在所述基层上的I个叠层，所述1>2， 其中Pj表示在每个叠层上来自源j的相同的垂直入射能量通量以便Pj与源 j对应，j=l,2...，J;指定目标能量通量Sj，其目标为经过每个叠层i透射i^所述村底以 便Si与每个叠层i对应；以及为了同时暴露所述I个叠层至来自所述J个源的电磁辐射，计算每个 Pj以便作为IWrS丄|W2-S2|,…，IW「S!I的函数的误差E关于Pj近似最小化， j=l， 2...， J，其中Wi表示经过叠层i透射i^所述衬底的实际能量通量，本专利技术提供一种通过多个辐射源同时辐照衬底的方法，所述方法包括 以下步骤提供J个电磁辐射源，所述J个源的每个源以其发射的辐射的波长和 角分布的不同函数为特征，所述J^2;提供衬底，所述衬底包括基层和在所述基层上的I个叠层，所述1>2， 其中Pj表示在每个叠层上来自源j的相同的垂直入射能量通量以便Pj与源 j对应，j=l，2...，J;以及在一个曝光步骤中同时暴露所述I个叠层至来自所述J个源的电磁辐 射以便满足第一M和第二M中的至少一个；其中所述第一条件为作为IWr&l, |W2-S2|,…，IWr&l的函数的误差E 关于Pj近似最小化，j=l, 2..., J，其中Si表示目标为经过每个叠层i透射 进入所述衬底的指定的目标能量通量以便Si与每个叠层i对应，i-l， 2 ...，I, 其中Wi表示经过叠层i透射进入所述衬底的实际能量通量，i=l，2其中所述第二条件为与所述衬底的器件#有关的所述衬底上的指定 的设计糾。本专利技术提供一种通过多个辐射源同时辐照衬底的系统，所述衬底包括 基层和在所述基层上的I个叠层，所述系统包括J个电磁辐射源，所述J个源的每个源以其发射的辐射的波长和角分布的不同函数为特征，所述J〉2;以及用于在一个膝光步骤中同时暴露所述I个叠层至来自所述J个源的电 磁辐射以便满足第一条件和第二条件中的至少一个的部件，其中1>2，并 且其中Pj表示在每个叠层上来自源j的相同的垂直入射能量通量以便Pj 与源j对应，j=l，2.，.，J;其中所述第一条件为作为IWrSil， |W2-S2|，…，IWrSzl的函数的误差E 关于Pj近似最小化，j=l， 2...， J,其中Si表示目标为经过每个叠层i透射 进入所述衬底的指定的目标能量通量以便Si与每个叠层i对应，i=l， 2…，I， 其中Wi表示经过叠层i透射进入所述衬底的实际能量通量，i=l，2 ...，I;其中所述第二务ft为与所述衬底的器件参数有关的所述衬底上的指定 的设计条件。本专利技术利于改善硅晶片热退火的空间均匀性。附图说明图1根据本专利技术的实施例，描述了衬底与适合用电磁辐射辐照衬底的 辐射源的正视截面图2根据本专利技术的实施例，描述了电磁辐射源及其角分布；图3才艮据本专利技术的实施例，描述了图l的衬底，其中来自源的辐射以 立体角为特征的角分布入射在衬底的表面上；图4根据本专利技术的实施例，示例了以极角和方位角为特征的图3的立 体角；图5根据本专利技术的实施例，描述了在衬底的顶表面上设置介质膜之后 的图l的衬底；图6根据本专利技术的实施例，是描述了一种配置辐射源以在一个曝光步 骤中用多个辐射通量同时辐照衬底的方法的流程图7根据本专利技术的实施例，是描述了一种在一个曝光步骤中用多个辐 射通量同时辐照衬底的方法的流程图； 图8根据本专利技术的实施例，描述了穿过衬底中的叠层中的层传播的垂 直入射辐射；图9根据本专利技术的实施例，描述了以立体角入射在衬底的叠层上的辐射；图10根据本专利技术的实施例，描述了图9的衬底和辐射以便立体角关于 直角坐标系定义极角和方位角；以及图11根据本专利技术的实施例，示例了用于配置辐射源以同时辐照衬底的 计算机系统，具体实施方式 1.介绍根据本专利技术的实施例，图1描述了具有辐射源21、 22、和23的村底 IO的正视截面图，其中该辐射源21、 22、和23分别地适于用电磁辐射31、 32、和33辐照衬底10。辐射31、 32、和33在衬底10的顶表面19上入射。 衬底10包括基层15和在基层15上并且与其直接机械接触的分层的叠层 11、 12、和13。基层15包括介质材料、半导体材料、金属、合金等。例 如，基层15可以为包括半导体材料(例如掺杂或未掺杂的单晶珪、多晶硅、 锗等)的半导体层(例如半导体晶片)。衬底10以基层15终结。可选地， 可以将基层15设置在叠层11-13与衬底的一个或者多个附加的层之间。叠层11包括半导体材料层IIA。叠层12包括介质层12A和12B。叠 层13包括介质层13A、 13B、和13C。每个介质层12A、 12B、 13A、 13B、 和13C独自地包括介质材料。通常，将多个叠层设置在基层15上并于其直接M接触。每个叠层包 括一个或者多个层。每个叠层的每个层独自地包括介质材料(例如二氧化 硅、氮化硅、氧化铝、高K介质、和低K介质)、半导体材料(例如掺 杂或未掺杂的单晶硅、多晶硅、锗等)、金属(例如钨)、合金(例如硅 化鴒)、或者其组合。因此，每个叠层具有一个或者多个介质层的第一层， 其在基层15上并与其直接解M接触。例如，图1中，介质叠层ll、 12、和13的第一层11A、 12A、和13A分别地处于界面表面14在基层15上并 与其直接机械接触。辐射源21-23的每个辐射源从每个源以任意角分布发射辐射。为示例， 根据本专利技术的实施例，图2描述了电磁辐射的辐射源24-26和它们的角分 布。源24沿所有方向发射辐射24A。源25在限定的立体角范围内发射 辐射25A。源26沿由相对于参考方向8的立体角^2所描述的方向单向地 发射辐射26A。如果源在整个方向的限定范围内发射辐射，发射的辐射在方向的限定 的范围内为各向同性的或者各向异性的。此外，对于辐射的波长入，每个 源可独自地为单色的或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置辐射源以同时辐照衬底的方法，所述方法包括以下步骤：指定Ｊ个电磁辐射源，所述Ｊ个源的每个源以其发射的辐射的波长和角分布的不同函数为特征，所述Ｊ≥２；指定衬底，所述衬底包括基层和在所述基层上的Ｉ个叠层，所述Ｉ≥２，其中Ｐ ↓［ｊ］表示在每个叠层上来自源ｊ的相同的垂直入射能量通量以便Ｐ↓［ｊ］与源ｊ对应，ｊ＝１，２…，Ｊ；指定目标能量通量Ｓ↓［ｉ］，其目标为经过每个叠层ｉ透射进入所述衬底以便Ｓ↓［ｉ］与每个叠层ｉ对应；以及为了同时暴露所述Ｉ个叠 层至来自所述Ｊ个源的电磁辐射，计算每个Ｐ↓［ｊ］以便作为｜Ｗ↓［１］－Ｓ↓［１］｜，｜Ｗ↓［２］－Ｓ↓［２］｜，…，｜Ｗ↓［Ｉ］－Ｓ↓［Ｉ］｜的函数的误差Ｅ关于Ｐ↓［ｊ］近似最小化，ｊ＝１，２…，Ｊ，其中Ｗ↓［ｉ］表示经过叠层ｉ透射进入所述衬底的实际能量通量，ｉ＝１，２…，Ｉ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EJ诺瓦克，BA安德森，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]