本发明的实施方式一般涉及制造半导体器件的方法。更具体地，本发明的实施方式针对热处理基板。
背景技术：
：半导体器件持续缩小以符合未来性能需求。为了实现持续的缩小，掺杂源极和漏极接面的工程必须聚焦于非常小的晶格内的单原子的放置及移动。例如，一些未来器件的设计方案考虑包括少于100原子的通道区域。为了这些严格需求，需要在几个原子半径内控制掺杂原子(dopantatoms)的放置。掺杂原子的放置现通过在硅基板的源极及漏极区域植入掺杂物，接着退火基板的处理工艺来控制。可使用掺杂物以增强硅基材中的导电性、诱导对晶体结构的损坏、或控制层间的扩散。可使用原子如硼(B)、磷(P)、砷(As)、钴(Co)、铟(In)、及锑(Sb)以增强传导性。可使用硅(Si)、锗(Ge)、及氩(Ar)以诱导晶体损坏。为了控制扩散，通常使用碳(C)、氟(F)、及氮(N)。在退火期间，基板通常地被加热至高温，使得多种化学及物理反应可在基板中界定的多个IC器件中发生。退火在先前为无定形的基板区域重新产生更好的晶体结构，且通过将其原子并入基板的晶格而“活化”掺杂物。排序晶格及活化掺杂物减低所掺杂区域的电阻性。热处理(例如退火)涉及在短时间中引导相对大量的热量至基板上，且此后快速冷却基板以终止所述热处理。在一段时间内被广泛使用的热处理范例包含快速热处理(RTP)及脉冲(尖峰)退火。在脉冲列退火处理工艺中，在一系列的顺序能量脉冲中输送能量，以允许掺杂物的受控扩散和在半导体器件的期望区域内在短距离上从基板上去除损坏。在一个范例中，短距离为约一个晶面和十个晶面之间。在这个范例中，单一脉冲期间输送的能量总量仅足以提供平均扩散深度，所述平均扩散深度仅为单一晶面的一部分，因而退火处理需要多个脉冲以达到所需的掺杂物扩散或晶格损坏修正。因而，各脉冲可被称作在基板的一部分内完成的完整的微退火处理。在另一范例中，顺序脉冲的数量可在约30和约100000脉冲之间变化，每个脉冲具有约1纳秒(nsec)至约10毫秒(msec)的持续时间。在其他范例中，各脉冲的持续时间可低于10msec，例如为约1msec和约10msec之间，或为约1nsec和约10微秒(μsec)之间。在一些范例中，各脉冲的持续时间可为约1nsec和约10nsec之间，例如约1nsec。每个微退火处理特征在于加热基板的一部分至退火温度并持续一段时间，接着允许退火能量在基板内完全消耗。所给予的能量激发退火区域内的原子移动，所述退火区域随后在能量消耗后冻结。在退火区域下方紧接的区域实质为纯有序的晶体。当来自脉冲的能量传递穿过基板，最靠近有序区域的间隙原子(掺杂物或硅)被推进晶格位置。非有序进入相邻紧接晶格位置的其他原子朝向无序区域向上扩散且远离有序区域以寻找最接近可用晶格位置来占据。此外，掺杂原子由接近基板表面的高浓度地区扩散至更深入基板的较低浓度地区。各连续的脉冲从退火区域下方的有序区域向基板表面向上生长有序区域，且使掺杂物浓度分布平滑化。这个处理工艺可参考外延晶体生长，因为所述处理工艺使用完成从几个至十个晶面的退火的各脉冲能量来一层一层的进行。技术实现要素：在多种实施方式中，用于热处理基板的装置可包括：脉冲电磁能量源。所述源能以至少100Hz的频率发出脉冲。所述装置也可包含可移动基板支撑件。所述装置也可包含设置在所述电磁能量源及所述可移动基板支撑件之间的光学系统。所述光学系统可包含将这些电磁能量的脉冲塑形成矩形分布的部件。所述装置可包含控制器，所述控制器可命令所述电磁能量源以选定的脉冲频率产生电磁能量脉冲。所述控制器也可命令所述可移动基板支撑件以选定的速度在平行于所述矩形分布的选定的边缘的方向上进行扫描，使得沿着平行于所述选定的边缘的直线上的每个点接收预定数量的电磁能量脉冲。根据多种实施方式，处理基板上具有多个晶片的基板的方法，可包含：穿过脉冲激光源的光学路径扫描所述基板。所述方法也可包含：输送多个激光脉冲至所述基板，使得所述多个激光脉冲的第一脉冲的照明面积与所述多个激光脉冲的第二脉冲的照明面积重叠，其中所述多个激光脉冲的每个脉冲具有小于约100nsec的持续时间，且基板上所述多个晶片上的每个位置接收每脉冲至少约250mJ/cm2的照明能量。根据多种实施方式，用于热处理在基板上包含多个晶片的基板的装置可包含：脉冲电磁能量源，所述脉冲电磁能量源以至少1000Hz的频率发出脉冲。所述装置也可包含可移动基板支撑件。所述装置也可包含设置在所述电磁能量源及所述可移动基板支撑件之间的光学系统。所述光学系统包含将这些电磁能量的脉冲塑形成矩形分布的部件。所述装置也包含控制器，所述控制器经构造以命令所述电磁能量源以选定的脉冲频率产生电磁能量脉冲。所述控制器也经构造以同时命令所述可移动基板支撑件以选定的速度在平行于所述矩形分布的选定的边缘的方向上进行扫描，使得沿着平行于所述选定的边缘的直线上的多个晶片上的每个点接收预定数量的电磁能量脉冲。附图说明图1为根据一个实施方式的热处理装置的示意图。图2A为说明本发明的基板被放置于电磁能量脉冲下方的第一位置的一个实施方式的等角视图。图2B为说明本发明的基板被放置于电磁能量脉冲下方的第二位置的一个实施方式的等角视图。图2C为说明本发明的基板被放置于电磁能量脉冲下方的第三位置的一个实施方式的等角视图。图2D为说明本发明的基板被放置于电磁能量脉冲下方的第四位置的一个实施方式的等角视图。图3A为在基板上第一位置中安置有电磁能量脉冲的基板的俯视视图。图3B为在基板上第二位置中安置有电磁能量脉冲的基板的俯视视图。图3C为在基板上第三位置中安置有电磁能量脉冲的基板的俯视视图。图3D为在基板上第四位置中安置有电磁能量脉冲的基板的俯视视图。图3E为在基板上第五位置中安置有电磁能量脉冲的基板的俯视视图。图4为说明用于电磁能量脉冲以达到所需桌面速度的示例配置的表格。图5为用于热处理基板的方法的框图。具体实施方式一般而言，本文使用的用词“基板”意指可由以下材料形成的物体：具有一些自然导电能力的任何材料、或可经修改以提供导电能力的材料。典型的基板材料包含(但不限于)：半导体(例如硅(Si)及锗(Ge))，以及呈现半导体特性的其他化合物。这些半导体化合物一般包含III-V族和II-VI族化合物。具有代表性的III-V族半导体化合物包含(但不限于)：砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、及氮化镓(GaN)。一般而言，用词“半导体基板”包含块状半导体基板以及具有设置在基板上的沉积层的基板。为此目的，在一些半导体基板中的由本发明的方法处理的沉积层通过同质外延(homoepitaxial)(例如，在硅上沉积硅)或异质外延(heteroepitaxial)(例如在硅上沉积GaAs)生长而形成。例如，本发明的方法可使用由异质外延方法形成的砷化镓及氮化镓基板。相似地，也可应用发明的方法在相对薄的晶体硅层上形成集成器件，例如薄膜晶体管(TFT)，所述晶体硅层形成在绝缘基板(例如，硅上绝缘体[SOI]基板)上。此外，可使用所述方法以制造光伏器件，例如太阳能电池。这些器件可包括导电层、半导体层、或绝缘材料层，且可使用多种材料移除工艺来图案化。传导材料一般包括金属。绝缘材料一般可包含金属氧化物或半导体、或掺杂半导体的材料。图1为用于基板的激光处理的系统100的平面视图。系统100包括：能量输入模块102、脉冲控制模块104、脉冲塑形模块106、均化器108、孔构件116、及对齐模块118，能量输入模块102具有多个脉冲激光源以产生多个脉冲激光脉冲，脉冲控制模块104可包含一个或多个脉冲控制器105以将单个脉冲激光脉冲组合成为组合脉冲激光脉冲，且控制这些组合脉冲激光脉冲的强度、频率特性、和极性特性，脉冲塑形模块106可包含一个或多个脉冲塑形器107以调整这些组合脉冲激光脉冲的脉冲的时间分布，均化器108调整脉冲的空间能量分布，将这些组合脉冲激光脉冲重叠成为单一均匀能量场，孔构件116从能量场去除剩余的边缘不均匀性，对齐模块118允许带有设置在基板支撑件110上的基板的激光能量场的精确对齐。控制器112与能量模块102耦合以控制激光脉冲的产生，并与脉冲控制模块104耦合以控制脉冲特性，还与基板支撑件110耦合以控制基板相对于能量场的移动。外壳114典型地封闭系统100的操作部件。激光可为能够形成高能激光辐射的短脉冲(例如，持续时间小于约100nsec)的任何种类的激光。典型地，使用具有超过500个空间模式的M2(激光束质量因子)大于约30的高模态激光。固态激光，例如：Nd:钇铝石榴石、Nd:玻璃、钛蓝宝石、或其他掺杂稀土的晶体激光被频繁地使用，但也可使用气体激光，例如：准分子激光，如XeCl2、ArF或KrF激光。可开关激光，例如通过q-开关(被动或主动)、增益开关、或模式锁定。也可使用普克尔盒(Pockelscell)接近激光的输出以通过中断激光所发射的光束而形成脉冲。一般而言，可使用于脉冲激光处理的激光能够产生在约1nsec和约100μsec之间的持续时间内具有约100兆焦耳(mJ)和约10焦耳(J)之间的能量含量的激光辐射脉冲。这些激光可具有约200nm和约2000nm之间的波长，例如在约400nm和约1000nm之间，例如为约532nm。在一个实施方式中，这些激光为q开关倍频Nd:钇铝石榴石激光。所有这些激光可在相同波长下操作，或这些激光中的一个或多个可在与能量模块102中的其他激光不同的波长下操作。可放大这些激光以产生期望的功率水平。在多数案例中，放大介质与激光介质相同或相似。每个单独的激光脉冲通常被自我放大，但在一些实施方式中，可在组合后放大所有激光脉冲。输送至基板的典型激光脉冲为多个激光脉冲的组合。多个脉冲在受控时间并且以彼此受控的相互关系而产生，使得在组合时，激光辐射的单一脉冲造成具有受控的时间及空间能量分布，并带有受控的能量上升、持续时间、及衰减，及受控的能量非均匀性的空间分布。控制器112可具有脉冲产生器，例如耦合至电压源的电子计时器，所述电压源耦合至每一个激光，例如每一个激光的每一个开关，以控制来自每一个激光的脉冲产生。图2A说明本发明的一个实施方式的等角视图，其中能量源220适于将能量总量投射在基板202的界定区域(或退火区域222)上，以退火基板202的期望区域。在一个范例中，通过相对于电磁能量源220的输出平移台座240(即基板支撑件)上的基板202(例如，传统X/Y台座、精确台座)，及/或相对于基板202平移辐射源220的输出，从而在电磁能量(即辐射)源220下方移动基板202。典型地，使用可为分开的精确台座的一部分(图未示)的一个或多个传统电动致动器(例如线性马达、导螺杆(leadscrew)及伺服马达(servomotor))以控制基板202的移动及位置。可用于支撑及放置基板202的传统精确台座可由加州RohnertPark的ParkerHannifin公司(ParkerHannifinCorporation,ofRohnertPark,Calif)购得。在一个构想中，退火区域222及被输送至退火区域222的辐射被调整大小以符合晶片204(例如，图2A～2D中表示了40个晶片204)的第一维度、或形成于基板202表面上的半导体器件(例如存储器芯片)。在一个构想中，退火区域222的第一维度被对齐且调整大小以配合界定出基板上每个晶片204的边界的“切口”线或“划”线206。例如，切口206之间的维度(箭头244的方向)可为25mm或33mm，所以退火区域222的第一维度可分别为25mm或33mm。退火区域222的第二维度(箭头242的方向)可比第一维度小。例如，第二维度可大约为250μm。在一个实施方式中，在实施退火处理前，基板202使用典型地在基板202的表面上找到的对齐记号及其他传统技术与能量源220的输出对齐，使得退火区域222可准确地与基板202上的晶片204对齐。如图2A～2D所示，可移动台(table)240，例如为了在箭头242的方向上扫描而将基板202在退火区域222下方移动，使得一行(或一列)晶片204通过退火区域222下方。例如，基板202具有八列210a～210h，且图2A～2D说明了列210d的一部分通过退火区域222下方。台240可在箭头244方向上移动以在晶片204的列210a～210h之间移动。当电磁能量源220以第一频率输送电磁能量脉冲至退火区域222，台240能以第二速率移动，使得在一列或一行中的晶片204上的每一点接收预定数量的电磁脉冲。在多种实施方式中，电磁能量源220及台240可连接至控制器230，控制器230命令并协调来自电磁能量源220的能量脉冲及台240的移动。在多种实施方式中，可通过一个或多个专用控制器分别控制电磁能量源220及台240，且控制器230协调电磁能量脉冲及台240的移动。如图2A所示，能以退火区域222不会冲击到基板202的方式放置台240来开始退火处理。在多种实施方式中，能以退火区域222冲击到不包含晶片204的基板202的一部分来开始退火处理。图2A说明退火区域222冲击到台240且与晶片204的列210d对齐。如上述讨论和下述更多的细节，电磁能量源220可以第一频率发出电磁能量脉冲至退火区域222上，例如每秒10000次(10000Hz)。如图第2B～2D所示，当电磁能量源220发出电磁能量脉冲，台240可在箭头242方向上移动基板202，使得退火区域222通过晶片的列210d中的每一点，且列210d中的每一点接收预定数量的电磁能量脉冲。图3A～3E说明图2A～2D所示的基板202的一部分的俯视视图。所表示的基板202的部分包含六个晶片204的部分及晶片204之间的切口206。切口206可界定出宽度W1(针对沿着第一方向的切口)及宽度W2(针对沿着垂直于第一方向的第二方向的切口)。宽度W1及W2可相同或不同。退火区域222冲击到基板202。退火区域222可具有实质为矩形的分布。退火区域222包含可与切口206之间的距离实质相等的第一维度D1。例如，如图第3A～3E所示的第一维度D1与切口206的中线(由虚线207表示)之间的距离大约相等。例如，对某些基板202而言，晶片204的相对两侧上的切口206的中线207之间的距离可为25mm。对这些基板而言，维度D1可为大约25mm。作为另一个范例，对某些基板202而言，晶片204的相对两侧上的切口206的中线207之间的距离可为33mm。对这些基板而言，维度D1可为大约33mm。如下面更多的细节描述，退火区域222的第二维度D2可依据电磁能量源220的脉冲频率、箭头242方向上的台240移动速率、及期望冲击到基板202的任何点(例如图3A～3E中的点P)的脉冲数量。在多种实施方式中，第二维度D2可为大约250纳米(nm)。如上述讨论，退火区域222可包含实质(接近)矩形的分布。电磁能量源220可包含光学系统，所述光学系统可将电磁能量塑形而具有接近矩形的分布。例如，退火区域222可具有圆角224而非直角。然而，如果圆角224位于切口206中，这些圆角224不会影响晶片204上退火区域222中的电磁能量的均匀性。相似地，退火区域222可不具有尖锐的边缘。否则，来自电磁能量源220的小量的电磁能量可能在环绕退火区域222的小区域内下降。然而，在对基板202加热中任何的增加相对于基板中的热所引发的传导加热而言是最小的，引发传导加热的基板中的热由在退火区域222中从退火区域222向外扩散的冲击电磁能量产生。因此，可忽略退火区域222的边缘外侧的这些外来的电磁能量。图3A～3E所示，可在箭头242方向上以预定速率扫描(即移动)台240及基板202，使得任何点(例如点P)接收预定数量的电磁能量脉冲。如果台240及基板202以恒定速度移动，则在电磁能量脉冲期间退火区域222可“抹”过基板202。在脉冲开始时，退火区域可位于如实线区域222所示之处。在脉冲结束时(例如75纳秒后)，基板202在箭头242方向上移动，使得退火区域可位于如虚线区域222’所示之处。然而，脉冲一般足够短使得所述“抹”的动作可以很小，且当基板202通过退火区域222下方时所述“抹”的动作可平均输出多个脉冲。在图3A～3E所示的范例中，晶片上任何点从电磁能量源220接收三个电磁能量脉冲。在多种例子中，每一点可接收十个或更多的电磁能量脉冲。图3A说明基板202的晶片204上的点P。点P位于线L上，线L平行于基板202的台240的移动方向(箭头242所示)。点P及线L的放置是任意的，且仅为了说明的目的而表示。图3A说明点P位于退火区域222内之前紧接着的第一电磁能量脉冲期间的相对于退火区域222的基板202的位置。图3B说明在第二电磁能量脉冲期间(紧接着第一电磁能量脉冲)的相对于退火区域222的基板202的位置。在第二电磁能量脉冲期间，点P位于退火区域222的第一或前方部分内。图3C说明在第三电磁能量脉冲期间(紧接着第二电磁能量脉冲)的相对于退火区域222的基板202的位置。在第三电磁能量脉冲期间，点P位于退火区域222的第二或中间部分内。图3D说明在第四电磁能量脉冲期间(紧接着第三电磁能量脉冲)的相对于退火区域222的基板202的位置。在第四电磁能量脉冲期间，点P位于退火区域222的第三或后方部分内。图3E说明在第五电磁能量脉冲期间(紧接着第四电磁能量脉冲)的相对于退火区域222的基板202的位置。在第五电磁能量脉冲期间，点P再次位于退火区域222外部。因此，当基板202上的点P通过退火区域222时，点P由电磁能量源220接收三个电磁能量脉冲。在多种实施方式中，退火区域222中的能量密度可实质为局部的。例如，能量密度在退火区域222中的所有点处可为大约相同(例如250mJ/cm2)。在多种其他实施方式中，退火区域222中的能量密度可是变化的。例如，退火区域222的前方部分可具有第一能量密度，退火区域222的中间部分可具有第二能量密度，且退火区域222的后方部分可具有第三能量密度。图4为针对一个或多个激光的使用的示范性配置的表格300，以提供用于脉冲退火的电磁能量，如上所述。在每一个示范性配置中，台座(例如图2A所示的台座240)的台速度为大约每秒1米以维持对基板而言可接受的处理速率。表格的行302说明了第一示范性配置，其中一个或多个激光的脉冲能量为400mJ。例如，经由激光模块耦合在一起的八个400W激光(532纳米的波长)可产生持续75纳秒的脉冲，且每个脉冲可输出400mJ的能量。如果期望的脉冲能量密度为250mJ/cm2，则冲击到基板(例如基板202)的脉冲面积为1.6cm2。在多种实例中，基板上划线之间的距离可为25mm。如果冲击到基板的脉冲宽度为25mm，则脉冲的深度为6400μm以达到1.6cm2的面积。如果需要每个位置(例如，图3A～3E中的位置P)接收10个脉冲，则可通过使用1565Hz的脉冲频率达成1m/s的台速度。参照表格300的行304，如果需要10000Hz的脉冲频率，则可通过应用每个位置接收64个脉冲来达成1m/s的台速度。另外，可减低行304中每个位置接收的脉冲数量，而使得台速度的增加。表格300的行306说明了示范性配置，其中冲击到基板的脉冲宽度为100mm。例如，100mm的脉冲可同时冲击到晶片的四个相邻列(例如，图2A～2D图中的晶片204的列210c、210d、210e及210f)。为了维持1.6cm2的脉冲面积，脉冲深度减低至1600μm。如果脉冲频率为10000Hz且期望的台速度为1m/s，则基板上每一位置可接收16个脉冲。表格300的行308及310说明了示范性配置，其中一个或多个激光的脉冲能量为100mJ。为了维持期望的250mJ/cm2的脉冲能量密度，脉冲面积减低至0.4cm2。如果冲击到基板的脉冲宽度为25mm，则结果脉冲深度为1600μm。在行308中，脉冲频率为10000Hz。为了维持1m/s的台速度，基板上每个位置可接收16个脉冲。参照行310，如果脉冲频率减低至4000Hz，在达成1m/s的台速度时基板上每个位置可接收6个脉冲。图4的表格300中所表示的示范性配置仅为说明。本公开考虑了针对特定应用的多种其他配置(符合生产率速度、期望的脉冲数量等)。特定地，图4中所表示的示范性实施方式全部基于1m/sec的台速度。如果需要其他台速度，可据此改变多种特性及参数。图5说明了用于热处理基板的方法400的框图。在框402中，安置基板以在脉冲激光源的光学路径下方扫描。例如，基板(例如图2A～2D图所示的基板202)可被放置于台座(例如图2A～2D所示的台座240)上，所述台座相对于光学路径(例如图2A～2D图所示的退火区域222)是可移动的。在框404中，放置基板使得基板上至少一个晶片列与所述光学路径对齐，但所述光学路径中没有晶片。例如，图2A说明光学路径222与基板202上晶片204的列210d对齐。然而，放置台座240使得基板202远离光学路径被放置。在框406中，初始化激光脉冲。光学路径222被塑形使得激光脉冲具有某个能量密度，例如250mJ/cm2。一旦激光脉冲被初使化，在框408中，沿着至少一个晶片列穿过所述光学路径扫描基板。例如，图2A～2D说明台座240在箭头242的方向上移动，使得列210d中晶片204的一部分穿过所述光学路径222被扫描。在多种应用中，每秒至少一米的扫描速率可有利于维持可接受的基板输出水平。在穿过所述光学路径整个晶片列被扫描后，在框410中，可停止激光脉冲。可接着对齐基板使得至少一个不同列与所述光学路径对齐，且可对新的列重复框406。当前第1页1 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