通过启动和光流加热薄板的层的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于至少局部加热薄板的方法和设备，所述薄板包括至少一个待加热的层（２）和至少一个启动区域（４），所述待加热的层（２）将被至少一个主光流脉冲至少局部加热，所述启动区域（４）与所述待加热的层的前表面相比处于相对较深的位置，其中当所述待加热的层（２）的温度在高温范围（ＰＨＴ）内时所述主光流（７）能够加热所述待加热的层（２），启动次要加热装置（９）能够将所述启动区域从低温范围（ＰＢＴ）内的温度加热到所述高温范围（ＰＨＴ）内的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及材料处理的一般
，特别涉及材料(特别是半导体材料，尤其是硅)的薄膜、晶片、薄板或薄片的领域中的材料处理领域。更具体而言，本专利技术涉及通过光流(light flow)对部件进行热处理的领域。
技术介绍
在现有技术中，存在利用光流来实现热处理的知识和方法，其中光流的吸收发生在部件的外表面处和/或外表面附近，较深部分的加热是通过从接收光流的外表面和/或从其附近区域到待处理部件的较深区域的热扩散来实现的。现有技术的这些方法的特点在于所使用的光流被选择为待处理的材料对该光流是自然吸收的，或者通过该光流与部件的材料的直接相互作用，例如通过使用极高的功率水平，使待处理的材料对光流成为吸收性的。当希望能够在几分之一微秒到几十微秒数量级的非常短的时间内加热表面层时， 使用光流被证明是特别有用的。不过，由于加热的厚度通常按照到部件外表面的时间的平方根变化，因此加热部件深处的难度和成本都非常高，并且这种难度和成本随着深度的增加而越来越高。另外，由于在部件中得到的热剖面一般而言在外表面处具有最大值，并且从所述外表面开始在材料中下降，因此必须将表面温度限制在材料在该方法范围内不能超过的最大温度，例如材料的熔化温度、汽化温度或分解温度。这种限制导致中等的光流强度和较长的持续时间，因此导致较高的成本。此外，专利WO 03/075329提出通过穿透前层的光流来加热吸收性的子层 (sub-layer)。在这之后，子层中所产生的热量通过扩散将前层加热到比子层所达到的温度低的温度。专利US 4 234 356描述了一种加热方法，其中在层的表面的方向上发出的第一光束能够使所述表面的温度上升到使其熔化的温度，在与该层相反的表面的方向上发出且具有不被固态的该材料吸收且被液态的该材料吸收的特性的第二光束，使该层已被第一光束熔化的部分保持液态。
技术实现思路
本专利技术的目的是一种用于至少局部加热薄板的方法，所述薄板包括至少一个待加热的层和至少一个启动区域(priming region)，所述待加热的层将被至少一个主光流脉冲至少局部加热，所述启动区域与所述待加热的层的前表面相比处于相对较深的位置，且由不同于所述待加热的层的材料制成。在上述方法中，所述主光流的波长可被选择为，当所述待加热的层的材料的温度处于低温范围(PBT)内时，所述待加热的层的材料对所述流的吸收系数是低的，当所述待加热的层的材料的温度进入大致高于所述低温范围的高温范围(PHT)内时，该吸收系数随着温度急剧增加，所述主光流的特性使得所述主光流无法独自将所述待加热的层的材料从所述低温范围(PBT)内的温度直接加热到所述高温范围(PHT)内的温度。本专利技术的另一目的是一种用于至少局部加热薄板的方法，所述薄板包括至少一个待加热的层和至少一个启动区域，所述待加热的层将被至少一个主光流脉冲至少局部加热到欲达到的温度水平，所述启动区域与所述待加热的层的前表面相比处于相对较深的位置。在上述方法中，所述主光流的波长被选择为，当所述待加热的层的材料的温度处于低温范围(PBT)内时，所述待加热的层的材料对所述流的吸收系数是低的，当所述待加热的层的材料的温度进入大致高于该低温范围的高温范围(PHT)时，所述吸收系数随着温度急剧增加，所述低温范围(PBT)和所述高温范围(PHT)之间的过渡区(TT)低于所述欲达到的温度水平，所述主光流的特性使得所述主光流无法独自将所述待加热的层的材料从所述低温范围(PBT)内的温度直接加热到所述高温范围(PHT)内的温度。根据本专利技术的上述任一方法，可以至少部分通过启动次要加热装置来加热所述薄板的所述启动区域，使得所述启动区域通过热扩散将所述待加热的层邻近或靠近所述启动区域的部分加热到所述高温范围(PHT)内的温度，以使所述部分成为对所述主光流高吸收性的。可以通过所述待加热的层的所述前表面将所述主光流至少局部施加到所述薄板上，使得邻近或靠近所述待加热的层的已成为高吸收性的所述部分产生温度在所述高温范围(PHT)内的吸收热前缘，一旦所述热前缘的温度进入所述高温范围(PHT)内，在朝向所述热前缘的前方的热扩散以及到达所述热前缘的所述光流的热能输入的联合作用下，所述吸收热前缘朝向所述前表面前进。所述主光流的施加的开始可大致对应于所述启动次要加热装置的施加的结束。所述主光流的施加的开始可早于所述启动次要加热装置的施加的结束。所述主光流可被选择为被所述启动区域吸收，通过所述启动次要加热装置以及通过所述主光流来实现所述启动区域的加热。可通过所述待加热的层的所述前表面和/或通过所述薄板的与所述前表面相反的一个表面施加所述启动次要加热装置。所述启动次要加热装置可以是通过热源产生的热流。所述启动次要加热装置可以是粒子流，通过所述粒子在所述启动区域中的减速和 /或停止所产生的能量来加热所述启动区域。所述启动次要加热装置可以是辐射流，通过所述辐射的吸收来加热所述启动区域。所述启动区域可由所述待加热的层的一部分形成。所述启动区域可由邻近或靠近所述待加热的层的子层形成。所述低温范围(PBT)和所述高温范围(PHT)可以被作为温度的函数的吸收系数的表现过渡阈值分隔。作为温度的函数的吸收系数的所述表现过渡阈值可在一温度范围上延伸。所述待加热的层可以是略微掺杂的硅。所述待加热的层可以是半导体材料。所述低温范围(PBT)可基本对应于掺杂不是本征的范围，所述高温范围(PHT)基本对应于掺杂是本征的范围。可以通过激光器产生所述主光流。本专利技术的另一目的是一种用于至少局部加热薄板的设备，所述薄板包括至少一个待加热的层和至少一个启动区域，所述待加热的层将被至少一个主光流脉冲至少局部加热，所述启动区域与所述待加热的层的前表面相比处于相对较深的位置。所述设备可包括所述主光流的发射装置和启动次要加热装置，当所述待加热的层的温度在高温范围(PHT)内时所述主光流的发射装置能够通过吸收来加热所述待加热的层，所述启动次要加热装置能够将所述启动区域从低温范围(PBT)内的温度加热到所述高温范围(PHT)内的温度。附图说明通过研究以非限制性示例的方式描述并在附图中显示的用于对薄板进行热处理的方法和设备，可以更好地理解本专利技术，其中图1表示具有启动区域的薄板的剖面以及用于产生主光流和启动光流的相关设备；图2表示在主流的开始与启动流的结束重合的情况下，作为时间的函数的启动流和主流的强度；图3表示在主流的开始发生在启动流结束之后的情况下，作为时间的函数的启动流和主流的强度；图4表示在主流的开始发生在启动流结束之前的情况下，作为时间的函数的启动流和主流的强度；图5表示薄板的厚度上的温度变化的图示；图6表示启动流和主流的另一种设置；图7显示了启动区域的一种变形；图8显示了启动区域的另一种变形；图9显示了启动区域的另一种变形；图10表示启动流和主流的应用的另一种变形。具体实施例方式图1中表示了包括将被加热到例如温度水平Tsat (图5)的层2以及启动子层4 的薄板1，层2具有前表面3，启动子层4例如由与待加热的层2不同的材料制成，贴靠层2 的后表面5。面向层2的前表面3安装有向所述前表面3发出主光流7的脉冲Pp的主发生器 6。互相关联地选择待加热的层2和主光流7，使其具有下列特性。主光流7的波长使得当所述层2的材料的温度T处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于至少局部加热薄板（１）的方法，所述薄板（１）包括至少一个待加热的层（２）和至少一个启动区域（４），所述待加热的层（２）将被至少一个主光流脉冲至少局部加热，所述启动区域（４）与所述待加热的层的前表面相比处于相对较深的位置，且由不同于所述待加热的层的材料制成，其中，所述主光流（７）的波长被选择为，当所述待加热的层的材料的温度处于低温范围（ＰＢＴ）内时，所述待加热的层（２）的材料对所述流的吸收系数是低的，当所述待加热的层的材料的温度进入大致高于所述低温范围的高温范围（ＰＨＴ）内时，该吸收系数随着温度急剧增加，所述主光流（７）的特性使得所述主光流（７）无法独自将所述待加热的层的材料从所述低温范围（ＰＢＴ）内的温度直接加热到所述高温范围（ＰＨＴ）内的温度；该方法包括下列步骤：至少部分通过启动次要加热装置（９）来加热所述薄板的所述启动区域（４），使得所述启动区域（４）通过热扩散将所述待加热的层（２）邻近或靠近所述启动区域（４）的部分（１０）加热到所述高温范围（ＰＨＴ）内的温度，以使该部分成为对所述主光流（６）是高吸收性的；通过所述待加热的层（２）的所述前表面（３）将所述主光流（６）至少局部施加到所述薄板（１）上，使得邻近或靠近所述待加热的层（２）已成为高吸收性的所述部分（１０）产生温度在所述高温范围（ＰＨＴ）内的吸收热前缘（１１），一旦所述热前缘的温度进入所述高温范围（ＰＨＴ）内，在朝向所述热前缘（１１）的前方的热扩散以及到达所述热前缘的所述主光流（７）的热能输入的联合作用下，所述吸收热前缘（１１）朝向所述前表面（３）前进。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR08574762008年11月4日1.一种用于至少局部加热薄板(1)的方法，所述薄板(1)包括至少一个待加热的层 (2)和至少一个启动区域(4)，所述待加热的层(2)将被至少一个主光流脉冲至少局部加热，所述启动区域(4)与所述待加热的层的前表面相比处于相对较深的位置，且由不同于所述待加热的层的材料制成，其中，所述主光流(7)的波长被选择为，当所述待加热的层的材料的温度处于低温范围(PBT)内时，所述待加热的层(2)的材料对所述流的吸收系数是低的，当所述待加热的层的材料的温度进入大致高于所述低温范围的高温范围(PHT)内时，该吸收系数随着温度急剧增加，所述主光流(7)的特性使得所述主光流(7)无法独自将所述待加热的层的材料从所述低温范围(PBT)内的温度直接加热到所述高温范围(PHT)内的温度；该方法包括下列步骤至少部分通过启动次要加热装置(9)来加热所述薄板的所述启动区域(4)，使得所述启动区域(4)通过热扩散将所述待加热的层(2)邻近或靠近所述启动区域(4)的部分(10) 加热到所述高温范围(PHT)内的温度，以使该部分成为对所述主光流(6)是高吸收性的；通过所述待加热的层(2)的所述前表面(3)将所述主光流(6)至少局部施加到所述薄板(1)上，使得邻近或靠近所述待加热的层(2)已成为高吸收性的所述部分(10)产生温度在所述高温范围(PHT)内的吸收热前缘(11)，一旦所述热前缘的温度进入所述高温范围 (PHT)内，在朝向所述热前缘(11)的前方的热扩散以及到达所述热前缘的所述主光流(7) 的热能输入的联合作用下，所述吸收热前缘(11)朝向所述前表面(3)前进。2.一种用于至少局部加热薄板(1)的方法，所述薄板(1)包括至少一个待加热的层 (2)和至少一个启动区域(4)，所述待加热的层(2)将被至少一个主光流脉冲至少局部加热到欲达到的温度水平，所述启动区域(4)与所述待加热的层的前表面相比处于相对较深的位置，其中，所述主光流(7)的波长被选择为，当该待加热的层的材料的温度处于低温范围 (PBT)内时，所述待加热的层(2)的材料对该流的吸收系数是低的，当所述待加热的层的材料的温度进入大致高于所述低温范围的高温范围(PHT)时，该吸收系数随着温度急剧增力口，所述低温范围(PBT)和所述高温范围(PHT)之间的过渡区(TT)低于所述欲达到的温度水平(Tsat)，所述主光流(7)的特性使得所述主光流(7)无法独自将所述待加热的层的材料从所述低温范围(PBT)内的温度直接加热到所述高温范围(PHT)内的温度；该方法包括下列步骤至少部分通过启动次要加热装置(9)来加热所述薄板的所述启动区域(4)，使得所述启动区域(4)通过热扩散将所述待加热的层(2)邻近或靠近所述启动区域(4)的部分(10) 加热到所述高温范围(PHT)内的温度，以使该部分成为对所述主光流(6)是高吸收性的；通过所述待加热的层(2)的所述前表面(3)将所述主光流(6)至少局部施加到所述薄板(1)上，使得已成为高吸收性的邻近或靠近所述待加...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·布吕尔，
申请(专利权)人：SOITEC绝缘体上硅技术公司，
类型：发明
国别省市：FR