专利名称：处理薄金属层的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在衬底上处理薄金属层的方法与设备，尤其涉及用预定强度图案的脉冲辐射熔化一个或多个区域的金属层并使之再固化，以控制颗粒形状与尺寸和颗粒边界在再固化金属层区域中的位置与取向的方法与设备。
背景信息在半导体器件加工领域中，一直趋向于减小集成电路器件中零件的尺寸，包括其中的金属互连线。由于零件尺寸减小，集成电路器件中金属互连线的截面积更小，因而必须传输更高的电流密度。传输更高的电流密度，增加了这类互连线中电迁移的产生。因此，随着这类器件中零件尺寸变小，电迁移越益成为集成电路器件中常见的故障机理。
电迁移被视为金属互连线的金属材料的传输，电动量从在互连线中流动的电子传给里面的金属离子造成。当金属材料传输在互连线中产生空隙或断裂时，电迁移会造成金属层互连线故障。电迁移还会使在金属层互连线中移动的金属材料聚集成凸起，而且大得充分与相邻的互连线形成不希望有的电接触。这些故障在电子传输平行于互连线金属层中的颗粒边界时最为常见，因为颗粒边界可为移动的金属离子提供通道。
通过增大金属层互连线中颗粒尺寸在减小沿金属层互连线中电子传输方向的颗粒边界总密度并控制颗粒边界取向而与电子传输方向形成大角度(理想的为90°)，可以缓解电迁移造成的金属层互连线故障的问题。
除了缓解集成电路器件金属层互连线的电迁移问题以外，在其它应用场合中一般还要求导电性更高、机械强度更大的薄金属层，这可以通过增大颗粒径和控制金属层中颗粒边界的位置与取向而得到。这样，显然要求有一种方法与设备来控制颗粒径、颗粒形状和金属层中颗粒界的位置与方向，包括集成电路器件中的金属层互连线。
发明内容
本发明提供的一种处理衬底上的金属层的方法，包括以下步骤用具有某种强度图案的第一辐射束脉冲(如受激准分子激光束脉冲)辐射该金属层，该强度图案包括至少一个无辐射强度的“遮盖(shadow)区”和至少一个具有光束全辐射强度的“透光(beamlet)区”。透光区强度使得被透光区覆盖的各金属层区通过其整个厚度熔化。而被遮盖区覆盖的各金属层区至少保持部分不熔化。各熔化区靠近至少一个附近至少部分不熔化的区。
经第一辐射束脉冲辐射后，允许金属层各熔化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，颗粒在其中从各靠近的至少部分不熔化区开始生长，直到这种生长的颗粒在邻接已生长某一特征生长距离的颗粒后再邻接(即碰撞(inpinge))其它在同一熔化区内生长的颗粒。之后，第一辐射束脉冲变为前一辐射束脉冲再处理，金属层用与前一辐射束脉冲同样强度图案的辐射束脉冲辐射，不过其至少一个透光区和至少一个遮盖区与金属层偏移一段距离，该距离小于在前一辐射束脉冲辐射后再固化期间颗粒生长的特征生长距离。在用另一辐射束脉冲辐射该金属层时，被偏移的透光区覆盖的各金属层区贯通其整个厚度熔化，而被偏移的遮盖区覆盖的各金属层区至少保持部分不熔化。各熔化区靠近至少一个邻近的至少部分不熔化的区。
在用另一辐射束脉冲辐射后，允许各金属层的熔化区冷却再固化。在个熔化区再固化期间，颗粒在其中从各邻近至少部分不熔化的区开始生长，直到邻接颗粒生长了某一邻接颗粒生长距离后，这种生长的颗粒邻接在同一熔化区内生长的其它颗粒。之后，该另一辐射束脉冲变成前一辐射脉冲进一步处理，需要的话，重复步骤(1)用与前一辐射束脉冲同一强度图案的另一辐射束脉冲辐射金属层，但至少一个透光区和至少一个遮盖区再与该金属层偏移小于特征生长距离，和(2)金属层各熔化区在用另一辐射束脉冲辐射后再固化，直到在金属层中得到所要的颗粒结构。
辐射束脉冲可以是激光束脉冲、电子束脉冲、离子束脉冲或其它辐射束脉冲。辐射束脉冲的强度图案由通过该辐射束脉冲的掩膜限定，强度图案与金属层的偏移可通过偏移具有金属层的衬底或偏移该掩膜束实现。
根据本发明方法的第一示例实施例，把金属层的图案预先形成为一条或多条金属层带，各条带有各自预定的性长，第一辐射束脉冲的强度图案具有一串或多串多个规则间隔开相对小的点状遮盖区，每串遮盖区沿着各自一条金属层带的中心线覆盖各个区。第一辐射束脉冲的强度图案还包括一透光区，它覆盖了一条或多条金属层带未被遮盖区覆盖的所有区域。在用辐射束脉冲对一条或多条金属层带重复辐射几次后，其中各脉冲的强度图案与前一脉冲的强度图案相同但有偏移，而且在各熔化区每次辐射后作再固化以后，就可得到所要的颗粒结构。其中每条金属层带都具有被各个颗粒界分开的单颗粒区，在颗粒界位置几乎垂直于金属带。
根据本发明方法的第二示例实施例，把金属层的图案预先形成为具有各自预定形状的一条或多条金属层带。第一辐射束脉冲的强度图案具有一个或多个相对窄的覆盖各条金属层带中心线的带状遮盖区和覆盖一条或多条金属层带未被遮盖区覆盖的所有部分的透光区。在用强度图案与第一脉冲相同但与前一脉冲偏移的辐射束脉冲对一条或多条金属层带重复辐射几次，并且各熔化区在每次辐射后再固化之后，各金属层带的颗粒结构包括有颗粒界的相对大的颗粒，在各自的颗粒界位置与金属层带形成大角度。
根据本发明方法的第三示例实施例，用第一辐射束脉冲辐射金属层，而该脉冲的强度图案包括一阵列型的多个位于规则间隔相互垂直对角线各交点的较小点状遮盖区和覆盖该金属层未被遮盖区覆盖的所有区的透光区。被透光区覆盖的各金属层区贯穿其整个原点熔化，而被遮盖区之一覆盖的各金属层区至少保持部分不熔化。各熔化区邻接各自邻近的熔化区，在第一辐射束脉冲辐射后，让各熔化区冷却再固化。在个熔化区再固化期间，颗粒在各邻接熔化区中从各至少部分不熔化区开始生长。由遮盖区间隔决定的至少部分不熔化区的间隔，在邻接颗粒生长了某一邻接颗粒生长距离之后，使得从各至少部分不熔化区生长的颗粒可以邻接从附近至少部分不熔化区生长的颗粒。在用强度图案与前一脉冲相同但有偏移的辐射束脉冲重复辐射几次，并在每次辐射后各熔化区再固化以后，金属层的颗粒结构通常包括具有对角颗粒界的方形单颗粒区。
根据本发明第四示例实施例，各辐射束脉冲的强度图案包括重复人字形间隔的透光区，其中相邻的重复人字形间隔的透光区相互交错，使各重复人字形透光区的峰对准相邻重复人字形透光区各自的谷，而各重复人字形透光区的谷对准相邻重复人字形透光区各自的峰。各辐射束脉冲的强度图案还包括各自位于各相邻透光区之间邻接的遮盖区。当用具有这种强度图案的辐射束脉冲辐射金属层时，被各自的透光区覆盖的各区贯穿其整个原点熔化，而被各自的遮盖区覆盖的各区保持至少不熔化。各熔化区的重复人字形与至少部分不熔化边缘相对。经辐射束脉冲辐射后，各熔化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，颗粒在熔化区内从各熔化区相对边缘相互以相对方向生长，直到在邻接颗粒生长了一特征生长距离后，颗粒从相互邻接的相对边缘沿重复人字形熔化区中心线生长。另一辐射束脉冲的强度图案的透光区和遮盖区，沿重复人字形透光区峰方向与金属层偏移一段小于特征生长距离的距离。经重复多次辐射与再固化后得到的颗粒结构，具有通常为六角形的邻接单颗粒区。
根据本发明方法的第五示例实施例，第一辐射束脉冲的强度图案有多个规则间隔较窄的直线带状遮盖区和多个规则间隔较宽的直线带状透光区，各透光区位于相邻的各遮光区之间。当第一辐射束脉冲辐射金属层时，被各自透光区覆盖的各金属层区贯穿其整个原点熔化，而被各自遮盖区覆盖的各金属层区保持至少部分不熔化，各至少部分不熔化区邻接各自临近的熔化区。经第一辐射束脉冲辐射后，让金属层的各熔化区再固化。在各熔化区再固化期间，各颗粒在其中从邻近的至少部分不熔化区相互以相对方向生长，在邻接颗粒生长了第一邻接颗粒生长距离后，相互沿多个第一颗粒邻接边界的各自一条边界邻接。在第一辐射束脉冲辐射接着它成再固化后，再用第二辐射束脉冲辐射金属层，其强度图案与第一辐射束脉冲一样，但其遮盖区与透光区沿垂直于第一颗粒邻接边界的方向偏移一段距离，该距离至少等于遮盖区的宽度，但小于第一邻接颗粒生长距离。在第二辐射束脉冲辐射金属层时，被各自偏移饿透光区覆盖的各金属层贯穿其整个厚度熔化，而被各自偏移的遮盖区覆盖的各金属层区保持至少部分不熔化，各至少部分不熔化区邻接各自邻近的熔化区。在第二辐射束脉冲辐射后，让金属层的融化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，各个单颗粒在其中从邻接至少部分不熔化的区沿相互相对的方向生长，并在邻接单颗粒生长了第一邻接颗粒生长距离后，相互沿各自一条第二颗粒邻接边界邻接。在第二辐射束脉冲辐射后完成了熔化区再固化时，金属层的颗粒结构包括在各自邻近第二颗粒邻接边界之间延伸且具有近似垂直于第二颗粒邻接边界的横向颗粒界的较长单颗粒。
根据本发明方法的第六示例实施例，在上述第五实施例中，在第二辐射束脉冲辐射后使金属层熔化区完成再固化之后，将衬底上的金属层相对第二颗粒邻接边界旋转90°。旋转的金属层再用第三辐射束脉冲辐射，而该脉冲的强度图案包括多个规则间隔的较窄的直线带状遮盖区，各遮盖区垂直于旋转金属层颗粒结构的第二颗粒邻接边界；和多个同样垂直于第二颗粒邻接边界的规则间隔的较窄的直线带状透光区。每个透光区位于邻接的各相邻遮盖区之间。当旋转金属层上各点被第三辐射束脉冲辐射时，被各自一个透光区覆盖的各金属层区贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个遮盖区覆盖的各金属层区保持至少部分不融化，各个至少部分不融化的区邻接各自相邻的熔化区。用第三辐射束脉冲辐射后，让金属层的各熔化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，不同的单颗粒从每个至少部分不熔化区生长入各邻接熔化区里，而在各熔化区内，各个颗粒从邻接的至少部分不融化的区相互沿相对方向生长，并且在邻接单颗粒生长了第二邻接颗粒生长距离之后，相互沿各自一条第二颗粒邻接边界邻接。各邻接单颗粒沿第三颗粒邻接边界的尺寸等于相邻的第二颗粒邻接边界之间的距离。在金属层熔化区经第三辐射束脉冲辐射并完成再固化后，金属层上各点用第四辐射束脉冲辐射，该脉冲的强度图案与第三辐射束脉冲一样，但其遮盖区和透光区沿垂直于第三颗粒邻接边界的方向偏移一段距离，该距离至少等于遮盖区的宽度，但小于第二邻接颗粒生长距离。当金属层上各点被第四辐射束脉冲辐射时，被各自一个偏移的透光区覆盖的各金属层区贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个偏移的遮盖区覆盖的各金属层区保持至少部分不融化。各至少部分不融化的区邻接各自相邻的熔化区。在第四辐射束脉冲辐射后，让各金属层熔化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，各单颗粒从每个至少部分不熔区生长入各邻接的熔化区，而在各熔化区内，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区相互沿相对的方向生长，而且在邻接的单颗粒生长了第二邻接颗粒生长距离后，相互沿各自一条第四颗粒邻接边界邻接。在熔化区经第四辐射束脉冲辐射并完成再固化时，该金属层的颗粒结构包括一通常在各自的行列中呈矩形的单颗粒区阵列，各矩形单颗粒区相对两边的尺度等于相邻的第二颗粒邻接边界之间的距离，而相对另外两边的尺度等于相邻的第四颗粒邻接边界之间的距离。
根据本发明方法的第七示例实施例，金属层为具有预定形状的较窄金属层带的形式，宽度小小得只允许单颗粒在其中生长。金属层带用第一辐射束脉冲辐射，脉冲的强度图案包括多个沿金属层带以规则间隔定位的较窄的直线带状遮盖区和一透光区，后者覆盖者未被各自一个遮盖区覆盖的金属层带的所有区域。被透光区覆盖的各金属层带区贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个遮盖区覆盖的各金属层带区保持至少部分不熔化，各至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区。经第一辐射束脉冲辐射后，让金属层带的各熔化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，不同的单颗粒在各邻接熔化区中从各至少部分不熔区生长，而在各熔化区中，各自的单颗粒从邻接的至少部分不熔区相互沿相对的方向生长，而且在邻接的单颗粒生长了一段邻接颗粒生长距离后，相互在各自一条第一颗粒邻接边界处邻接。在各熔化区被第一辐射束脉冲辐射继而完成再固化后，该金属层带用第二辐射束脉冲辐射，强度图案与第一辐射束脉冲一样，但每个遮盖区沿金属层带偏移了一段大雨遮盖区宽度而小于邻接颗粒生长距离的距离。第二辐射束脉冲的强度图案的透光区也偏离该金属层，不过仍然覆盖着金属层带未被遮盖区覆盖的所有区域。当金属层带被第二辐射束脉冲辐射时，被偏移的透光区覆盖的各金属层带区贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个偏移的遮盖区覆盖的各金属层带区保持至少部分不熔化，各至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区。经第二辐射束脉冲辐射后，让金属层带各熔化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，各个单颗粒在过邻接的熔化区内从各至少部分不熔区生长，而在各熔化区内，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区相互沿相对的方向生长，并且在邻接的单颗粒生长了邻接颗粒生长距离后，相互在各自一条第二颗粒邻接边界处邻接。在各熔化区用第二辐射束脉冲辐射继而完成再固化后，金属层带的颗粒结构包括在各自相邻一个第二颗粒邻接边界之间延伸的单颗粒区。在各第二颗粒邻接边界位置，每条第二颗粒邻接边界基本上垂直于金属层带。
根据本发明方法的第八示例实施例，金属层包括至少一条具有至少一段的较窄的金属层带和各自预定的具有曼哈顿几何的形状。每个至少一条较窄的金属层带的宽度，小得只允许在其中生长单颗粒。第一辐射束脉冲辐射各至少一条金属层带，其强度图案包括多个规则间隔的较窄的直线带状遮盖区和多个规则间隔的较宽的直线带状透光区。各透光区位于邻接的各自相邻的遮盖区之间。各至少一条金属层带的每一段相对于遮盖区与透光区以对角取向。当每个至少一条金属层带被第一辐射束脉冲辐射时，被各自一个透光区覆盖的各金属层带区贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个遮盖区覆盖的至少一条金属层带的各区保持至少部分不熔化，各至少部分不熔区领结各自相邻的熔化区。经第一辐射束脉冲辐射后，让每个至少一条金属带的各熔化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，不同的单颗粒在各邻接的熔化区内从各至少部分不熔区生长，而在各熔化区中，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区相互沿相对的方向生长，并且在邻接的单颗粒生长了一段邻接颗粒生长距离后，相互在各自一条第一颗粒邻接边界处邻接。每条第一颗粒邻接边界近似平行于遮盖区与透光区。每条至少一条金属层带的各熔化区在第一辐射束脉冲辐射继而完成再固化后，第二辐射束脉冲辐射各至少一条金属层带，其强度图案与第一辐射束脉冲一样，但其遮盖区和透光区各自沿垂直于第一颗粒邻接边界的方向偏移一段距离，该距离至少等于遮盖区的宽度，但小于使偏移的遮盖区覆盖住第一颗粒界的距离。当第二辐射束脉冲辐射各至少一条金属层带时，被各自一个偏移的透光区覆盖的各至少一条金属层带的各区域贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个偏移的遮盖区覆盖的至少一个金属层带的各区域保持至少部分不熔化，各至少部分不熔区接着各自相邻的熔化区。在第二辐射束脉冲辐射后，让每个至少一条金属层带的各熔化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，各个单颗粒在各邻接的熔化区内从各至少部分不熔区生长，而在各熔化区中，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区相互沿相对的方向生长，并且在邻接的单颗粒生长了邻接颗粒生长距离后，相互在各自一条第二颗粒邻接边界处邻接。每条第二颗粒邻接边界近似平行于偏移的遮盖区与偏移的透光区。各熔化区在用第二辐射束脉冲辐射继而完成再固化后，每条至少一条金属层带的颗粒结构包括在各自相邻的第二颗粒邻接边界之间延伸的单颗粒区。在第二颗粒邻接边界位置，每条第二颗粒邻接边界相对各自一条至少一条金属层带垂直取向。
根据本发明方法的第九示例实施例，用第一辐射束脉冲辐射金属层，其强度图案包括至少一个带形透光区，并具有各自至少一种预定的形状。被各自至少一个透光区覆盖的各金属层区贯穿其整个厚度熔化，形成至少一个具有各自至少一种预定形状的带形熔化区，而未被各自至少一个透光区覆盖的各金属层区保持至少部分不熔化。各至少一个熔化区沿该熔化区的第一与第二边缘邻接至少一个相邻的至少部分不熔区。经第一辐射束脉冲辐射后，让各至少一个熔化区冷却再固化。在各至少一个熔化区再固化期间，其中的第一和第二行颗粒沿相互相对的方向分别从其第一和第二边缘生长，直到第一和第二行颗粒各自生长了一段邻接颗粒生长距离。在各至少一个熔化区完成再固化而形成至少一个具有各自至少一种预定形状的再固化区后，对该金属层形成图案，以根据各至少一个再固化区中第一和第二行之一颗粒各自的带杏区形成至少一条较窄的金属带。各至少一条金属层带具有各自至少一种预定形状和被颗粒界分离的单颗粒区，而各单颗粒区在该颗粒界位置与各自至少一条金属层带形成一较大角度。
根据本发明方法的第十实施例，为便于处理，把金属层分成多个具有预定宽度的列。金属层的第一列在第一次扫描用具有预定脉冲重复频率的脉冲式辐射束辐射，其方法是使具有金属层的衬底以预定平移速度平移通过脉冲辐射束射在金属层上的位置，使脉冲辐射束扫描第一列的全长度。各脉冲辐射束的脉冲的强度图案包括至少一个遮盖区和至少一个透光区，强度图案的宽度至少等于预定的列宽度。在脉冲辐射束的每个脉冲周期内，被各自至少一个透光区覆盖的各金属层区贯穿其整个厚度熔化，而被各自至少一个遮盖区覆盖的各金属层区保持至少部分不熔化，各至少部分不熔区邻接至少一个相邻的熔化区。通过选择具有金属层的衬底的预定平移速度和脉冲辐射束预选的脉冲重复频率，使得在用脉冲辐射束下一脉冲辐射覆盖前一部分的下一部分之前，被脉冲辐射束前一脉冲辐射的前一金属层部分完全固化。在第一列被第一次扫描的脉冲辐射束辐射后，把具有金属层的衬底沿垂直于列的方向偏移较小距离，使脉冲辐射束各脉冲的强度图案相对脉冲辐射束诸脉冲的强度图案偏移。在金属层偏移后，在第二次扫描中用具有预选的脉冲重复频率和偏移的脉冲强度图案的脉冲辐射束辐射第一列，其方法是将具有金属层的衬底以预定平移速度平移通过脉冲辐射束射在金属层上的位置，在第二次扫描中使脉冲辐射束扫描整个第一列长度。需要的话，在下一次扫描中重复偏移金属层和辐射第一列，直到在第一列中得到所要的颗粒结构。之后，具有金属层的接地沿垂直于列的横向平移，在第一次扫描中把脉冲辐射束定位成辐射第二列。紧接着横移，以组合方式执行第一次扫描辐射第二列、偏移金属层、第二次扫描辐射第二列的步骤，需要时，继续在下一次扫描中偏移金属层和辐射第二列，直到在第二列中得到所要的颗粒结构。之后，以组合方式重复横移金属层、第一次扫描辐射下一列、偏移金属层、第二次扫描辐射下一列等步骤，需要的话，继续偏移金属层和下一次扫描辐射下一列，直到在金属层的每一列中得到所要的颗粒结构。
根据本发明方法，为便于处理，可将金属层细分成多个部分，在每一部分中可以组合方式一次执行本发明的诸方法步骤。或者，诸方法步骤可按一次一个部分一次一个步骤地执行，直到在金属层的所有部分中执行了本方法的所有步骤。
根据本发明的另一方面，提供了一种处理衬底上金属层的设备，它包括提供辐射束脉冲的脉冲辐射束源和一射束掩膜，后者通过辐射束对辐射至少一部分金属层的每个辐射束脉冲限定各自的强度图案。每个辐射束脉冲各自的强度图案具有至少一个遮盖区和至少一个透光区，在辐射期间，利用辐射束脉冲使被各自至少一个透光区覆盖的各金属层区贯穿其整个厚度熔化，而被各自至少一个遮盖区覆盖的各金属层区保持至少部分不熔化。该设备还包括一样品平移台，用于在辐射束脉冲辐射至少一部分金属层的同时，夹持具有金属层的衬底，并且将具有金属层的衬底相对于脉冲辐射束沿横向平移衬底。样品平移台可以沿横向相对于辐射束脉冲微细地平移衬底上的金属层，从而在各脉冲间使辐射束脉冲的强度图案相对于金属层偏移。
根据本发明设备的一示例实施例，脉冲辐射束源是一种脉冲受激准分子激光，而该设备包括被辐射束脉冲从受激准分子激光到束掩膜横越的第一光路，该束掩膜可以是投射掩膜、贴近掩膜或接触掩膜。根据本发明的另一示例实施例，束掩膜是装在掩膜平移台中的投射掩膜，因而该掩膜可相对于通过的激光赎买冲平移。根据本发明设备的再一个示例实施例，束掩膜是一投射掩膜，而第一光路包括可控束能量密度调制器、可变衰减器、束扩展直镜、束均化器、聚光镜、向场镜和至少一块控束镜。根据本发明设备的另一示例实施例，该设备包括辐射束脉冲从束掩膜横越到样品平移台上衬底上面金属层的第二光路，它包括目镜、可控快门、物镜和至少一块控束镜。在本发明设备的再一个示例实施例中，该设备包括一台计算机，用于至少控制受激准分子激光、可变衰减器和样品平移台。
附图简介下面参照附图详述本发明诸示例实施例，其中
图1A是本发明对薄金属层作横向固化(LS)处理的一示例实施例设备的示意图；
图1B是一部分第一示例样品的剖视图，样品的薄金属层位于具有不同位垒层的衬底上；图2A～2I示出在本发明方法第一示例实施例中不同LS处理阶段的辐射束脉冲强度图案和较窄金属层带的颗粒结构；图3A～3E示出在本发明方法第二示例实施例的不同LS处理阶段的辐射束脉冲强度图案和较窄金属层带的颗粒结构；图4A是第二示例样品的剖视图，样品的薄金属层位于具有扩散位垒层的衬底槽内；图4B是图4A第二示例样品的平面图；图4C是图4A第二示例样品的等距图；图5是本发明方法在至少部分计算机控制下由图1A设备执行的示例LS处理的流程图；图6A～6F示出本发明方法第三示例实施例在不同LS处理阶段的辐射束脉冲强度图案和一部分金属层的颗粒结构，其中辐射束脉冲的强度图案具有一较小的点状遮盖区阵列；图7A～7H示出本发明方法第四示例实施例在不同LS处理阶段的辐射束脉冲强度图案和一部分金属层的颗粒结构，其中辐射束脉冲的强度图案具有规则间隔重复人字形形式的透光区，相邻的重复人字形透光区相互交错；图8A～8D示出本发明方法第五示例实施例在各个LS处理阶段的辐射束脉冲强度图案和一部分金属层的颗粒结构，其中辐射束脉冲的强度图案具有规则间隔较窄的直线带状遮盖区和规则间隔较宽的直线带状透光区，每个透光区位于邻接的各自相邻一个遮盖区之间；图9A和9B示出应用本发明方法第五示例实施例变型而得到的辐射束脉冲强度图案和金属层颗粒结构，其中辐射束脉冲强度图案的遮盖区和透光区与X和Y方向呈对角取向，以得到在各自相邻的颗粒邻接边界之间延伸的对角取向颗粒；图10A～10E示出本发明方法第六示例实施例在各个LS处理阶段的辐射束脉冲强度图案和一部分金属层的颗粒结构，第六实施例是第五实施例的延伸；图11A～11D示出本发明方法第七示例实施例在各个LS处理阶段的辐射束脉冲强度图案和金属层带的颗粒结构，其中辐射束脉冲的强度图案具有多个以规则间隔覆盖金属层带的较窄的直线带状遮盖区和覆盖金属层带不被遮盖区覆盖的所有区域的透光区；图12A～12D示出本发明方法第八示例实施例在各个LS处理阶段的辐射束脉冲强度图案和直角弯曲金属层带的颗粒结构，其中脉冲辐射束的强度图案具有规则间隔较窄的直线带装遮盖区和规则间隔较宽的直线带装透光区，每个透光区位于邻接的各个相邻遮盖区之间，每段金属层带与遮盖区和透光区呈对角取向；图13A～13C示出本发明方法第九示例实施例在形成金属层带的不同阶段，金属层带的单颗粒区被颗粒界以与颗粒界各个位置的金属层带成大角度分离；图14示出本发明方法第十示例实施例作连续LS处理的金属层，为便于图示，将静止脉冲辐射束的位置和辐射路径示在平移样品的参照框内；图15A～15G示出在本发明方法第十示例实施例不同LS处理阶段的一示例辐射束脉冲强度图案和图14所示金属层中一列一部分的颗粒结构；和图16A～16G是本发明按逐个部分原则将金属层细分成若干部分以进行处理并进行金属层LS处理的示图。
详细描述参照图1A，图示得意设备示例实施例用于按本发明对薄金属层作LS处理。该示例设备包括Lambda Physik的LPX-315I型XeCL脉冲受激准分子激光器110，Microlas的双板可变衰减器130，控束镜140、143、147、160与162，扩束准直镜141与142，Microlas的均束器144，聚束镜145，向场镜148，可装于平移台(未示出)的投射掩膜150，4X～6X目镜161，Vincent AssociatesUniBlity的D122型可控快门152，将入射辐射束脉冲164聚集在装在样品平移台180上具有要作LS处理的薄金属层52的样品40上的多元物镜163，支撑在隔振自校平系统191、192、193与194上的花岗石块光学台190，以及CyberResearch公司的工业计算机系统(带运行于WindowsME的奔腾3处理器)计算机106，计算机106耦接成控制脉冲受激准分子激光110、束能量密度调制器120、可变衰减器130、快门152和样品平移台180。样品平移台180由计算机106控制，沿x、y与z方向对样品40作平移和/或细平移。本领域的技术人员将明白，除了脉冲受激准分子激光以外，只要适当修正源110到样品40的辐射束路径，诸如脉冲固态激光、连续斩波(chopped)激光、脉冲电子束或脉冲离子束等脉冲辐射束源110，也可以是适合以下述方法熔化薄金属层的另一类已知的短能脉冲源。图1A设备实施例中的计算机106，一方面控制着样品40的微平移以对金属层52作LS处理，另一方面还可控制装在有关掩膜平移台(未示出)中的掩膜150的微平移，使辐射束脉冲的强度图案相对于金属层52批判仪。图1A设备可按准备描述的方式对样品40上的金属层52作LS处理。
参照图1B，图示为示例样品40的剖视图。样品40包括的衬底50具有扩散位垒层51和覆盖在其上的金属层52。衬底50可以是一半导体衬底，里面具有部分或整个制造的集成电路器件。金属层52可以是一个或多个集成电路器件的大量金属互连线，或在把图案形成为这类互连线之前或作他用时是一连续的金属层。扩散位垒层51可以是一层SiO2、一Ta、一层包括Ta或任一其它合适材料的成分，可防止金属层52材料扩散入下面的衬底50，允许金属颗粒在其上横向生长。须指出，扩散位垒或其上设置了金属层52的任何衬底表面必须不对金属层52中的颗粒作籽品生长。
应用常规技术，如本领域的技术人员已知的CVD(化学气相淀积)工艺、PVD(物理气相淀积)工艺或电化学淀积等，将金属层52淀积在衬底50的扩散位垒层51上。金属层52可以包括任何一种元素金属、化合物金属或合金，如铝、铜、钨、钛、铂或金，适合形成集成电路器件中的互连线或适合其它用途。此外，要选好扩散位垒层51的材料，以在金属层52熔化时，熔化的金属能适当地“湿润”扩散位垒层51的表面。这种“湿润”让金属层52熔化时均匀地保持在扩散位垒层51上，防止熔化的金属层52结块。然而，由于用较短的辐射束脉冲(如脉冲持续时间不到30毫微秒)熔化金属层52可以避免结块，因此不必用熔化的金属层52“湿润”扩散位垒层51。
现在参照图2A～2I描述本发明方法的第一示例实施例。如图2A所示，诸如局部制作的集成电路器件，样品40的示例区域有三块一起包含金属层52的薄金属层带80～82。这些金属层带80～82由铜例如通过一般金属淀积法形成，并用光刻与腐蚀法形成图案，它们具有小颗粒，颗粒界在其内以各种方向随机定向。金属层带80～82的宽度一般为0.1～10μm，熔化层带的厚度一般为0.1～1μm。应该理解，被处理的金属层52可能包括样品40等半导体晶片上某个或多个局部制作的集成电路器件的金属互连线。实际上，现代的整个VLSI集成电路指定金属层次的金属互连线数量可能达到几万根或更多的量级。此外，这些互连线的长度可以延伸得比图2A～2I所示的示例金属层带的长度长得多。
如上所述，从电迁移观点来看，小颗粒和随机定向的颗粒界是不希望的，在把一块或多块这种金属层带80～82用作互连线运送高电流密度时，会导致不希望有的高故障率。集成电路器件的互连线通常为“曼哈顿几何形状”，即每根互连线不是直行就是相对该互连线的邻接段只以90°角变向。须指出，本发明的LS工艺同样适用于处理相对金属层带的邻接段以90°以外的角度变向或具有曲线外形的带片。
参照图2B，图示的带片80～82已用具有期望强度图案的第一辐射束脉冲作过辐射。在该示例实施例中，辐射束脉冲是波长为308nm的XeCL受激准分子激光束脉冲。参照图1A，辐射束脉冲由受激准分子激光器110产生，掩膜150用于限定辐射束脉冲所要的强度图案。如图2B所示，被掩膜150限定的第一辐射束脉冲的强度图案包括各个一连串多个规则间隔开的点状“遮盖区”61，其中光束强度被掩膜150完全阻断，防止辐射被每个金属层带80～82中各自一个遮盖区61所覆盖的区域。对第一辐射束脉冲而言，每串点状遮盖区61沿其中心线覆盖各自一个规则间隔的金属层带80～82。第一辐射束脉冲的强度图案还包括一“透光区”，它具有全辐射束强度，覆盖所有未被各自一个遮盖区61覆盖的金属层带80～82区域。
当金属层带80～82被其强度图案由掩膜150规定的第一辐射束脉冲辐射时，被透光区覆盖的金属层带80～82的各区域就贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个遮盖区61覆盖的金属层带80～82各区域至少保持部分不熔，因而具有形成时原来的金属层带80～82的颗粒结构。具有任何形状如圆形、方形等的遮盖区61具有很小的面积，却大得充分使周围熔化的金属层的热扩散不致全部熔化被各自一个遮盖区61覆盖的区域。根据本发明，被各自一个遮盖区覆盖的区域必须保持至少部分不熔。一般而言，受激准分子激光器110发出的辐射束脉冲，提供的透光区强度为10～104mj/cm2，脉冲持续时间(FWHM)为10～103毫微秒，脉冲重复频率为10～104Hz。根据图1A设备中脉冲式受激准分子激光器110提供的辐射束脉冲的能量限制，由掩膜150限定的辐射束脉冲的强度图案可以辐射整个部分制作集成电路器件的全部金属互连线、多个部分制作集成电路器件的全部金属互连线或者整个晶片上全部部分制作集成电路器件的全部金属互连线。
再看图2c，在金属层带80～82被第一辐射束脉冲辐射之后，让其熔化区冷却固化。由于至少部分不熔区63具有金属层带80～82原来的颗粒结构，每个至少部分不熔区63的这种颗粒结构把颗粒横长引入金属层带80～82邻接再固化的熔化区。在各熔化区的这种再固化期间，在每个金属层带80～82中至少部分不熔区63周围的各个再固化区55内，颗粒从每个至少部分不熔区63朝外生长。各再固化区55以各自一个金属层带80～82的边缘与颗粒的接界为界，在颗粒从邻近至少部分不熔区63生长的再固化区55内，所述颗粒从至少部分不熔区63生长。在邻接颗粒从邻近的至少部分不熔区生长之前，颗粒从每个至少部分不熔区63生长的邻接颗粒生长距离，约是透光区宽度限定的熔化区宽度的一半。这样，在金属层带80～82的熔化区完成再固化后，就在各再固化区55中形成更大的颗粒62。相邻遮盖区61之间的间距，应该在金属层带80～82的熔化区在完成再固化之前(即在介入空间出现新颗粒核化之前)，使得从被各自一个遮盖区61覆盖的每个至少部分不熔区63生长的颗粒与从其两个相邻的至少部分不熔区63生长的颗粒相邻接。颗粒的特征生长距离就是颗粒在出现新颗粒核化之前的生长距离。
若互连线段80～82的宽度很大，以致颗粒从至少部分不熔区63的生长达不到金属层带的边缘和/或在其中的熔化区完全再固化之前与从相邻的至少部分不熔区生长的颗粒不邻接，则掩膜150必须限定一强度图案，其合适的遮盖区阵列间隔成充分接近金属层带80～82各自的边缘并且充分相互靠近，从而在熔化区完成再固化之前，使得从每个被各自一个遮盖区覆盖的至少部分不熔区生长的颗粒，不是到达各自一个金属层带80～82的边缘，就是与从相邻的至少部分不熔区生长的颗粒邻接。
再参照图2D，由于脉冲辐射束164撞击金属层带80～82的位置最好不变，所以在计算机106控制下，样品平移台180对样品40重新定位，使第二辐射束脉冲的强度图案的遮盖区64在第一辐射束脉冲后面相对于第一辐射束脉冲的强度图案的遮盖区61的金属层带位置各自偏移一距离，该距离小于最大的邻接颗粒生长距离。邻接颗粒生长距离是颗粒在邻接另一个在同一熔化区生长的颗粒之前和在邻接熔化层边缘之前，从邻近熔化区内至少部分不熔区生长的距离。这样，在第一辐射束脉冲辐射后形成的同一再固化区55内，各遮盖区64覆盖一不同的区域。例如，新遮盖区64的位置与遮盖区61的前一位置偏移的距离为0.01～10μm。这种微细的再定位在下面称为“微平移”。或者，不对样品40作微平移，可对掩膜150作微平移而使第二辐射束脉冲的强度图案遮盖区64作所要的偏移。尽管第二辐射束脉冲的强度图案透光区也相对第一辐射束脉冲的强度图案透光区有偏移，但是偏移的透光区仍覆盖着未被各自一个偏移的遮盖区64覆盖的金属层带80～82的所有区域。
如图2D所示，在上述微平移样品40之后，图1A的设备用第二辐射束脉冲辐射金属层带80～82，使得被偏移的透光区覆盖的金属层带80～82的各区域贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个偏移的遮盖区64覆盖的金属层带的各区域保持至少部分不熔。每个至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区。样品40可以任何方向作微平移，只要每个偏移的遮盖区64在同一再固化区55内覆盖着某一区域，如被第一辐射脉冲强度图案相应的一个遮盖区61覆盖的某一区域。例如，样品40可以沿与x轴成负135°的-A方向微平移，这里把按逆时针方向旋转的角度取为正，或者样品可以沿与x轴成45°角的+A方向作微平移。
参照图2E，图示的金属层带80～82在熔化区被第二辐射束脉冲辐射后已完成了再固化。由于每个至少部分不熔区65在样品40第一次微平移并被第二辐射束脉冲辐射后，包含的颗粒数量比每个至少部分不熔区63在被第一辐射束脉冲辐射后所包含的颗粒数量更少，因而在金属层带80～82各熔化区在被第二辐射束脉冲辐射后再固化时，将在对应的一个新再固化区55’中生长同等或更多数量的颗粒。如图2E所示，从各偏移的至少部分不熔区65横向生长的颗粒，不是到达各自一个金属层带80～82的边缘，就是邻接从相邻偏移的至少部分不熔区65生长的颗粒而限定新的再固化区55’，诸邻接颗粒生长各自的邻接生长距离。参照图2E，各新的再固化区55’的颗粒66比图2c所示的前一再固化区55更少，但更大。
参照图2F，熔化区被第二辐射束脉冲辐射并再固化后，样品40再相对脉冲辐射束164以任意方向微平移一段距离，该距离小于第二辐射束脉冲后的邻接颗粒最大生长距离，使第三辐射束脉冲的强度图案的二次偏移遮盖区67在各自一个再固化区55内覆盖一不同的区域。在图2F的实施例中，再次微平移B的方向与x轴成45°。样品40沿该方向微平移后，金属层带80～82被第三辐射束脉冲辐射，强度图案同样由掩膜150限定，但遮盖区67已各自移过两次。偏移两次的遮盖区67从各个前一遮盖区64位移一段距离，该距离小于邻接颗粒在第二辐射束脉冲后的最大生长距离，例如为0.01～10μm。虽然第三辐射束脉冲的强度图案透光区也相对第二辐射束脉冲的强度图案透光区作了偏移，但是两次偏移的透光区仍覆盖着金属层带80～82未被各自一个两次偏移遮盖区67覆盖的所有区域。
参照图2G，图示的再固化的金属层带80～82，已被第三辐射束脉冲辐射并且完成了熔化区再固化。由于两次偏移的至少部分不熔区71包含的颗粒量都小于一次偏移的至少部分不熔区65包含的颗粒量，所以在金属层带80～82各熔化区在第三辐射束脉冲辐射后完成再固化时，将有等量或更少量的颗粒在对应的一个新再固化区69内生长。如图2G所示，颗粒从每个两次偏移的至少部分不熔区71发生横向生长，不是到达各自一个金属层带80～82的边缘，就是邻接从相邻两次偏移至少部分不熔区71生长的颗粒而限定新的再固化区69，邻接的颗粒生长各自一段邻接颗粒生长距离。参照图2G，每个新的再固化区69具有比图2E的前一再固化区55’更少但更大的颗粒68。
转看图2H，在各熔化区被第三辐射束脉冲辐射并完成再固化后，样品40再相对脉冲辐射束164沿任一方向微平移一段距离，该距离小于邻接颗粒在第三辐射束脉冲之后的最大生长距离，使第四辐射束脉冲的强度图案三次偏移的遮盖区63在各自一个再固化区69内各自覆盖一不同的区域。在图6H的实施例中，另一微平移C的方向与x轴成-135°，微平移距离为0.01～10μm。在样品40按此方向微平移这一距离后，金属层带80～82被第四辐射束脉冲辐射，其强度图案与图2F的第三辐射束脉冲的强度图案相同，不过遮盖区72和透光区各自相对金属层带80～82偏移了三次。
参照图2I，图示的再固化金属层带80～82在被第四辐射束脉冲辐射后，各熔化区已完成再固化。由于被各自一个三次偏移的遮盖区63覆盖的至少部分不熔区(即三次偏移的至少部分不熔区)各自含一单一颗粒，所以在金属层带80～82的熔化区完成再固化上四，在对应的一个新再固化区70内，将有等量或更大量的颗粒生长。如图2I所示，从每个三次偏移的至少部分不熔区73作横向生长的颗粒，不是到达各自一个金属层带80～82的边缘，就是邻接从相邻三次偏移的至少部分不熔区73生长的颗粒，从而限定新的再固化区70。如图2I所示，金属层带80～82每个新的再固化区70为单一颗粒，各颗粒界在该颗粒界位置基本上与各自一个金属层带80～82垂直。相应地，若金属层带80～82是集成电路器件的互连线部分，就明显减小了这些互连线部分中的电迁移。须指出，金属层带80～82可以经历更多或更少的微平移、辐射与再固化步骤，如参照图2A～2I所描述的，以在每个金属层带中得到图2I所示的所要的颗粒结构。
在结束了上述LS处理而在每个金属层带80～82中得到所要的颗粒结构之后，可将样品40平移至下一段作LS处理。若下一段具有不同结构的金属层带，就要求一块新的掩膜150(图1A所示)，因为辐射束脉冲的强度图案被掩膜150限定的一连串遮盖区必须与各个金属层带的形状相配。
现在参照图3A～3E描述本发明方法的第二示例实施例。为便于图示，用图2A～2I所示用于描述第一实施例的同样结构的金属层带80～82描述本实施例。如在第一实施例中一样，图3A所示的金属层带80～82例如由铜形成，起初具有小颗粒和以任意方向定向的颗粒界。各金属层带的宽度一般为0.01～10μm，厚度一般为0.01～10μm。
参照图3B，金属层带80～82被第一辐射束脉冲辐射，其强度图案由掩膜150限定(图1A所示)，包括三个相对窄的带状遮盖区83，各遮盖区具有与各自一个金属层带80～82同样的预定形状。除了遮盖区83，第一辐射束脉冲被掩膜150限定的强度图案还包括一透光区，它覆盖着金属层带80～82未被遮盖区72覆盖的所有区域。遮盖区83的宽度以0.01～5μm较有利。起初，样品40经定位，使第一辐射束脉冲的强度图案的遮盖区72沿每个金属层带中心县覆盖各自一个金属层带80～82。经第一辐射束脉冲辐射，金属层带80～82被透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而金属层带被各自一个遮盖区72覆盖的各区则保持至少部分不熔。辐射束脉冲的强度图案遮盖区83足够宽，以致各金属层带80～82中熔化区85与86的热扩散不会明显熔化金属层带80～82被各自一个遮盖区83覆盖的区域。经第一辐射束脉冲辐射后，每个金属层带80～82中至少部分不熔区84将具有在LS处理前原来的金属层带颗粒结构。
现在转见图3C，经第一辐射束脉冲辐射后，各金属层带80～82中的熔化区85与86一经冷却再固化，颗粒将从金属层带80～82中每个至少部分不熔区84向外横长到各金属层带的边缘。这样，在每个金属层带80～82中形成再固化区87、88，它们具有各自较大的金属颗粒行73、74，颗粒界与金属层带以较大角度定向。
转见图3D，经第一辐射束脉冲辐射，各金属层带80～82中熔化区85与86完成再固化之后，样品40沿A方向与x轴成-135°微平移，或者掩膜150(示于图1A)沿A方向与x轴成45°微平移，使第二辐射束脉冲的强度图案遮盖区76偏移，从而覆盖住各金属层带80～82中的各自一个上行的颗粒73。本领域的技术人员应该理解，无论样品40或掩膜150，或者这二者都可以作微平移，从而使第二辐射束脉冲的遮盖区76覆盖住各金属层带80～82中各自一个下行颗粒74。虽然第二辐射束脉冲的强度图案透光区也相对第一辐射束脉冲的强度图案透光区偏移，但是偏移的透光区仍覆盖着金属层带80～82中未被各自一个偏移的遮盖区76覆盖的所有区域。除了偏移遮盖区76与透光区外，第二与第一辐射束脉冲的强度图案相同。
样品40或掩膜150微平移后，用第二辐射束脉冲辐射金属层带80～82，使偏移的透光区覆盖的金属层带80～82各区域贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个偏移的遮盖区76覆盖的金属层带各区域保持至少部分不熔。每个只不熔区领结相邻的熔化区。与原来的金属层带的颗粒和颗粒界相比，由于至少部分不熔区将包含更大的颗粒，颗粒界与金属层带80～82形成更大的角度，所以一旦各金属层带80～82中的熔化区77与78再固化，这些更大的颗粒将以每个方向至少部分不熔区85朝金属层带80～82各自的边缘作横向活化生长，使得每个金属层带将具有更大的颗粒79，颗粒界在其各自的位置与金属层带成大角度(即近90°)定向，如图3E所示。
在熔化区77、78被第二辐射束脉冲辐射接着再固化后，样品40或掩膜150以合适的方向再重复微平移，用另一辐射束脉冲辐射，金属层带的各熔化区再固化，以进一步减少每个金属层带80～82中的颗粒数量，颗粒界在其各自位置与金属层带成大角度更一致地定向。在上述实施例中，每个辐射束脉冲的透光区强度为10～104mj/cm2，脉冲持续时间(FWHM)为10～103毫微秒，脉冲重复频率为10～104Hz。
对金属层带80～82完成LS处理后，如参照图3A～3E所述，可将样品40移至下一段金属层作LS处理。若下一段的金属层带具有与图3A～3E不同的结构，就必须使用不同的掩膜150将遮盖区限定得与下一段金属层带各自预定的形状相符。按上述第一和第二实施例作LS处理所需的掩膜，从用于对金属层形成图案以构成金属层带的掩膜衍生出来(如运用常规的光刻与腐蚀)是有利的。
参照图4A～4C，图示为带衬底50的样品40、扩散位垒层51和金属层52的不同视图。衬底50是一衬有扩散位垒层51的凹槽105，然后在凹槽105内的扩散位垒层51上填充或覆盖薄金属层52。在图1B所示的样品的情况中，扩散位垒层51包含一薄层任何合适的材料，可防止金属从层52扩散入下面的其上淀积了金属层52的衬底，让颗粒在金属层52中横长(但不活化)。金属层52可包括任何元素金属、化合物金属或合金，如铝、铜、钨、钛、铂或金。上述(和下述)本发明的方法与设备可对图4A～4C所示样品40上的金属层52作LS处理，以控制颗粒的形状与大小，并控制金属层52中颗粒界的方向和定向。样品40可以是整块晶片上局部制作的集成电路器件、多个局部制作的集成电路器件或所有局部制作的集成电路器件。
接着参照图5，图示为示例不会走的流程图，借助于计算机106(或其它控制装置)执行，用于按本发明作LS处理，以控制颗粒的形状与大小和颗粒界在金属层中的定位与定向，诸如第一与第实施例和下述其它实施例所属。如流程图所示，在步骤1000，计算机106首先至少部分对图1A设备的诸硬件，诸如辐射束源110、束能密度调制器120、光束衰减器130与光阑152作初始化。在步骤1005，把样品40装到样品平移台180上。应该指出，装载可在计算机106控制下用已知的样品装载设备以人工或自动方式实现。然后在步骤1010，最好在计算机106控制下使样品平移台180移到初始位置。必要时，在步骤1015，可以人工或在计算机106控制下调节该系统的各种其它光学元件，实现正确聚焦与对准。于是在步骤1020，使辐射束脉冲稳定到所要的强度、脉冲持续时间与脉冲重复频率。在步骤1024，判断各辐射束脉冲的强度图案的各透光区是否具有足够的强度以贯穿其整个厚度熔化覆盖的各金属层50的区域，但基本上不熔化被强度图案的遮盖区覆盖的相邻区域。若出现欠熔化或过熔化，可调节衰减器130，使各辐射束脉冲的能量充分完全熔化辐射区内的金属层而不过分熔化邻近的非辐射区。
在步骤1030，用强度图案与样品40的金属层52正确对准的第一辐射束脉冲辐射该样品。在步骤1032，在用下一辐射束脉冲辐射样品40之前，样品作微平移，使下一辐射束脉冲的强度图案沿预定方向偏移预定距离。
在步骤1035，通过判断样品40是否经历了预定次微平移，判断是否完成了对金属层52或其特定部分的LS处理。若样品您0未经历预定次微平移，过程环路就回到步骤1032，再作微平移，使下一辐射束脉冲的强度图案沿预定方向偏移预定距离，并用下一辐射束脉冲辐射该样品。若样品已经历预定次微平移，则过程进到步骤1045。在步骤1045，判断有无要作LS处理的金属层部分。若有要处理的部分，在步骤1050将样品平移至下一LS处理部分。若没有要作LS处理的样品部分，过程就中止。
现在参照图6A～6E，图示为本发明方法第三实施例的辐射束脉冲的强度图案和金属层在不同LS处理阶段的颗粒结构。如图6A所示，第一辐射束脉冲辐射样品40的金属层52，其强度图案包括预定的规则阵列的较小点状遮盖区1200，它由掩膜150限定(图1A所示)。例如，由铜形成的金属层52可以是淀积在一个或多哥局部制作的集成电路器件或晶片上的金属层，在将该金属层形成图案而成为集成电路器件的互连线之前，该晶片具有多哥局部制作的集成电路器件。
再参照图6A，除了位于互正交对角线各交点的点状遮盖区阵列1200外，第一辐射束脉冲的强度图案还包括一透光区，它覆盖着金属层52的所有区域或其未被遮盖区1200覆盖的整个部分。当金属层被第一辐射束脉冲辐射时，被透光区覆盖的各金属层52的区域就贯穿其真个厚度熔化，而金属层被各自一个遮盖区1200覆盖的各区域则保持至少部分不熔。遮盖区1200很大，充分使金属膜52熔化区的热扩散不明显地熔化被遮盖区1200覆盖的金属层52区域，因此图6B所示的只部分不熔的点状区1201都具有原来形成的金属层52的颗粒结构。点状遮盖区1200可以呈任何形状，如圆形、方形、六边形等，圆形较为有利，其直径为1～10μm，最近邻居的间距为2～100μm。
转看图6B，图示为第一辐射束脉冲辐射后由于熔化区再固化而形成的金属层52的熔化区和至少部分不熔区。在各熔化区再固化期间，颗粒从各至少部分不熔区1201横长，直到这种颗粒在临界的颗粒生长了一特征生长距离后临界从临近至少部分不熔区1201生长的其它颗粒，并且形成由第一颗粒邻接边界限定的近似方形的第一再固化区1220。邻接颗粒各自的邻接颗粒生长距离由遮盖区1200的节距(即最近邻居间距)限定。金属层52各熔化区经第一辐射束脉冲辐射后完成再固化之后，各再固化区1220比原来形成的金属层52具有更少的较大颗粒。
现在参照图6C，在金属层52各熔化区经第一辐射束脉冲辐射并再固化后，带辐射束脉冲辐射的样品40沿任一方向微平移一段小于特征生长距离的距离，使第二辐射束脉冲的强度图案的遮盖区1240相对于第一辐射束脉冲的强度图案各自一个遮盖区1200偏移，以在各自一个第一再固化区1220内覆盖不熔的区域。在图6C实例中，样品40沿A方向微平移几微米(即小于经第一辐射束脉冲辐射后的领结颗粒生长距离)，该方向与x轴成负135°。虽然第二辐射束脉冲的强度图案的透光区也相对于金属层52有偏移，但是偏移的透光区仍然覆盖着金属层52未被偏移的遮盖区1240覆盖的所有区域。
样品40微平移后，用第二辐射束脉冲辐射金属层52，使金属层52被偏移的透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而金属层52被各自一个偏移的遮盖区1240覆盖的各区域保持至少部分不熔。金属层52的微平移，使图60所示至少部分不熔区1241比至少部分不熔区1201经第一辐射束脉冲辐射后含有更少的颗粒。要指出，不用微平移样品40，在样品40保持不动时，可以通过微平移掩膜150(示于图1A)而得到遮盖区1240偏移的第二辐射束脉冲同样强度图案。除了偏移遮盖区1240和透光区以外，第二与第一辐射束脉冲的强度图案相同。
再参照图6D，金属层52的熔化区一旦再固化，颗粒将从各偏移的至少部分不熔区1241向外生长，直到这些颗粒在邻接颗粒生长了特征生长距离之后邻接其它从邻近偏移的至少部分不熔区1241向外生长的颗粒，并行成由各第二颗粒邻接边界限定的近似方向的第二再固化区1250。对比一下图6D与图6B，金属层52在经第二辐射束脉冲辐射并再固化后，比其经第一辐射束脉冲辐射并再固化后具有更少和更大的颗粒。
参照图6E，在经第二辐射束脉冲辐射并再固化后，样品40沿任一方向微平移一段小于特征生长距离的距离，使第三辐射束脉冲的强度图案的遮盖区1250相对第二辐射束脉冲的强度图案的各自一个遮盖区1240偏移一段小于特征生长距离的距离，以在各自一个第二再固化区内覆盖不同的区域。在图6E实例中，样品40沿与x轴成45°的角度的-B方向微平移一段1～100μm的距离。虽然第三辐射束脉冲的强度图案的透光区也相对于第二辐射束脉冲的强度图案的透光区作了偏移，但是两次偏移的透光区仍覆盖着金属层52未被偏移的遮盖区1251覆盖的所有区域。于是，金属层52被第三辐射束脉冲辐射，使金属层52被两次偏移的透光区1250覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而金属层52被各自一个两次偏移的遮盖区1251覆盖的各区域保持至少部分不熔。金属层52各熔化区再固化后，如图6F所示，颗粒从各两次偏移的至少部分不熔区1251向外生长，直到这些颗粒邻接其它从相邻的两次偏移的至少部分不熔区向外生长的颗粒，并形成由第三颗粒接界限定的近似方形的第三再固化区1260。由于样品40的微平移使各个至少部分不熔区1251仅含单个颗粒，所以每个第三再固化区1260只含单个颗粒。须指出，再次不作样品40微平移，在样品40保持不动的通式，通过微平移掩膜150(示于图1A)，也可得到具有两次偏移遮盖区1251(和透光区)的同样的第三辐射束脉冲的强度图案。一般而言，该辐射束脉冲的透光区强度为10～104mj/cm2，脉冲持续时间(FWHM)为10～103毫微秒，脉冲重复频率为10～104Hz。
若图6F所示的LS处理的金属层52被构图而形成集成电路器件的互连线，在形成互连线时，有利的是使电流流动方向基本上垂直于再固化区1260的第三颗粒接界，从而将电迁移减至最小。
本领域的技术人员将理解，辐射束脉冲的强度图案由掩膜150限定的遮盖区贞烈，不一定具有图6A～6F所示的结构，可以是一种不同结构的阵列，这时该再固区域将各有一个对应的不同形状。另外，为了得到只含单个颗粒的再固化区，要求样品40在用下一辐射束脉冲辐射金属层52并使金属层各熔化区再固化后再作一次微平移。
参照图7A～7H，图示为本发明方法第四实施例中在金属层不同LS处理阶段的辐射束脉冲的强度图案和金属层颗粒结构。图7A中，样品40上例如由铜形成的金属层52由第一辐射束脉冲辐射，该脉冲具有掩膜150(示于图1A)限定的强度图案，具有多个形状为重复V形(即锯齿形)的规则间隔的透光区1300和多哥位于透光区之间和靠近各自一个相邻透光区1300的遮盖区1301。相邻的重复V形透光区1300相互交错排列，使各重复V形透光区1300向下指的顶点沿y方向与相邻重复V形透光区1300各自一个向上指的顶点对准，而各重复V形透光区1300向上指的顶点沿y方向与相邻重复V形透光区1300各自一个向下指的顶点对准。各透光区1300具有足够的强度，使被各自一个透光区1300覆盖的金属层52个区域贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个遮盖区1301覆盖的金属层52各区域保持至少部分不熔。重复V形透光区1300的宽度W较佳为1～10μm，相邻透光区1300间的最小间距D较较为1～103μm。
现在参照图7B，经第一辐射束脉冲辐射后，让金属层52的熔化区冷却再固化。在各熔化区再固化期间，颗粒在其中从相对的熔化区边界横长，直到以相对方向生成的成派颗粒1315、1316相互沿各自一条第一颗粒接界1325互相临界二形成第一再固化区1310，其中接界1325近似沿各熔化区的中心县延伸。这样，各第一再固化区1310的向上(沿+y方向)生长的成排颗粒1315与向下(沿-y方向)生长的成排颗粒1316，在邻接颗粒生长了一段由透光区与遮盖区限定的邻接颗粒生长距离d之后，就相互邻接。在各第一再固化区1310中，在向上生长的成排颗粒1315的各向上指顶点有一较大的单颗粒1317，而在向下生长的成排颗粒1316的各向下指顶点有一较大的单颗粒1318。
金属层52各熔化区的再固化结束后，样品40沿垂向(即-y方向)向下微平移，使第二辐射束脉冲的强度图案的透光区1319和遮盖区1326相对于第一辐射束脉冲的强度图案的透光区1300和遮盖区1301偏移，从而各自一个偏移的透光区1319在各再固化区1310中覆盖一部分向上生长的成排颗粒1315。具体而言，辐射束脉冲的透光区1319和遮盖区1326(位于其间和邻接各相邻的透光区1319)的偏移小于邻接颗粒生长距离d。偏移的透光区1319在图7B中用虚线表示。注意，不对延聘40微平移，使掩膜150微平移(示于图1A)也可使透光区与遮盖区同样偏移。
参照图7C，在金属层52受第二辐射束脉冲辐射时，金属层52被各自一个偏移的透光区1319覆盖的各区1322贯穿其整个厚度熔化，而被各自一个遮盖区1326覆盖的各区1327保持至少部分不熔。各至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区。尤其是，第一再固化区1310被偏移的遮盖区1326覆盖的向上生长成排颗粒1315部分保持至少部分不熔，包括单颗粒区1317部分。
转看图7D，金属层52被第二辐射束脉冲辐射后，让金属层52的各熔化区1322冷却再固化成第二再固化区1320。各第二再固化区1320有一排向上生长颗粒1315和一排向下生长1316，沿各自一条第二颗粒接界1328相互邻接，而接界1328沿第二再固化区1320的中心县延伸。在颗粒生长了邻接颗粒生长距离d后，向上预想下生长颗粒1315与1316就邻接。由于各第二再固化区1320中成排向上生长颗粒1315的生长是由第一在固化1310中成排向上生长哪个颗粒15的至少部分不熔部分活化的，所以向上生长颗粒1315的尺寸更大。尤其是，在各第二再固化区1320中，成排向上生长颗粒各向上指的顶点处的单颗粒区1317，尺寸增大了。
参照图7D，颗粒在第二再固化区1320中完成生长后，样品40(示于图1A)沿向下的垂直方向(即-y方向)再作微平移，使第三辐射束脉冲的强度图案的各透光区1329(用虚线表示)和遮盖区1330(位于其间并邻接各相邻的透光区1329)，相对于第二辐射束脉冲的强度图案的透光区1319(示于图7C)和遮盖区1326偏移一段小于特征生长距离d的距离，因而在第二再固化区1320中，两次偏移的透光区1329覆盖者成排向上生长颗粒1315的各个部分。这样微平移后，金属层52(示于图1A)被第三辐射束脉冲辐射，使金属层52被各自一个两次偏移的透光区1329覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而金属层被各自一个两次偏移的遮盖区1330覆盖的各区域，包括第二再固化区1320中成排向上生长颗粒1315的各部分，都保持至少部分不熔。金属层52被第三辐射束脉冲辐射后，让熔化区冷却再固化而形成第三再固化区(未示出)，各区域邻接了成排向上和向下生长的颗粒。在各第三再固化区(未示出)中，向上生长颗粒的尺寸变得更大，包括成排向上生长颗粒各向上指顶点的单颗粒区域。
转看图7E，在以上述方式作数次微平移、辐射和再固化之后，每排向上生长颗粒各向上指顶点的单颗粒区1317不断增大尺寸，并开始领结水平先的(即沿x方向)单颗粒区1317。此外，每一再固化区的各单颗粒区1317延伸入其直接上面的(即沿+y方向)垂直相邻的再固化区。如图7E所示，完成再固化后，样品沿向下垂直方向(即-y方向)以上述方法微平移，下一辐射束脉冲的强度图案的偏移透光区1324(用虚线表示)，以图7E所示方式覆盖着单品区1317的各部分和其它区域。
参照图7F，下一辐射束脉冲辐射时，金属层52被各自一个偏移的透光区1324覆盖的屹区域331就贯穿其整个厚度熔化，而金属层52被各自一个遮盖区(位于其间和邻接各相邻的偏移透光区1324)覆盖的各区域保持至少部分不熔。各熔化区1331再固化后，如图7G所示，单颗粒区1317生长得甚至更大，从而在更长的颗粒接界1321上邻接水平相邻的单颗粒区1317。还有，各单颗粒区1317沿垂直相邻方向(即+y方向)延伸得更靠近单颗粒区1317。
转看图7H，以上述方式作数次附加的微平移、辐射与再固化后，各单颗粒区1317生长得邻接其两个垂直相邻的(即+y方向)单颗粒区1317。当各单颗粒区1317生长得完全邻接其垂直相邻的单颗粒区1317时，以上述方法处理的金属层52就包括完全邻接的通常呈六边形的单颗粒区1317，如图7H所示。
在上述实施例中，较有利的是，各辐射束脉冲的透光区强度为10～104mj/cm2，脉冲持续时间(FWHM)为10～103毫微秒，脉冲重复频率为10～104Hz。
若对金属层52(示于图1A)形成图案，则在上述LS处理后构图较为有利，如用常规的光刻与腐蚀方法构图，形成集成电路器件的互连线，或为其它应用形成有图案的金属层。如上所述，不对带金属膜52的样品40作微平移，可以利用未图示的普通掩膜平移台，通过微平移掩膜150(示于图1A)而使下一辐射束脉冲的强度图案相对前一辐射束脉冲的强度图案偏移。再者，在前一辐射束脉冲每次辐射和金属层各熔化区再固化后，不是通过微平移样品40或掩膜150使下一辐射束脉冲的强度图案沿向上方向(即+y方向)相对前一辐射束脉冲的强度图案作偏移，而是在每次辐射与再固化后，通过微平移样品40或掩膜150使下一辐射束脉冲的强度图案沿向下方向(即-y方向)相对前一辐射束脉冲的强度图案作偏移，可得到图7H所示的同样结果。
参照图1A，若按逐一部分的原则对金属层52作LS处理，在以上述方式对一部分金属层52完成LS处理后，可将样品40平移至金属层52的下一部分，按上述实施例作LS处理。
参照图8A～8D，图示为本发明方法第五实施例在不同LS处理阶段的辐射束脉冲的强度图案和金属层颗粒结构。金属层52例如由铜构成。如图8A所示，第一辐射束脉冲由掩膜150(示于图1A)限定的强度图案，包括多个各自沿y方向延伸的规则间隔、较窄直线的带状遮盖区1401和多个各自沿y方向延伸的规则间隔、较宽直线的带状透光区1400。各透光区位于各相邻的遮盖区1401之间并邻接。第一辐射束脉冲的强度图案沿y方向可以具有任意数量任何长度的遮盖区1401和透光区1400，受到金属层52被处理的面积的支配，其限制在于辐射束脉冲必须对每个透光区1400提供足够的强度，使被该透光区覆盖的各金属层区域贯穿其整个厚度熔化。较佳地，各遮盖区1401具有小于1μm到10μm的小宽度尺寸，而各透光区1400具有1～103μm的小宽度尺寸。当金属层52被具有这种强度图案的第一辐射束脉冲辐射时，金属层52被各透光区1400覆盖的各区域1402贯穿其整个厚度熔化，而金属层52被各遮盖区1401覆盖的各区域1403保持至少部分不熔。每个至少部分不熔区1403邻接各自相邻的熔化区1402。至少部分不熔区1403中的金属层具有较小的颗粒，金属层随机定向的颗粒界照旧。
如图8B所示，经第一辐射束脉冲辐射后，让金属层52的熔化区1402(示于图8A)冷却再固化。在各熔化区1402再固化期间，在各邻接的熔化区1403中，颗粒从各至少部分不熔区1403生长，而在各熔化区1402中，颗粒相互沿相反方向从邻接的至少部分不熔区1403生长，并且沿各约位于各熔化区1402中心县的第一颗粒接界1407相互邻接而形成再固化区1404。各再固化区1404有两列水平延伸(即沿x方向)的颗粒1405和1406，它们在生长了邻接颗粒生长距离d(约是透光区宽度的一半)后相互邻接。在金属层52各熔化区1402完成再固化后，第二辐射束脉冲辐射金属层52，其强度图案与第一辐射束脉冲的一样，不过通过沿x方向使样品40(示于图1A)微平移或使掩膜150微平移(示于图1A)，其遮盖区与透光区相对于第一辐射束脉冲的强度图案的遮盖区与透光区沿x方向偏移了一段至少等于遮盖区1401宽度(示于图8A)的距离。本例中，样品40沿x方向微平移一段至少等于遮盖区1401宽度的距离，使偏移的遮盖区1408(图8B中用虚线表示)在各再固化区1404中覆盖了各具有较大颗粒的区域。各偏移的遮盖区1408可在各再固化区1404中在第一颗粒接界1407的任一侧覆盖某一区域。有利的是，偏移的遮盖区1408应在各再固化区1404中相对接近于第一颗粒接界1407，但不可覆盖第一颗粒接界1407。
现在转看图8C，在偏移了强度图案后，第二辐射束脉冲辐射金属层52(示于图1A)，使金属层52被各偏移的透光区1409覆盖的各区域1410(示于图8C)贯穿其整个厚度熔化，而金属层52被各偏移的遮盖区1408覆盖的各区域1411保持至少部分不熔。各至少部分不熔区域1411邻接各自相邻的熔化区1410。
参照图8D，融化1410冷却固化后，各颗粒在各邻接的熔化区1412中从各至少部分不熔区1411生长。在各熔化区1410中，各颗粒1412相互沿相反方向从各邻接的至少部分不熔区1411生长，并在邻接颗粒生长了邻接颗粒生长距离d后，相互沿各第二颗粒接界1413邻接。各第二颗粒接界1413近似地沿各熔化区1410的垂直(即IY方向)中心线定位，由于至少部分不熔区1411各自包含较大的颗粒，其横向颗粒界一般沿水平方向(即x方向)延伸，所以沿相反的水平方向从各至少部分不熔区1411生长的颗粒1412，将被气候总包含的这种较大颗粒活化。如图8D所示，得到的颗粒1412更宽更长，并在各相邻的第二颗粒接界1413之间延伸。
从本例的描述可见，经第一与第二辐射束脉冲辐射后，熔化区1402与1410的宽度(由透光区1400、1409的宽度决定)不可大于在新颗粒在熔化区1402与1410中核化之前让从相邻的至少部分不熔区1403与1411生长的颗粒分别到达第一与第二颗粒接界1407与1413的宽度。一般而言，第一与第二辐射束脉冲提供的透光强度都为10～104mj/cm2，脉冲持续时间(FWHM)为10～103毫微秒，脉冲重复频率为10～104Hz。本领域的技术人员应理解，使第二辐射束脉冲的强度图案沿x方向偏移，可得到同样结果。除了偏移遮盖区与透光区外，第二辐射束脉冲的强度图案与第一辐射束脉冲的强度图案相同。
注意，用具有图8D所示颗粒结构的金属层形成集成电路器件的互连线是有利的，其方法是将互连线段构图成相对于LS处理的金属层的颗粒界时评方向呈对角线定向(如定向成与x轴成±45°)，以将电迁移减至最小。
参照图9A与9B，可用强度图案由掩膜150限定的辐射束脉冲(示于图1A)作上述的LS处理，气候总遮盖区1901与透光区1902同x与y方向呈对角定向，如图9A所示。然后，可用以上对垂直定向的(即沿±y方向)遮盖区与透光区所述的同样方法作LS处理，但是第二辐射束脉冲的强度图案沿垂直于对角定向的遮盖区1901与透光区1902的方向偏移。这样，形成的对角成排的较宽较长的颗粒就在各自相邻的对角定向的第二颗粒接界之间延伸。
现在参照图10A～10E，图示为本发明方法第六实施例中在不同LS处理阶段的辐射束脉冲的强度图案和金属层颗粒结构。有利的是，本例为以上参照图8A～8D描述的第五实施例的延伸。在完成第五实施例的LS处理而得到图8D所示的颗粒结构之后，把具有金属层52的样品40(示于图2A)相对第二颗粒接界1413旋转90°，得到图10A的颗粒结构，转90°后，图8D所示较长较宽颗粒1412的邻接列变成图10A所示较长较宽颗粒1412的邻接行，而图8D所示垂直延伸的第二颗粒接界1413变成图10A所示水平延伸的第二颗粒接界1413。图10A的每行颗粒，高度为λ。约为2～103μm。
参照图10A，转90°后，辐射束脉冲辐射样品40的金属层52(示于图1A)，其强度图案与第五实施例中第一辐射束脉冲(图8A所示)一样，具有规则间隔、较宽直线带状透光区1400和规则间隔、较窄直线带状遮盖区1401，如图10A的虚线所示。在转90°后用第一辐射束脉冲辐射样品40的金属层52，使金属层52被各透光区1400覆盖的各区域1500贯穿其整个厚度熔化，而被各遮盖区1401覆盖的各区域1501保持至少部分不熔，如图10B所示。各至少部分不熔区1501邻接相邻的熔化区1500。
在转90°并用第一辐射束脉冲辐射后，让金属层52各熔化区冷固。在金属层52各熔化区1500再固化期间，不同的单颗粒在各邻接熔化区1500内从各至少部分不熔区1501生长。参照图10C，在各熔化区1500中，各单颗粒沿相互相反的方向从邻接的至少部分不熔区1501生长，直到在邻接颗粒生长了第二邻接颗粒生长距离d(约为透光区宽度的一半)后，颗粒相互沿各自一条第三颗粒接界1510邻接。经第一辐射束脉冲辐射接着再固化后，金属层52的颗粒结构示于图10C。由于每个遮盖区1401的宽度充分覆盖图10A所示每行颗粒1412中的两个颗粒，所以图10C示出的颗粒结构包括被水平颗粒接界1503分开的邻接大颗粒行1502。在各行1502中，颗粒由各颗粒界1511和各垂直颗粒接界1510分开。
在完成转90°、第一辐射束脉冲辐射和再固化后，样品40或掩膜150(二者示于图1A)微平移，使第二辐射束脉冲的强度图案例如沿+x方向产生水平偏移。偏移的强度图案具有偏移的透光区1504和偏移的遮盖区1505，如图10c虚线所示。如图10D所示，金属层52被各偏移的透光区1504覆盖的各区1506(示于图1A)贯穿其整个厚度熔化，而被各偏移的遮盖区1505覆盖的各区1507保持至少部分不熔。各至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区。如图10C所示，各至少部分不熔区1507在各行1502中含一单颗粒。因此，如图10E所示，在熔化区1506(示于图10D)再固化时，每行1502中各单颗粒在各邻接熔化区1506中从各至少部分不熔区1507横长，而在各熔化区中，每行1502中各对单颗粒相互沿相反的方向从邻接的至少部分不熔区生长，在邻接颗粒生长了特征生长距离d后，相互沿各自一条第四垂直颗粒接界1512邻接。在完成转90°、第二辐射束脉冲辐射和再固化时，金属层52的颗粒结构示于图10E。如图10E所示，得到的颗粒结构包括通常尺寸为λ×λ方形单颗粒区的行1508，各单颗粒区以各条水平颗粒接界1503和各条第二垂直颗粒接界1512为界，λ为图10A所示各条第二颗粒接界1413间的距离。典型的辐射束脉冲强度、脉冲持续时间和脉冲重复频率均同第五实施例的一样。
现在转看图11A～11D，图示为本发明方法第七实施例在不同LS处理阶段的辐射束脉冲的强度图案和金属层颗粒结构。参照图11A，样品40上设置的金属层52已预构图成较窄的带，如宽度为0.1～10μm。例如由铜构成怯其预定外形符合曼哈顿几何图案的金属层带52，由第一辐射束脉冲辐射，该脉冲的强度图案包括多个较窄的直线带状遮盖区1600，被定位成沿预定外形按规则间隔覆盖金属层带52。第一辐射束脉冲的强度图案还包括一透光区，可覆盖金属层带52未被各覆盖去600覆盖的所有区域。遮盖区1600的宽度为小于1μm到10μm较有利，而其长度为2～100μm，在该辐射束脉冲的强度图案偏移后，充分完全覆盖金属层带52的宽度，如下所述。
在金属层带52被第一辐射束脉冲辐射时，金属层带被透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而金属层带被各遮盖区1600覆盖的各区域保持至少部分不熔。各至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区，并含有随机定向的金属层带52颗粒界照旧的小颗粒。经第一辐射束脉冲辐射后，让各熔化区冷固。参照图11B，在各熔化区再固化期间，颗粒1601在相邻的熔化区中从各至少部分不熔区横长。这里由于金属层带52狭窄，金属层带52中只能生长单颗粒1601。因此，单颗粒1601在各相邻的熔化区中从金属层带52的各至少部分不熔区1602生长哪个，而在各熔化区中，各颗粒1601相互沿相反的方向从邻接的熔化区生长，并在各自其中一条第一颗粒接界1603相互邻接。
金属层带52在完成第一辐射束脉冲辐射和再固化后的颗粒结构示于图11B。如图11B所示，金属层带52各至少部分不熔区1602的颗粒结构有成群颗粒界随机定向的小颗粒，而各再固化区的颗粒结构具有较长的颗粒1601，它们相互沿相反的方向从邻接的至少部分不熔区1602生长，而且在邻接颗粒沿金属层带52的外形生长了一段邻接颗粒生长距离(约为相邻遮盖区1600的间距的一半)后，在其中各自一条第一颗粒接界1603邻接。
现在转看图11C，在第一辐射束脉冲辐射和再固化后，用第二辐射束脉冲辐射金属层带52，其强度图案与第一辐射束脉冲相同，但其遮盖区1604相对于第一辐射束脉冲的强度图案的遮盖区有偏移，使各偏移的遮盖区覆盖金属层带52的各单颗粒区1601。尽管第二辐射束脉冲的强度图案的透光区也作了偏移，但是仍然覆盖着金属层带52未被各偏移的遮盖区1604覆盖的所有区域。本例中，通过沿相对于金属层带52诸段呈对角的方向(如沿与x轴成45°的A方向)微平移样品40(示于图1A)，可相对于金属层带52偏移遮盖区1604与透光区。在该替代方法中，通过微平移掩膜150(示于图1A)来取代微平移样品40，也可以偏移遮盖区1604。
在金属层带52被第二辐射束脉冲辐射时，金属层带52被偏移的透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而金属层带被各遮盖区1604覆盖的各区域保持至少部分不熔。各至少部分不熔区邻接各相邻的熔化区并包含各单颗粒。经第二辐射束脉冲辐射后，让金属层带52的各熔化区冷固。在再固化期间，各至少部分不熔区里的屹单颗粒在各相邻的熔化区里生长，而在各熔化区里，各单颗粒相互沿相反的方向从邻接的至少部分不熔区生长，并在邻接颗粒生长了邻接颗粒生长距离后，相互在各自一条第二颗粒界1606邻接。
金属层带52在第二辐射束脉冲后完成再固化之后的颗粒结构示于图11D。颗粒结构包括在各第二颗粒接界1606邻接的单颗粒区1605，该第二颗粒接界1606在边界1606各位置基本上垂直于金属层带52。有利的是，在上述实施例中，该辐射束脉冲的透光区强度为10～104mj/cm2，脉冲持续时间(FWHM)为10～103毫微秒，脉冲重复频率为10～103Hz。除了将第二辐射束脉冲的强度图案的遮盖区和透光区相对于第一辐射束脉冲的强度图案的遮盖区和透光区作偏移外，第一与第二辐射束脉冲的强度图案相同。
参照图12A～12D，图示为本发明方法第八实施例在不同LS处理阶段的辐射束脉冲的强度图案和金属层颗粒结构。图12A中，图示为一部分带金属层52的衬底40，例如金属层52由铜构成，并被构图成指教弯曲的带。有利的是，金属层带52宽10μm或更窄些，代表现代集成电路器件的金属层互连线，其中把金属互连线布设成曼哈顿几何形状。
金属层带52被第一辐射束脉冲辐射，强度图案由掩膜150(示于图1A)限定，包括多个规则间隔的较宽的直线带状透光区1700和多哥规则间隔的较窄的直线带状遮盖区1701，遮盖区1701和透光区1700都沿y方向延伸。各透光区1700位于相邻的各相邻遮盖区1701之间。金属层带52各直角段相对于遮盖区1701和透光区1700对角定向。较佳地，金属层带52各直角沿A方向(即与x轴成45°)或沿B方向(即与x轴成-45°)定位。有利的是，透光区1700的宽度为小于1μm到10μm，遮盖区1701的宽度为小于1μm到10μm。经第一辐射束脉冲辐射，金属层带52被各透光区1700覆盖的各区域1703贯穿其整个厚度熔化，而金属层带52被各遮盖区1701覆盖的各区域保持至少部分不熔。各至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区，含有金属层带52的颗粒界照旧随机定向的小颗粒。
第一辐射束脉冲辐射后。让金属层带52各熔化区1703冷固。在如此在固化期间，单颗粒在各邻接熔化区1703中从金属层带52各至少部分不熔区生长，而在各熔化区中，各单颗粒相互沿相反的方向从邻接的至少部分不熔区生长，并在邻接颗粒沿金属层52形状生长了约为相邻遮盖区1701之间一半距离的邻接颗粒生长距离后，在其中各自一条第一颗粒接界1706相互邻接。由于金属层带52各狭窄，带内只能生长单颗粒。
金属层带52在完成第一辐射束脉冲辐射和再固化后的颗粒结构示于图12B。参照图12B，颗粒结构在各至少部分不熔区1704中包括成群颗粒界随机定向的小颗粒，在熔化区1703中生长的单颗粒区1705邻接各至少部分不熔区1704，而各单颗粒1705在熔化区1703中沿相反方向生长的第一颗粒接界1706相互邻接。
现在转看图12C，在第一辐射束脉冲辐射和再固化后，用第二辐射束脉冲辐射金属层带52，其强度图案与第一辐射束脉冲的一样，但是透光区1707与遮盖区1708相对于第一辐射束脉冲的强度图案的透光区与遮盖区沿垂直于透光区与遮盖区的方向偏移一段距离，该距离至少等于遮盖区1701与1708的宽度，但小于使遮盖区1708覆盖第一颗粒接界1706的距离。这样，各偏移的遮盖区1708覆盖各自一个单颗粒区1705(示于图12B)。本例中，强度图案沿+x方向偏移，通过使样品40沿-x方向微平移实现。或者，通过沿+x方向平移样品40，可让强度图案(即透光区1707与遮盖区1708)沿-x方向偏移。再或者，不用微平移样品，可以微平移掩膜150(示于图1A)而使第二辐射束脉冲的强度图案沿x方向或-x方向偏移。
第二辐射束脉冲辐射后，金属层带52被各偏移的透光区1707覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而金属层带52被各遮盖区1708覆盖的各区域保持至少部分不同。各至少不内部熔区邻接各相邻的熔化区，且含有各单颗粒区。在第二辐射束脉冲辐射后，让金属层带52各熔化区冷固。在各熔化区1709再固化期间，各至少部分不熔区里的各单颗粒在各相邻的熔化区1709生长，各单颗粒相互沿相反的方向从邻接的至少部分不熔区生长，并在其中一条第二颗粒接界1711相互邻接，如图12D所示。
金属层带52在第二辐射束脉冲之后再固化后的颗粒结构示于图12D。图示的颗粒结构包括在各相邻的第二颗粒接界1711之间延伸的单颗粒区1710，各第二颗粒接界1711在边界1711位置与金属层带52对角定向成约45°。有利的是，在上述实施例中，各辐射束脉冲的透光区强度为10～104mj/cm2，脉冲持续时间(FWHM)为10～103毫微秒，脉冲重复频率为10～103Hz。
图12A～12D示出的本实施例适用于多种具有曼哈顿几何形状的预构图金属层带，如一个或多哥局部制作的集成电路器件或同时在整块晶片上所有局部制作的集成电路器件的互连线。
参照图13A～13C，图示为本发明方法第九实施例在不同LS处理阶段的辐射束脉冲的强度图案和金属层颗粒结构。本例中，如由铜构成的金属层带具有单颗粒部分和与金属层带方向形成打搅度的颗粒界，它是通过用辐射束脉冲辐射样品40上的金属层52(二着示于图1A)而形成的，该脉冲的强度图案包括的透光区保持与准备形成的金属层带同样的形状，但比金属层带更宽。如图13A所示，辐射束脉冲辐射一部分金属层52，其强度图案包括弯成直角的带状透光区1800和覆盖金属层未被透光区1800覆盖的所有区域的遮盖区。金属层52被透光区1800覆盖的区1801贯穿其整个厚度熔化，而被遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔。熔化区1801沿其两边缘1802与1803邻接相邻的至少部分不熔区。有利的是，透光区1800的宽度为1～10μm，以便形成宽度为0.1～10μm的金属层带。
辐射束脉冲辐射后，金属层52的熔化区1801冷固。在熔化区1801再固化期间，颗粒在熔化区1801内从其两个至少部分不熔化边缘1802和1803横长。如图13B所示，两行颗粒1805和1806分别从相对的边缘1801与1803相互横长，相互沿大致与熔化区1801的中心线一致的颗粒接界1807邻接，形成再固化区1804。
在金属层52的熔化区1801完全再固化后，如图13B所示，得到的再固化区1804的颗粒结构有两行沿颗粒接界1807临机的颗粒1805和1806。对具有再固化区1804的金属层52构图，形成较窄金属层带。在本例中，用常规方法对金属层52作光刻和腐蚀，在下一行颗粒1806形成阶级但不覆盖颗粒接界1807的带状区域1808(图13B用虚线表示)。
金属层52构图后得到的金属层带1809示于图13C。如图13C所示，金属层带1809包括相互被颗粒界1811分开的单颗粒部分1810，颗粒界1811一般在颗粒界1811各位置相对于金属层带1809形成大角度(即近90°)。在上述实施例中，辐射束脉冲的透光区强度为10～104mj/cm2，脉冲持续时间为10～103毫微秒。
虽然本例在下行颗粒1806中由带状区域1808形成金属层带1809，但是应指出，金属层带可在另一行颗粒1805中由带状区域形成。还要指出，虽然本例中透光区宽度窄得充分使再固化区1804的两行颗粒1805和1806在颗粒接界1807邻接，但是可以用更宽的透光区1800熔化金属层52较宽的区域1801，从而这两行颗粒1805和1806的生长在熔化区完全再固化前相互不邻接。在这种情况下，这两行颗粒1805和1806被一细颗粒金属层区分开，而该细颗粒金属层区由沿再固化区中心部分延伸的核化(未示出)形成，而且金属层带1809可用两行不邻接的任一行颗粒1805和1806中的带状区形成。这两行不邻接的颗粒1805和1806各自的特征生长距离，主要取决于熔化金属区1801的热析出。有利的是，用于形成金属层带1809的带状区接近但不覆盖分离两行颗粒1805和1806的细颗粒区(未示出)。
参照图14和图15A～15G，图示为本发明方法第十实施例在不同LS处理阶段的辐射路径、辐射束脉冲的强度图案和金属层颗粒结构。先看图14，图示的样品40在其上有一例如由铜构成的金属层52。再参照图1A的设备，样品40放在计算机106控制的样品平移台180上，强度图案由掩膜150限定的固定位置脉冲辐射束164撞击样品40上的金属层52。沿x与y方向控制样品平移台180的移动，计算机106控制样品40与静止脉冲辐射束164的相对位置，辐射束164辐射样品40上的金属层52。该脉冲辐射束164的脉冲持续时间、脉冲重复频率和各脉冲能量，也由计算机106控制。
本例中，为了沿预定的辐射路径依次辐射金属层52的连续部分(示于图1A)，以便使具有控制的颗粒大小与形状、控制的颗粒界位置和在金属层52中定向的大颗粒作横长，样品40(示于图1A)要相对于静止脉冲辐射束164(示于图1A)平移。脉冲辐射束164的脉冲不限于任何具体的强度图案，只要各辐射束脉冲的强度图案的各透光区具有足够的能量使金属层52被该透光区覆盖的区域贯穿其整个厚度熔化，而且金属层52的各熔化区具有足够小的尺寸使颗粒在熔化区中横长。
为便于图示，图14以平移样品40为参考系示出辐射路径，把静止脉冲辐射束164图示成横过静止的样品。
再看图14，本例中，为作处理，把样品40上的金属层52细分成若干沿y方向延伸的列(如第一列205、第二206等)，细分的金属层52诸列的位置与尺寸存入计算机106(示于图1A)，被计算机用束控制对样品40上金属层52的处理。各列的示例尺寸可以是x方向2cm乘上y方向40cm，把样品40上的金属层52细分成例如15列。为避免可能出现任何不辐射的金属层52区域，相邻列的辐射最好相互覆盖一小区域，例如覆盖区可以为50μm宽。
再参照图1A，计算机106令脉冲辐射束164准备发射，样品40准备定位，使脉冲辐射束164以样品40为参考系撞击第一位置220。然后，在计算机106控制下，样品40相对于静止脉冲辐射束164沿+y方向加速到达预定速度，而辐射束164跟随不在样品40上的第一路径225。再次指出，路径225并非是静止的脉冲辐射束164运动而造成的，而是代表着样品朝静止脉冲辐射束的运动。
当样品40的上边缘210到达脉冲辐射束164的撞击位置时，样品相对于静止脉冲辐射束164以预定速度移动。之后，样品40沿+y方向以预定速度平移，使脉冲辐射束164沿第二辐射路径230以预定脉冲重复频率辐射样品40上连续的金属层52部分，其中第二辐射路径230沿y方向横过样品40的长度。当样品40的下边缘211到达脉冲辐射束164的固定撞击位置时，样品40沿第三路径235放慢平移，直到脉冲辐射束164的固定撞击位置相对于样品40处于第二位置240时完全停止。本例中，预定的脉冲重复频率例如为50～103Hz脉冲/秒，各脉冲的透光区强度为10～104mj/cm2，脉冲持续时间为10～103毫微秒。
在被具有示例强度图案的辐射束脉冲连续依次辐射而且脉冲辐射束164在横过辐射路径230期间，金属层52的示例颗粒结构示于图15A～15D。参照图15A，在本例中，脉冲辐射束164的强度图案300呈方形，具有规则间隔的较窄的直线带状遮盖区301和规则间隔的较宽的直线带状透光区302，各透光区位于邻接的各相邻遮盖区之间。遮盖区301和透光区302都沿y方向延伸。强度图案300的尺寸为0.1×1.5cm，各遮盖区301的尺寸为2μm×1cm，各透光区302的尺寸为4μm×1cm。当样品40上边缘210后面的一部分金属层52被第一辐射束脉冲辐射时，金属层52受辐射部分被第一辐射束脉冲的强度图案各透光区302覆盖的各区域303就贯穿其整个厚度熔化，而受辐射部分被第一辐射束脉冲的强度图案各遮盖区301覆盖的各区域323保持只好部分不熔。
现在转看图15B，在第二辐射束脉冲辐射前，根据预定的脉冲重复频率，金属层52被第一辐射束脉冲熔化的各区域303再固化，形成两列从邻接的至少部分不熔区323(示于图15A)彼此相对生长的颗粒304和305，并且在邻接颗粒生长了近2μm的邻接颗粒生长距离后，相互沿其中一条颗粒接界306邻接。两列颗粒304和305在各再固化区307中各有一中心部分，其中颗粒界与辐射路径230形成大角度(即近90°)。如图15B所示，虽然熔化区303发生再固化，但是样品相对于静止脉冲辐射束164沿辐射路径230平移，从而在金属层52被第二辐射束脉冲辐射时，图15B中用虚线表示的其强度图案308已平移，只是部分覆盖该再固化区307。
如图15C所示，金属层52被第二辐射束脉冲的强度图案308的各透光区305覆盖的区域309，各自贯穿其整个厚度熔化，而金属层52被第二辐射束脉冲的强度图案308的各遮盖区324覆盖的各区域326保持至少部分不熔。此外，再固化区307未被第二辐射束脉冲的强度图案308的透光区325覆盖的部分，也保持至少部分不熔。如图15D所示，在熔化区309在连续的辐射束脉冲之间再固化期间，各再固化区310内的成列颗粒311和312的长度增大，并具有各自颗粒界与辐射路径230形成大角度(即近90°)的中心部分。由于样品40相对于静止脉冲辐射束164在连续的辐射束脉冲之间发生连续平移，所以在熔化区309再固化期间，当金属层52被第三辐射束脉冲辐射时，其强度图案313(如图15D的虚线所示)相对于再固化区310平移，使第三辐射束脉冲的强度图案313的透光区328仅部分覆盖再固化区310。着阿姨能够，样品沿列205第一通道中辐射路径230以预定速度的连续平移再加上被连续的辐射束脉冲以预定脉冲重复频率辐射，导致形成沿第二辐射路径230全长延伸的再固化区，各再固化区具有两列邻接的颗粒，各部分集中于颗粒界与辐射路径230形成大角度的再固化区。
再参照图14，在以平移样品40为参考系的静止脉冲辐射束164在位置240停止后，样品40在计算机106控制下沿x方向微平移，使脉冲辐射束跟随第四路径245，直到辐射束撞击位置247。然后，样品40沿-y方向加速，使脉冲辐射束横过第五路径250，直到样品40在其下边缘211到达辐射束撞击位置时达到预定的平移速度。之后，样品40对第六辐射路径255的全长以该预定速度沿-y方向平移，同时脉冲辐射束以预定的脉冲重复频率连续辐射样品40上的金属层52。
参照图15E，图示为沿路径245微平移并横过路径250后，列205中金属层一部分317正好在样品40的下边缘211之上。在脉冲辐射束横过第一通道中的辐射路径230之后示出的列205中金属层52的部分317，有多个各自具有两列邻接颗粒314与315的再固化区316，这些颗粒沿列205的全长延伸。各再固化区316在其两侧以同样沿列205全长延伸的两个不辐射区318慰藉。第二通道中用于在微平移后辐射列205中金属层52的第一辐射束脉冲的强度图案319，在图15E中用虚线表示。偏移的强度图案319有多个遮盖区329和透光区330，前者部分覆盖各再固化区316的中心部分的两列颗粒314与315，后者覆盖各不辐射区318，并且覆盖各相邻再固化区316边缘的一部分列颗粒314与315。当金属层52的部分317被具有强度图案319的第一辐射束脉冲辐射时，金属层被各透光区330覆盖的区域320各自贯穿其整个厚度熔化，而金属层被各遮盖区329覆盖的区域323保持至少部分不熔，如图15F所示。各至少部分不熔区323邻接各自相邻的熔化区320。经第一辐射束脉冲辐射后，让熔化区320冷固。在熔化区320再固化期间，裂颗粒314与315集中于各再固化区316的至少部分不熔部分321和322，使各邻接熔化区320中的颗粒活化横长。如图15G所示，当熔化区320完成再固化时，形成的再固化区333具有较长颗粒的连续的列332，颗粒界一般沿x方向定向。
熔化区320在再固化时，样品40相对脉冲辐射束164连续平移(示于图1A)，使下一辐射束脉冲的强度图案331(图15G中虚线所示)相对于再固化区333平移，从而部分覆盖再固化区333。这样，脉冲辐射束164以预定速度横过辐射路径225，加上辐射束脉冲以预定脉冲重复频率在第二通道中辐射第一列205的金属层52，沿第一列205全长形成连续的较长颗粒332列，其颗粒界一般沿x方向定向。
脉冲辐射束164以上述方式横过第六辐射路径255后，第一列205的连续LS处理就结束。再参照图14，当样品40在计算机106控制下平移(示于图1A)而使脉冲辐射束164撞击样品40的上边缘210时，再次减慢样品40相对脉冲辐射束164的速度，同时辐射束横过第七辐射路径260，使样品40在脉冲辐射束164撞击样品40参考系中的位置265的时候完全停止。然后，样品40平移至下一列206，脉冲辐射束164在横过样品40参考系中的第八路径270后撞击第五位置272。之后，样品40在计算机106控制下保持静止一段预定时间，使样品40在列之间相对长的平移造成的任何振动稳定下来。尤其在样品40定位时，脉冲辐射束164会沿辐射路径撞入第二列206，对于x方向宽度为2cm的列而言，样品沿x方向平移于2cm。然后，对第二列206和后面的样品40的各剩余列，重复上述对第一列205的连续LS处理。这样，能以最少必要的总稳定时间对样品40的所有列作连续的LS处理。
只有在对样品40一整条列(如第一列205)完成了连续的LS处理，而且样品40经平移使脉冲辐射束在第一通道中处于扫描样品40下一列(如第二列206)里某一辐射路径的位置时，才要求延迟样品40振动的稳定。运用样品40的示例尺寸(如30×40cm)，在该示例样品中仅有15列要作连续LS处理。相应地，在该示例样品的连续LS处理期间，遇到的“平移与稳定”次数不是14次就是15次，具体取决于样品40定位作第一列连续LS处理时所要求的稳定延迟。
根据本发明，对大型金属层52作LS处理时，为便于处理，可将金属层52细分成连续的部分，每次对一个部分作LS处理，如图16A～16E所示。如图16A所示，起初将样品40定位成在金属层52的第一部分410中作LS处理。注意，第一部分410与金属层52的左边缘接界。如代表第一部分410的方块中的交叉线所示，在部分410中按本发明完成了LS处理之后，样品沿-x方向平移而定位成对下一连续的部分420作LS处理。
参照图16B，如代表部分420的方块中的交叉线所示，在该部分完成LS处理后，样品再沿-x方向平移而定位成对下一连续部分430作LS处理。有利的是，在对指定部分作LS处理时，辐射该部分的辐射束脉冲覆盖一小部分(如50μm)上一次处理的连续部分，如代表连续LS处理部分之间公共接界的粗线所示。如图16C所示，按本发明在金属层52一部分中作LS处理并沿-x方向平移样品40使样品定位成对下一连续部分作LS处理的步骤要重复进行，直到把样品40定位成按本发明方法对与金属层52右边缘接界的部分450作LS处理。
转看图16D，在部分450按本发明完成LS处理后，样品沿-y方向平移，直到定位成对下一邻接部分460作LS处理。参照图16E，部分460按本发明作LS处理后，样品40沿+x方向平移，直到定位成对下一邻接部分470作LS处理。之后，重复在某一部分作LS处理并将样品沿+方向平移到对下一邻接部分作LS处理，直到样品40定位成对部分490作LS处理，接近金属层52的左边缘。如图16G所示，在部分490按本发明完成LS处理后，样品40沿+y方向平移，定位成对下一邻接部分500作LS处理。之后，重复在某一部分按本发明作LS处理并将样品沿-x方向平移而定位成对下一邻接部分作LS处理的步骤，直到样品40定位成对接近金属层52右边缘的部分(未示出)作LS处理。上述示例步骤进行到对金属层52所有部分都按本发明例如第三、第四或第五实施例作了LS处理。注意，本领域技术人员将明白，各种替代方案可通过各部分连续平移而横过金属层诸部分，如按列而不是按行横过诸部分。
或者，不是在将样品40平移到对下一邻接部分作LS处理之前先按本发明对金属层52一个部分作LS处理，而是处理步骤可以每次一个部分地在每一部分中一次执行一步。如上述第三、第四或第五实施例所说明，由于本发明的LS处理每次用预定强度图案的第一辐射束脉冲辐射金属层52，让被第一辐射束脉冲熔化的区域再固化，用强度图案偏移的第二辐射束脉冲辐射该金属层，直到获得所要的颗粒度、颗粒形和颗粒界定位，因此可应用图16A～16G所示的样品平移方案，通过用第一辐射束脉冲辐射金属层52每一部分，以逐一部分方式对金属层作LS处理。在金属层52所有部分都被第一辐射束脉冲辐射后，样品40平移，使它处于由第二辐射束脉冲逐一部分辐射的位置。在每一部分被第一辐射束脉冲熔化的区域准备被第二辐射束脉冲辐射而完成再固化后，第二辐射束脉冲的强度图案沿所需方向相对第一辐射束脉冲偏移一所需距离。这样，按逐一部分的方式经每个辐射束脉冲辐射之后，金属层52各部分可被强度图案偏移的辐射束脉冲进一步辐射和再固化，直到在金属层52内获得所要的颗粒度、颗粒形以及颗粒界与定向。
上述诸示例实施例仅说明本发明的原理。本领域技术人员根据这里描述的内容将明白对所述实施例的各种修改与替代而不违背由所附权项规定的本发明范围。
权利要求
1.一种处理衬底上薄金属层的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)用具有强度图案的第一辐射束脉冲辐射至少一部分金属层，所述强度图案包括至少一个透光区和至少一个遮盖区，至少一部分金属层被各自一个至少一个透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，至少一部分金属层被各自至少一个遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，各至少部分不熔区邻接至少一个相邻的熔化区；(b)让至少一部分金属层被第一辐射束脉冲辐射的各熔化区再固化，在各熔化区再固化期间，颗粒从各至少一个邻接至少部分不熔区的区域生长。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一辐射束脉冲变为前一辐射束脉冲而再处理，而且还包括(c)用另一辐射束脉冲辐射至少一部分金属层，其强度图案与前一辐射束脉冲相同，但其至少一个透光区和至少一个遮盖区相对该至少一部分金属层偏移，至少一部分金属层被各自至少一个偏移的透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，至少一部分金属层被各自至少一个偏移的遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，各至少部分不熔区邻接至少一个熔化区；(d)让至少一部分金属层被另一辐射束脉冲辐射的各熔化区再固化，其中在各熔化区再固化期间，颗粒从各至少一个邻接至少部分不熔区的区域生长，另一辐射束脉冲成为前一辐射束脉冲再处理；和(e)需要时，以组合方式重复步骤(c)和(d)，各步骤中的另一辐射束脉冲变为下一步骤的前一辐射束脉冲，直到在至少一部分金属层中获得所要的颗粒结构。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属层材料包括元素金属、化合物金属和合金金属之一。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属层用选自铝、铜、钨、钛、金和铂的金属构成。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各辐射束脉冲是激光束脉冲。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述激光束脉冲是受激准分子激光束脉冲。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各辐射束脉冲是电子束脉冲。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各辐射束脉冲是离子束脉冲。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属层置于带扩散位垒层的衬底上。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述扩散位垒层材料是二氧化硅、钽与钽化合物之一。
11.如权利要求2所述的方法，其特征在于，各辐射束脉冲的强度图案由通过该辐射束脉冲的掩膜限定，而另一辐射束脉冲的强度图案通过偏移带金属层的衬底，相对至少一部分金属层偏移。
12.如权利要求2所述的方法，其特征在于，各辐射束脉冲的强度图案由通过该辐射束脉冲的掩膜限定，而另一辐射束脉冲的强度图案通过偏移该掩膜，相对至少一部分金属层偏移。
13.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属层包括至少一条具有各自预定轮廓的金属层带，而第一辐射束脉冲的强度图案具有至少一串多个相对小而规则隔开的点状遮盖区，每串遮盖区符合各自预定的轮廓，并覆盖各自至少一条具有同样预定轮廓的金属层带。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，各至少一条金属层带所要的颗粒结构包括多个被各自颗粒界分开的单颗粒区，各颗粒界近似垂直于颗粒界位置的金属层带。
15.如权利要求2所述的方法，其特征在于，金属层包括至少一条具有各自预定轮廓的金属层带，第一辐射束脉冲的强度图案具有至少一个相对窄的带状遮盖区，各至少一个带状遮盖区具有各自一个至少一条金属层带的预定轮廓，并且覆盖各自至少一条具有同样预定轮廓的金属层带。
16.如权利要求2所述的方法，其特征在于，各辐射束脉冲的强度图案包括多个排成规则阵列的相对小的点状遮盖区，相邻遮盖区的间距使得从至少一部分金属层每个至少部分不熔区生长的颗粒，邻接从相邻的至少部分不熔区生长的颗粒。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，多个相对小的点状遮盖区置于规则隔开、相互垂直的对角线的各个交点，而所要的颗粒结构包括接近方形的单颗粒区域。
18.如权利要求2所述的方法，其特征在于，各辐射束脉冲的强度图案包括多个规则隔开的细长遮盖区和多个规则隔开的细长透光区，各透光区位于各相邻的遮盖区之间并与之邻接，至少一部分金属层被各自一个透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，至少一部分金属层被各自一个遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，每个至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区，而另一辐射束脉冲的强度图案相对于至少一部分金属层沿垂直于前一辐射束脉冲的强度图案的细长遮盖区与透光区偏移。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，透光区都呈重复的V字形，而且相邻的重复V字形透光区相互交错，使每个重复V形透光区的上指顶点与相邻重复V形透光区的各下指顶点对准，而每个重复V形透光区的下指顶点与相邻重复V形透光区的各上指顶点对准，所要的颗粒结构包括具有通常为六边形的邻接单颗粒区。
20.一种处理衬底上薄金属层的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)用具有强度图案的第一辐射束脉冲辐射至少一部分金属层，所述强度图案包括多个规则隔开相对窄的线性带状遮盖区和多个规则隔开相对宽的线性带状透光区，每个透光区位于各相邻的遮盖区之间并与之邻接，该至少一部分金属层被各个透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，该至少一部分金属层被各自遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，各至少部分让步熔区邻接各自相邻的熔化区；(b)经第一辐射束脉冲辐射后，让至少一部分金属层的各熔化区再固化，其中在各熔化区再固化期间，颗粒从邻接的至少部分不熔区沿朝向对方的相反方向生长，彼此沿各自一条第一颗粒接界邻接；(c)用第二辐射束脉冲辐射至少一部分金属层，其强度图案与第一辐射束脉冲相同，但其遮盖区和透光区相对至少一部分金属层沿垂直于透光区和遮盖区的方向偏移一段至少等于强度图案的遮盖区宽度的距离，至少一部分金属层被各自一个偏移的透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，至少一部分金属层被各自一个偏移的遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，每个至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区；和(d)经第二辐射束脉冲辐射后，让至少一部分金属层的各熔化区再固化，其中在各熔化区再固化期间，各颗粒从邻接的至少部分不熔区沿朝向对方的相反方向生长，并相互沿各自一条第二颗粒接界邻接，其中在经第二辐射束脉冲辐射后各熔化区完成再固化时，至少一部分金属层的颗粒结构包括在各自相邻第二颗粒接界之间延伸的相对长的单颗粒，而且具有接近垂直于第二颗粒接界的横向颗粒界。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，各第一和第二辐射束脉冲都是激光束脉冲。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，各第一和第二辐射束脉冲都是受激准分子激光束脉冲。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，各第一和第二辐射束脉冲都是电子束脉冲。
24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，各第一和第二辐射束脉冲都是离子束脉冲。
25.如权利要求21所述的方法，其特征在于，第一和第二辐射束脉冲各自的强度图案都由通过第一和第二辐射束脉冲的掩膜限定，而第二辐射束脉冲的强度图案的遮盖区与透光区通过偏移带金属层的衬底，相对至少一部分金属层偏移。
26.如权利要求21所述的方法，其特征在于，第一和第二辐射束脉冲各自的强度图案由通过第一和第二辐射束脉冲的掩膜限定，第一辐射束脉冲的强度图案的遮盖区与透光区通过偏移掩膜，相对至少一部分金属层偏移。
27.如权利要求25或26所述的方法，其特征在于，所述掩膜为投射掩膜。
28.如权利要求25或26所述的方法，其特征在于，所述掩膜为贴近掩膜。
29.如权利要求25或26所述的方法，其特征在于，掩膜为接触掩膜。
30.如权利要求20所述的方法，其特征在于，还下述包括步骤(a)在至少一部分金属层的熔化区经第二辐射束脉冲辐射再固化后，把衬底上的金属层相对第二颗粒接界旋转90°；(b)用第三辐射束脉冲辐射至少一部分金属层，其强度图案包括多个规则隔开相对窄的线性带状遮盖区和多个规则隔开相对宽的线性带状透光区，每个透光区位于各相邻遮盖区之间并与之邻接，每个遮盖区和透光区接近垂直于第二颗粒接界，至少一部分金属层被各自一个透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，至少一部分金属层被各自一个遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，每个至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区；(c)在第三辐射束脉冲辐射后，让至少一部分金属层的各熔化区再固化，其中在各熔化区再固化期间，不同的单颗粒从各至少部分不熔区长入各邻接的熔化区，而在各熔化区中，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区沿朝向对方的相反方向生长，并且沿各自一条第三颗粒接界相互邻接，每个邻接单颗粒沿平行于第三颗粒接界的尺寸近似等于相邻第二颗粒接界间的距离；(d)用第四辐射束脉冲辐射至少一部分金属层，其强度图案与第三辐射束脉冲相同，但是其遮盖区和透光区都相对至少一部分金属层沿接近垂直于第三颗粒接界的方向偏移一段至少等于该强度图案的遮盖区宽度的距离，至少一部分金属层被各自一个偏移透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，至少一部分金属层被各自一个偏移遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，各至少部分不熔区邻接各自邻近的熔化区；和(e)经第四辐射束脉冲辐射后，让至少一部分金属层的各熔化区再固化，其中在各熔化区再固化期间，各单颗粒从各至少部分不熔区长入各邻接熔化区，而在每个熔化区中，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区沿相互朝对方的相反方向生长，并在各自一条第四颗粒接界相互邻接，在熔化区完成再固化时，至少一部分金属层的颗粒结构包括以各自的行与列排列的通常为矩形的单颗粒区阵列，每个通常为矩形的单颗粒区在相对两边的尺寸基本上等于相邻第二颗粒接界间的距离，而另两相对边的尺寸基本上等于相邻第四颗粒接界间的距离。
31.一种处理衬底上薄金属层的方法，所述金属层包括至少一条相对窄的金属层带，每条带的至少一个预定轮廓符合曼哈顿几何图形，其特征在于，所述方法包括以下步骤(a)用第一辐射束脉冲辐射至少一条金属层带，其强度图案包括多个相对窄的线性带状遮盖区和一透光区，遮盖区沿其各自预定的轮廓覆盖至少一条规则间隔的金属层带，透光区覆盖该至少一条金属层带未被一个遮盖区覆盖的所有区域，至少一条金属层带被透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，至少一条金属层带被各自一个遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，每个至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区；(b)经第一辐射束脉冲辐射后，让至少一条金属层带的各熔化区再固化，其中在各熔化区再固化期间，不同的单颗粒从每个至少部分不熔区长入各邻接的熔化区，而在各熔化区中，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区沿相互朝对方的相反方向生长，并在各自一条第一颗粒接界相互邻接；(c)用第二辐射束脉冲辐射该至少一个金属层，其强度图案与第一辐射束脉冲的相同，但其遮盖区和透光区有偏移，使遮盖区沿至少一条金属层带偏移一段距离，该距离大于强度图案遮盖区的宽度，但小于使偏移的遮盖区覆盖第一颗粒接界的距离，至少一条金属层带被偏移的透光区覆盖的各区域贯串其整个厚度熔化，至少一条金属层被各自一个偏移的遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，每个至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区；和(d)在第二辐射束脉冲辐射后，让至少一条金属层带的各熔化区再固化，其中在各熔化区再固化期间，各单颗粒从各至少部分不熔区长入各邻接熔化区，而在各熔化区中，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区沿相互朝对方的相反方向生长，并在各自一条第二颗粒接界相互邻接，继第二辐射束脉冲辐射而再固化后，各至少一条金属层带的颗粒结构包括在各自相邻的第二颗粒接界之间延伸的单颗粒区，各第二颗粒接界近似垂直于第二颗粒接界位置的各至少一条金属层带。
32.一种处理薄金属层的方法，所述金属层包括至少一条相对窄的金属层带，而该金属层带具有至少一段和各自符合曼哈顿几何图形的预定轮廓，其特征在于，所述方法包括以下步骤(a)用第一辐射束脉冲辐射至少一条金属层带，其强度图案包括多个规则隔开、相对窄的线性带状遮盖区和多个规则隔开、相对宽的线性带状透光区，各透光区为与各自相邻的遮盖区之间并与之邻接，至少一条金属层带的每段与遮盖区和透光区对角定向，至少一条金属层带被各自一个透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，至少一条金属层带被各自一个遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，各至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区；(b)经第一辐射束脉冲辐射后，让至少一条金属层带的各熔化区再固化，其中在各熔化区再固化期间，不同单颗粒从每个至少部分不熔区长入各邻接的熔化区，而在各熔化区中，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区沿相互朝对方的相反方向生长，并在各自一条第一颗粒接界相互邻接，每条第一颗粒接界近似垂直于第一颗粒接界位置的各至少一条金属层带；(c)用第二辐射束脉冲辐射该至少一条金属层带，其强度图案与第一辐射束脉冲相同，但其遮盖区和透光区相对于该至少一条金属层带沿垂直于第一辐射束脉冲的强度图案的遮盖区和透光区的方向偏移一段距离，该距离大于强度图案遮盖区的宽度而小于使偏移的遮盖区覆盖第一颗粒接界的距离，至少一条金属层带被各自一个偏移的透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，至少一条金属层带被各自一个偏移的遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，各至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区；和(d)在第二辐射束脉冲辐射后，让至少一条金属层带的各熔化区再固化，其中在各熔化区再固化期间，各单颗粒从各至少部分不熔区长入各邻接的熔化区，而在各熔化区中，各单颗粒从邻接的至少部分不熔区沿相互朝对方的方向生长，并在各自一条第二颗粒接界相互邻接，每条第二颗粒接界近似垂直于在第二颗粒接界位置的各自至少一条金属层带，而在继第二辐射束脉冲辐射而再固化后，各至少一条金属层带的颗粒结构包括在各自相邻的第二颗粒接界之间延伸的单颗粒区。
33.如权利要求31或32所述的方法，其特征在于，各第一和第二辐射束脉冲都是激光束脉冲。
34.如权利要求31或32所述的方法，其特征在于，各第一和第二辐射束脉冲都是受激准分子激光束脉冲。
35.如权利要求31或32所述的方法，其特征在于，各第一和第二辐射束脉冲都是电子束脉冲。
36.如权利要求31或32所述的方法，其特征在于，各第一和第二辐射束脉冲都是离子束脉冲。
37.如权利要求31或32所述的方法，其特征在于，第一和第二辐射束脉冲都是激光脉冲，其强度图案由通过第一和第二辐射束脉冲的掩膜限定，第二辐射束脉冲的强度图案通过偏移具有至少一条金属层带的衬底，相对于至少一条金属层带偏移。
38.如权利要求31或32所述的方法，其特征在于，第一和第二辐射束脉冲都是激光束脉冲，而其各自的强度图案由通过第一和第二辐射束脉冲的掩膜限定，第二辐射束脉冲的强度图案通过偏移掩膜，相对于至少一条金属层带偏移。
39.一种处理衬底上薄金属层的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)用一辐射束脉冲辐射至少一部分金属层，其强度图案包括具有预定轮廓的带形透光区和覆盖至少一部分金属层未被该透光区覆盖的所有区域的遮盖区，至少一部分金属层被透光区覆盖的区域贯穿其整个厚度熔化而形成具有预定轮廓的熔化区，至少一部分金属层被遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，熔化区被不熔区包围，不熔区沿熔化区的第一与第二相对边缘邻接该熔化区；(b)经辐射束脉冲辐射后让熔化区再固化，形成具有预定轮廓的再固化区，其中熔化区在形成再固化区的再固化期间，第一和第二行颗粒从熔化区第一与第二相对边缘分别沿相互朝向对方的方向生长；和(c)在熔化区完全再固化后，对该金属层构图而形成至少一条相对窄的金属层带，该金属层带由再固化区内第一与第二行之一的颗粒中具有预定轮廓的带形区构成，该金属层带具有预定的轮廓，单颗粒区被各自的颗粒界分开，各颗粒界相对于金属层带在颗粒界位置形成相对大的角度。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，在熔化区再固化时，第一与第二行颗粒沿朝对方的相反方向生长，直到第一与第二行颗粒相互沿颗粒接界邻接，所述颗粒接界在中央通过再固化区延伸，而且具有预定的轮廓。
41.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述辐射束脉冲是激光束脉冲。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述辐射束脉冲是受激准分子激光束脉冲。
43.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述辐射束脉冲是电子束脉冲。
44.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述辐射束脉冲是离子束脉冲。
45.如权利要求39所述的方法，其特征在于，辐射束脉冲的强度图案由通过该辐射束脉冲的掩膜限定。
46，如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述掩膜为投射掩膜。
47.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述掩膜为贴近掩膜。
48.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述掩膜为接触掩膜。
49.一种处理衬底上薄金属层的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)为进行处理，把至少一部分金属层分成多个具有预定宽度的列；(b)把具有金属层的衬底以预定速度横移通过脉冲辐射束的撞击位置，使脉冲辐射束沿第一辐射路径扫描第一列全长度，从而用具有预定脉冲重复频率的脉冲辐射束辐射第一通道里的第一列，该脉冲辐射束的每个脉冲的强度图案包括多个遮盖区和多个透光区，脉冲辐射束每个脉冲的强度图案具有至少等于预定列宽的宽度，其中在脉冲辐射束每一脉冲期间，至少一部分金属层被各自一个透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而至少一部分金属层被各自一个遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，每个至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区，选择预定的金属层平移速度和预定的脉冲辐射束的脉冲重复频率，从而在部分覆盖前一部分的下一部分被脉冲辐射束的下一脉冲辐射之前，使至少一部分金属层前一部分中被脉冲辐射束的前一脉冲辐射的熔化区完全再固化，再处理时，第一通道成为前一通道，第一辐射路径成为前一辐射路径；(c)把具有金属层的衬底沿垂直于列的方向偏移一段相对小的距离，使脉冲辐射束各脉冲强度图案的遮盖区与透光区相对于至少一部分金属层偏移；(d)把具有金属层的衬底以预定平移速度平移通过脉冲辐射束的撞击位置，使脉冲辐射束沿下一辐射路径扫描下一通道中第一列的全长度，从而用具有预定脉冲重复频率和偏移的辐射束脉冲强度图案的脉冲辐射束辐射下一通道中的第一列，其中在脉冲辐射束的每个脉冲期间，至少一部分金属层被各自一个偏移的透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而至少一部分金属层被各自一个偏移的遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔，每个至少部分不熔区邻接各自相邻的熔化区，选择预定的金属层平移速度与预定的脉冲辐射束的脉冲重复频率，从而在部分覆盖前一部分的下一部分被脉冲辐射束的下一脉冲辐射之前，使至少一部分金属层的前一部分被脉冲辐射束的前一脉冲辐射的熔化区完全再固化；(e)需要时以组合方式重复步骤(c)与(d)，再处理时，下一通道成了前一通道，下一辐射成了前一辐射，直到在第一列中得到所要的颗粒结构；(f)平移具有金属层的衬底，使金属层相对于脉冲辐射束定位，以便辐射第一通道中至少一部分金属层的下一列；(g)需要时以组合方式重复步骤(b)、(c)与(d)以及(e)，再处理时，第一列成为下一列，直到在下一列中得到所要的颗粒结构；和(h)以组合方式重复步骤(f)和(g)，以下一列作为另一列再处理，直到在至少一部分金属层的每列中得到所要的颗粒结构。
50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，脉冲辐射束的每个脉冲的强度图案具有多个规则隔开、相对窄的线性带状遮盖区和多个规则隔开、相对宽的线性带状透光区，各透光区位于各自相邻的遮盖区之间并与之邻接，遮盖区与透光区均平行于至少一部分金属层的列，而且金属层偏移一段距离，使每个透光区在第一通道中覆盖各自一个至少部分不熔区，并且部分覆盖第一通道中各邻接区域的熔化与再固化区里的颗粒的列。
51.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述脉冲辐射束是脉冲激光束。
52.如权利要求51所述的方法，其特征在于，所述脉冲激光束是脉冲受激准分子激光束。
53.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述脉冲辐射束是斩波连续波激光束。
54.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述脉冲辐射束是脉冲电子束。
55.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述脉冲辐射束是脉冲离子束。
56.如权利要求20、31、32、39或49所述的方法，其特征在于，所述金属层用元素金属、化合物金属和合金金属之一构成。
57.如权利要求20、31、32、39或49所述的方法，其特征在于，所述金属层用铝、铜、钨、钛、铂和金之一构成。
58.如权利要求20、31、32、39或49所述的方法，其特征在于，所述金属层位于具有扩散位垒层的衬底上。
59.如权利要求20、31、32、39或49所述的方法，其特征在于，所述金属层形成在衬底上，衬底的扩散位垒层由二氧化硅、钽与钽化合物之一形成。
60.如权利要求2所述的方法，其特征在于，至少一部分金属层细分成多个部分，而且在每个部分中，以组合方式一次一个部分地执行步骤(a)～(e)。
61.如权利要求60所述的方法，其特征在于，至少一部分金属层细分成若干连续部分，在连续的每一部分以组合方式执行步骤(a)～(e)，每次一个部分，步骤(a)和(c)的辐射各自覆盖前一连续部分相对小的面积。
62.如权利要求2所述的方法，其特征在于，至少一部分金属层细分成多个部分，在每一部分中，每次一步分开执行步骤(a)～(e)，一次一个部分。
63.如权利要求61所述的方法，其特征在于，至少一部分金属层细分成若干邻接部分，在连续的每个邻接部分中，每次一步地分开执行步骤(a)～(e)，每次一个部分，而且步骤(a)和(c)的辐射各自覆盖相对小的区域的前一邻接部分。
64.如权利要求20所述的方法，其特征在于，至少一部分金属层细分成多个部分，在每一部分中组合执行步骤(a)～(d)，每次一个部分。
65.如权利要求64所述的方法，其特征在于，至少一部分金属层细分成若干邻接部分，在连续邻接的每个部分中，以组合方式每次一个部分执行步骤(a)～(d)，步骤(a)和(b)的辐射每次覆盖相对小区域的前一邻接部分。
66.如权利要求20所述的方法，其特征在于，至少一部分金属层细分成多个部分，在每一部分中一次一步地分开执行步骤(a)～(d)，每次一个部分。
67.如权利要求66所述的方法，其特征在于，至少一部分金属层细分成若干邻接部分，在邻接的一个个部分中，每次一步分开执行步骤(a)～(d)，每次一个部分，步骤(a)和(c)的辐射各自覆盖相对小区域的前一邻接部分。
68.一种处理衬底上薄金属层的设备，其特征在于，包括(a)提供辐射束脉冲的脉冲辐射束源；(b)使辐射束脉冲通过的束掩膜，用于对每个辐射束脉冲限定各自的强度图案以辐射至少一部分金属层，强度图案是有至少一个遮盖区和至少一个透光区，其中在辐射束脉冲辐射期间，至少一部分金属层被各自至少一个透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而至少一部分金属层被各自至少一个遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔；和(c)样品平移台，在至少一部分金属层受辐射束脉冲辐射时保持衬底上的金属层，并将衬底上的金属层沿横向相对辐射束脉冲平移。
69.如权利要求67所述的设备，其特征在于，样品平移台使具有金属层的衬底相对于辐射束脉冲沿横向微平移，从而使辐射束脉冲的强度图案相对于金属层从一个辐射束脉冲偏向另一个辐射束脉冲。
70.如权利要求68所述的设备，其特征在于，所述脉冲辐射束源是脉冲激光器。
71.如权利要求70所述的设备，其特征在于，所述脉冲辐射束源是脉冲受激准分子激光器。
72.如权利要求68所述的设备，其特征在于，所述脉冲辐射束源是斩波连续波激光器。
73.如权利要求68所述的设备，其特征在于，所述脉冲辐射束源是脉冲电子束源。
74.如权利要求68所述的设备，其特征在于，所述脉冲辐射束源是脉冲离子束源。
75.如权利要求68所述的设备，其特征在于，所述束掩膜是投射掩膜。
76.如权利要求68所述的设备，其特征在于，所述束掩膜是贴近掩膜。
77.如权利要求68所述的设备，其特征在于，所述束掩膜是接触掩膜。
78.如权利要求68所述的设备，其特征在于，还包括一掩膜平移台，用于保持束掩膜，使束掩膜沿横向相对于辐射束脉冲平移，从而使辐射束脉冲的强度图案相对于金属层从一个辐射束脉冲偏向另一个辐射束脉冲。
79.如权利要求70所述的设备，其特征在于，包括辐射束脉冲从脉冲激光器横过到达束掩膜的第一光路。
80.如权利要求79所述的设备，其特征在于，所述第一光路包括束扩展准直镜、场镜和至少一个控束镜。
81.如权利要求80所述的设备，其特征在于，所述第一光路还包括均束器和聚光镜。
82.如权利要求81所述的设备，其特征在于，所述第一光路还包括可控束衰减器。
83.如权利要求70所述的设备，其特征在于，还包括被激光束脉冲从束掩膜横到样品平移台的衬底上金属层的第二光路。
84.如权利要求83所述的设备，其特征在于，所述第二光路包括一物镜和至少一块控束镜。
85.如权利要求83所述的设备，其特征在于，所述第二光路包括一可控束衰减器。
86.如权利要求83所述的设备，其特征在于，所述第二光路还包括一可控光阑。
87.如权利要求85所述的设备，其特征在于，还包括计算机，用于控制脉冲激光器、可控束衰减器和样品平移台。
88.如权利要求78所述的设备，其特征在于，还包括计算机，用于控制脉冲辐射束源和掩膜平移台。
全文摘要
一种处理衬底上薄金属层的方法和设备，通过用第一受激准分子激光脉冲辐射金属层，可控制该金属层中的颗粒度、颗粒形和颗粒界位置与定向。所述脉冲由掩膜限定的强度图案具有遮盖区与透光区。金属层被透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而金属层被遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔。各至少部分不熔区邻接相邻的熔化区。经第一受激准分子激光脉冲辐射后，让金属层的熔化区再固化。再固化期间，至少部分不熔区在邻接的熔化区内使颗粒活化生长而产生较大的颗粒。继第一受激准分子激光脉冲辐射再使熔化区完成再固化后，用强度图案偏移的第二受激准分子激光脉冲辐射金属层，使遮盖区覆盖金属层具有更少更大颗粒的区域。金属层被一个偏移的透光区覆盖的各区域贯穿其整个厚度熔化，而金属层被一个偏移的遮盖区覆盖的各区域保持至少部分不熔。在第二辐射束脉冲辐射后，熔化区在再固化期间，在至少部分不熔区中的较大颗粒在邻接的熔化区里活化生长甚至更大的颗粒。根据需要，可对金属层重复辐射、再固化和再辐射，直到在金属层中得到所要的颗粒结构。
文档编号H01L21/768GK1404627SQ01804788
公开日2003年3月19日 申请日期2001年10月9日 优先权日2000年10月10日
发明者J·S·伊姆 申请人:纽约市哥伦比亚大学托管会