专利名称：：配置辐射源的方法以及用于依次辐照衬底的系统的制作方法
技术领域：
：本发明通常涉及辐照衬底，更具体地说，涉及通过多个辐射源依次辐照衬底。
背景技术：
：在半导体器件制造中使用快速热退火(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、将摻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)入珪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M^莫集成(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。
发明内容本发明提供一种配置辐射源以依次辐照衬底的方法，所述方法包括以下步骤指定J个不同的电磁辐射源标记为源1，源2,...，源J，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，其中指定目标能量通量Si，其目标为经过每个叠层i透射i^所述村底以便Sj与每个叠层i对应，i-l，2…，I;为了依次暴露所述I个叠层至来自所述J个源的辐射以便在I个独立的曝光步骤的每个曝光步骤i中将所述I个叠层同时暴露于所述J个源的仅一个源t(i)，计算t(i)和P仰，以便与所述J个源的任何剩余源的配置比较，通过所述仅一个源t(i)的配置，i=l,2...，I，在曝光步骤i中经过叠层i透射i^所述村底的实际能量通量Vi最大，并且其中作为IVr&l,|V2-S2|，…,IVj-Sil的函数的误差E关于Pi近似最小化，i=l,2...，I。本发明提供一种通过多个辐射源依次辐照村底的方法，所述方法包括以下步骤提供J个不同的电磁辐射源，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;在I个独立的啄光步骤的每个膝光步骤i中同时暴露所述I个叠层至来自所述J个源的仅一个源t(i)的辐射以便满足第一条件或第二条件；其中所述第一条件为所述仅一个源t(i)在曝光步骤i中选自所述J个源，以^更与所述J个源的任何剩余源的配置比较，通过所述仅一个源t(i)的配置，i=l，2...，I，在曝光步骤i中经过叠层i透射i^所述衬底的实际能量通量Vi最大，并且其中作为IVrS^，|VrS2|，…，IVr^l的函数的误差E关于Pi近似最小化，i=l,2...，I，其中Si表示目标为经过叠层i透射i^所述村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J<I;其中所述第二条件为与所述衬底的器件参数有关的所述村底上的指定的设计条件。本发明提供一种通过多个辐射源依次辐照衬底的系统，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个不同的电磁辐射源，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;用于在I个独立的膝光步骤的每个曝光步骤i中同时暴露所述I个叠层至来自所述J个源的仅一个源t(i)的辐射以便满足第一条件或第二条件的部件，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所述仅一个源t(i)在曝光步骤i中选自所述J个源，以便与所述J个源的任何剩余源的配置比较，通过所述仅一个源t(i)的配置，i=l，2...，I，在曝光步骤i中经过叠层i透射ii^所述衬底的实际能量通量Vi最大，并且其中作为IVi-S丄|V2-S2|，…，[WS!I的函数的误差E关于Pi近似最小化，i=l，2...，I，其中Si表示目标为经过叠层i透射^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J<I;以及其中所述第二条件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.本发明利于改善硅晶片热退火的空间均匀性。图l根据本发明的实施例，描述了衬底与适合用电磁辐射辐照村底的辐射源的正视截面图2根据本发明的实施例，描述了电磁辐射源及其角分布；图3根据本发明的实施例，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根据本发明的实施例，示例了以极角和方位角为特征的图3的立体角；图5根据本发明的实施例，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根据本发明的实施例，是描述了一种配置辐射源以在多个曝光步骤的每个中用一个辐射通量依次辐照衬底的方法的流程图7根据本发明的实施例，是描述了一种在多个曝光步骤的每个中用一个辐射通量依次辐照衬底的方法的流程图8根据本发明的实施例，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根据本发明的实施例，描述了以立体角入射在衬底的叠层上的辐射；图10根据本发明的实施例，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ll根据本发明的实施例，示例了用于配置辐射源以依次辐照村底的计算机系统，具体实施方式l，介绍根据本发明的实施例，图1描述了具有辐射源21、22、和23的村底10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M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硅、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;b^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(例如鵠)、合金(例如硅化钨)、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,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，^^据本发明的实施例，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者多色的。通常，作为波长入和立体角方向V的函数的从源发射的辐射的功率分布Q(VJO可以表示成Q(X^)=Q/Q"VJ0的形式，该表达式已通过条件JJd中dXCh(MO-l进行了归一化。通过进行归一化，Q。表示源产生的功率(例如单位为焦耳/秒)。如果不能进行归一化，那么Q。与源产生的功率成比例。在一个实施例中，Q"VJ0被分解为X的函数Qu(入)和*的函数Ch2(f)的乘积(即Qi(X^)=Qu(入)*Qi2(*))。对于波长为Xo的单色源，Qn(X)可以用delta方程表示；例如Qu(X)~5(X-Xo)。源21-23的每个源以功率分布Q""为特征，其产生的功率Q。和其依赖于X和*的函数Ch(X^)均与每个源对应。关于Q"X^)源21-23彼此不同；即关于X、*，或者X和卞两者，源的功率分布不同。回到图1，由给定源发射的电磁辐射沿着具有关联的能量通量P的能量流的方向入射到衬底10上。如果将沿着能量流的方向的辐射投影到垂直于表面的顶表面19的方向，然后假设所产生的垂直i^叠层的能量通量P不依赖于叠层(即每个叠层接收来自给定源的辐射的大约相同的能量通量P)。ii^叠层的能量通量的单位为功率每叠层的顶表面19的单位表面积，其等价于能量每单位时间每单位表面积的单位。如上文所解释的，来自给定源的相同的能量通量入射到不同的叠层上并且在每个叠层上的该相同的能量通量与每个源对应。然而，来自不同源的不同的能量通量可以入射到衬底10上(和叠层11-13上)。相似地，来自给定源的辐射的相同的角分布入射到不同的叠层上，并且在每个叠层上的辐射的相同的角分布与每个源对应。然而，来自不同的源的辐射的不同的角分布可以入射到衬底10上(和叠层11-13上)。因此，关于叠层几何上地分布源以便对于每个源入射到每个叠层上的辐射的能量通量和角分布的差异是可以忽略的。根据本发明的实施例，图3描述了具有来自源29的入射到衬底10的表面19上的辐射29A的图1的衬底10。源29代表图1的源21-23中的任何一个.源29以相对于参考方向8的立体角方向中表示的角分布发射辐射29A，并且辐射29A以相对于参考方向8的立体角方向J]表示的角分布入射到衬底10上。如果源29以功率分布"发射辐射，那么垂直入射到衬底10上的能量通量分量由能量通量P(如前文所述)与由波长X和立体角ft表示的分布U(X^fi)决定。如前文所述给定源的功率分布QJQ"X^*)，关于衬底10的表面19的位置和垂直方向考虑源21-23的位置和空间分布，本领域的普通技术人员可以从Q。和Qi(X^f)推导出入射到衬底10上的辐射的能量通量P、和由波长X和立体角方向12表示的分布U(X^12)。才艮据本发明的实施例，图4示例了图3的立体角Q以所示出的关于XYZ直角坐标系的极角6和方位角0>为特征。图3中源29发射的辐射的立体角卞相似地以其极角和方位角(未示出)为特征。本发明提供一种用于配置多个辐射源以通过在每个曝光步骤中具有一个并且仅有一个辐射源的多个爆光步骤中依次辐照衬底的方式来辐照衬底的依次辐射算法。2.依次辐射算法下列依次辐射算法提供一种用于配置多个辐射源以在多个曝光步骤中依次辐照衬底的方法。辐照衬底的目的为，除了其它之外，退火衬底或者其部分。依次辐射算法计算入射到衬底的每个叠层上的能量通量，其中电磁辐射的J个不同的源在I个曝光步骤的每个中依次辐照I个叠层，月M^1>2，J〉2并且J《1。J个源的每个源以其发射的辐射的波长和角分布的不同的函数为特征。如应用于图1，依次辐射算法具有这样的特征，在I个曝光步骤的每个步骤期间，J个源的一个并且仅有一个辐照衬底10的所有叠层11-13。对于依次辐射算法，将叠层设置在衬底内的基层上并且与其直接M接触。每个叠层包括一个或者多个层，并且每个叠层的每个层独立地包括介质材料、半导体材料、金属、合金、或者其组合。衬底以基层终结；可选地，可以将基层设置在叠层与衬底的一个或者多个附加的层之间。Pj表示源自曝光步骤i(i=l，2...，I)中的源j(j=l，2...，J)并且垂直地入射到每个叠层i上的能量通量分量。在每个曝光步骤i(i-1，2...，I)中选定的用于一个并且仅有一个源的j的选择标记为t(i)并且满足选定标准以表明下文。通常，为每个曝光步骤i独立选择源t(i)。因此t(i)是i的函数。Si表示在曝光步骤i中，来自源t(i)的经过叠层i(i=l，2…，I)透射进入衬底10的目标能量通量。Si的第一部分在叠层i内被吸收并且Si的第二部分透射穿过叠层i以^Aj^层15。在一个实施例中，Si的第一部分与Si的第二部分相比是可以忽略的。Si是依次辐射算法的输入。在一个实施例中，目的着眼于目标能量通量&(i=l，2…，I)是如何彼此关联的而不是它们各自的值。因此，以这样的i:iS产l的归一化形式提供Si作为输入，其中求和Iii为从i-l至i-I。Ty为叠层i关于能量通量Pj的透射系数。具体而言，Tij为经过叠层i透射iiA衬底10的能量通量Pj的部分。Ty可根据实验或者通过下文所描述的计算确定。在曝光步骤中i(i-l，2…，I),选择J个源的一个并且仅有一个源，称为源t(i)，以同时辐照I个叠层。源t(i)满足这样的约束，为确定Pj的t(i)的选择，与J个源的任何其它源的选择比较，在每个曝光步骤i中最大化TijPj(j-l，2…，J)。定义Vi，以便V产Ti，t(i)Pt(i)(1)其中Vi表示曝光步骤i中TijPj的最大值，通过选择J个源的j-t(i)的源。设Wu表示在曝光步骤i中经过叠层u透射i^衬底10的实际能量通量，其间向源t(i)暴露I个叠层，其中u-l,2…，1。Wu的第一部分在叠层u内被吸收并且Wu的第二部分透射穿过叠层u以ii/^层15。在一个实施例中，Wu的第一部分与Wu的第二部分相比是可以忽略的。因此，Wu=Tu，t(i)Pt(i)(u=l，2.."I)(2)注意W产Vi。给定Si(例如通过用户输入)，依次辐射算法确定曝光步骤i(i=l，2…，I)的能量通量Pt(i)以^更精确地匹配Vi至Si。具体而言，依次辐射算法最小化作为IVrSil,IV2-S2l，…，IVrS!l的函数的误差E。例如，E具有这样的函数形式E-SilVi-Sil8(3A)其中B为正实数，并且其中求和Si为从i-l至i-I。在一个实施例中B-2，产生的E^^示为E^i(V广Si)2(3B)为示例的目的，下述讨论对于E将采用公式(3B)。然而，如前文所述，本发明的范围通常考虑E为rSVSil，|V2-S2|，…，IVrS^的函数，例如在公式(3A)的实施例中.将公式(1)的Vi代入公式(3B):E-Si(Ti，t(i)P柳画Si)2(3)如此给定作为依次辐射算法的输入的Ty和Si(i=l，2…，I并且j=l，2…，J)，最小化公式(4)中的E确定t(i)和P收，i=l，2...，I。前述最小化公式(4)中的E被定义为关于经历确定j-t(i)的约束的P柳的任意小的变化最小化E,以便在每个曝光步骤i(i=l，2...，I)中最大化TyPj(j=l,2…，J)。可以通过本领域的普通技术人员公知的任何方法解决前述数学问题。例如，可以使用>^知的单形(simplex)方法。单形方法的参考包括R.Shamir,"Theefficiencyofthesimplexmethod:asurvey"ManagementScience,33:3(1987)pd,301國334:以^Jittp:〃en.wikit)edia.org/wiki/Siiiu)lexalgorithm。在t(i)，i=l，2...，I的解中，可能在两个或多个曝光步骤中相同的t(i)表示相同的源，(即，对于t(il)-t(i2),il-i2是可能的)。因此，通常J<1。在计算能量源t(i)和相关的能量通量Pt(i)，1=1，2...，1后，可以将计算值t(i)和P抑，i-l，2…，I代入方程(4)以计算误差E。在一些实施例中，E=0(即，V产Si，i=l，2.."I)。然而，误差E可为非零并且能够与用于可接受性的最大可接受误差Emax相比。如果E〉Emax，那么需要进行若干修正。这些修正改变辐射源的模式。可以根据它们的特性改变当前使用的源，然后重复执行前述依次辐射算法(例如对于多色源通过改变辐射功率的功率^普和/或者角分布；对于单色元通过改变波长和/或者能量传播的方向)。可选地，可以增加一个或者多个附加的源。另外一个源才莫式改变为改变当前使用的源的源特性和增加一个或者多个附加的源。作为另一个修正，如在根据本发明的实施例的图5中所描述的，将介质膜16设置在村底10的顶表面19上(如所示在整个表面19上或在选定的叠层i上)以便增加那些叠层i的透射系数Tij,否则入射能量通量Pj不能充分地透过那些叠层i。介质膜16包括分别作为叠层ll、12、和13的延伸的层16A、16B、和16C。这样，通过分别地给叠层ll、12、和13增加层16A、16B、和16C改变每个叠层i的透射系数Ty。例如，如果叠层11的层11A包括以不利于透射电磁辐射穿过叠层11为特征的半导体材料，那么给叠层11增加层16A可以有效地增加叠层11的透射系数。通过增加介质膜16，表面19A代替表面19作为衬底10的顶表面。尝试求解关于t(i)和Pt(i),i-l，2...,I的前述数学问题会遇到其它的相关问题。例如，对前述数学问题可能不存在唯一解。如另一个实例，关于Pj的解可以是非物理的；即即至少一个计算出的能量通量Pj为负。通常，任何一种前述有问题的情况(即不可接受的误差、无解、非物理解)可以触发任何一种前述修正接着重复执行前述依次辐射算法。如上所述在成功计算出t(i)和P柳，i-l，2…，I之后，可通过P柳(i=l，2…，I)和前面描述的这些源与衬底IO的顶表面19间的几何关系计算出对应于曝光步骤i的源t(i)(i=l，2...，I)处的功率Qo，t(i)(i-l,2…，1)。可以以关于曝光源的任何时间顺序依次执行I曝光步骤。作为具有三个叠层的实例，可以在第一时间TIME(l)向源t(2)，第二时间TIME(2)向源t(l)，第三时间TIME(3)向源t(3)同时曝光三个叠层，其中TIME(1)<TIME(2)<TIME(3)。在具有三个叠层的另一个实例中，可以在第一时间TIME(1)向源t(l)，第二时间TIME(2)向源t(2)，第三时间TIME(3)向源t(3)同时曝光三个叠层。图6的流程图描述了前述依次辐射算法。根据本发明的实施例，图6是描述一种配置辐射以在多个曝光步骤的每个中用一个辐射通量依次辐照衬底的方法的流程图。图6的方法计算在I个依次曝光步骤中入射在衬底的I叠层上的能量源t(i)和相关的能量通量Ptw(i=l，2...,I)，其中电磁辐射的J个源依次辐照I个叠层，I>2，J>2并且J"。步骤61提儉农次辐射算法的输入，该输入包括J个电磁辐射源(J>2);村底；目标能量通量Si(i-l，2…，I);以及透射系数Ty。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。J个电磁源的输入包括指定由发射的辐射的波长X和立体角*表示的每个源j(j=l，2…，J)的分布Qj(VIO。衬底包括基层和其上的I个叠层。每个叠层包括至少一个层以便至少一个层的第一层在基层上并且与其直接机械接触。每个叠层的每个层独立地包括介质材料、半导体材料、金属、合金、和其组合。Pj表示来自源j的在每个叠层上的相同的垂直入射能量通量以便Pj与源j(j=l,2...，J)对应。Wi表示在曝光步骤I，i=l,2…和I中经过叠层i透射入衬底的实际能量通量。目标能量通量Si的目标在于在曝光步骤i中，经过叠层i透射入衬底以便Si与每个叠层i(i=l，2...,I)对应。透射系数Ty被定义为经过叠层i透射入衬底的能量通量Pj的部分。Wu是在辐射步骤i中经过叠层u透射入衬底的能量通量，其中Wu=TM(i)Pt(i)(u-l,2，...，I)。注意W产Vj.为了依次暴露I个叠层至来自J个源的辐射以便在I个独立曝光步骤的每个膝光步骤i中I个叠层同时暴露于J个源的仅一个源，计算t(i)和P柳，以便与J个源的任何剩余源的配置比较，通过所述仅一个源t(i)的配置，最大化在曝光步骤i中经过叠层i透射入衬底的实际能量通量Vi，i=l，2，…，和I，其中V产Ti，t(i)Pt(i)，并且其中(Vi-Si)2对i，从i-l到i-I的求和关于P柳(i=l，2...,I)的任意小的变化近似最小化。由于前述原因(即不可接受的误差、无解、非物理解)，步骤62中t(i)和Pt(i)的计算可以是成功的或者是不成功的。步骤63确定步骤62中t(i)和P柳(i=l，2...，I)的计算是否成功。如果63确定步骤42中t(i)和Pt(i)(i=l，2...，I)的计算为不成功，那么步骤64以前述所描述的任何方式(即改变一个或多个源的源特性和/或增加一个或多个源和/或在衬底的顶表面上设置介质膜)改变模式，随后反复地循环回到步骤61以重复执行步骤61-64直到步骤63确定步骤62中t(i)和P柳(i=l，2...，I)的计算是成功的或者直到执行完步骤61-64的重复的最大指定次数。如之前所解释的，通过对于多色源改变辐射功率的功率语和/或角分布；将至少一个多色源改变为单色源；将至少一个单色源改变为多色源；对于单色源改变波长和/或能量传播的方向；等等，来实现改变一个或者多个源的源特性。注意，需要在执行步骤64后提供的步骤61中的唯一输入为对于当前的重复已经改变的输入(例如与之前执行步骤64中的模式改变相关的输入)。如果步骤63确定在步骤62中的t(i)和P顺(i-l，2…，I)的计算是成功的，于是步骤65通过计算的P柳(i=l，2…，I)计算对应于曝光步骤i的源t(i)(i=l，2...，I)处的源功率Qo，t(i)(i=l，2...，I)。如之前的讨论，可根据计算的P柳和输入的Q柳(VI0(i=l，2...，I)推导出源功率。可以执行步骤65以结束图6的方法。可选地，可以在执行步骤65之后执行步骤66。在步骤66中，调节或调整计算的源功率Qo，柳(i-l，2…，1)以满足衬底10上的设计条件。例如，通过实验评估，其包括在晶片上执行退火实验和测量器件参数例如晶体管阈值电压、外部电阻、或者驱动电流、或者其它器件^例如掺杂的硅的表面电阻，获得调节的源功率。源功率Qoj可以单独或者总体地变化以反映在多个具有变化平均叠层成分的位置处测量的预期的^t，其中调整的源功率能够实现上述器件^lt中的指定变化的指定均匀性或者一致性。根据本发明的实施例，图7是描述了一种在多个曝光步骤的每个中用一个辐射通量依次辐照衬底的方法流程图。图7的方法利用根据前述图6的依次辐射算法计算的源功率。步骤71提供J个电磁辐射源，其中J>2。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。步骤72提供衬底。衬底包括基层和其上的I个叠层，其中I>2并且J<1。每个叠层包括至少一个层以便至少一个层的第一层在基层上并与其直接;W^接触。每个叠层的每个层独立地包括介质材料、半导体材料、金属、合金、或者其组合。Pj表示来自源j的在每个叠层上的相同的垂直入射能量通量以便Pj与源j(j=l，2...，J)对应'步骤73在I个独立的膝光步骤的每个曝光步骤i中同时暴露I个叠层至来自J个源的仅一个源t(i)的辐射以便满足第一条件和第二条件中的任何""^个o第一条件为所述仅一个源t(i)选自在曝光步骤i中的J个源，以便与J个源的任何剩余源的配置比较，通过所述仅一个源t(i)的配置，i=l，2，…，和I，在爆光步骤i中经过叠层i透射进入所述衬底的实际能量通量Vi最大化，其中(VrSi)2对i，从i-l到i-I的求和关于P柳(i=l,2...，I)的任意小的变化近似最小化。Si表示目标在于经过每个叠层i透射入衬底的指定的目标能量通量，以便Si与每个叠层i，i=l，2...，I对应，其中J<I。V产Ti，t(i)P柳，并且Ti,t(i)定义为经过叠层i透射入衬底的P柳能量通量的部分如之前结合图6的步骤66所描述的，第二条件为在衬底上与衬底的器件参数例如晶体管阈值电压、外部电阻、或者驱动电流、或者其它器件参数例如掺杂的硅的表面电阻有关的指定的设计条件。为了示出执行如应用于图1用于辐照衬底10的依次辐射算法的结果，在步骤l，2和3中分别假设源22，21和23。在步骤1中，打开源22并且仅有源22以辐照衬底10。在步骤2中，打开源21并且仅有源21以辐照衬底10。在步骤3中，打开源23并且仅有源23以辐照衬底10。作为实例，考虑后面表l中的透射矩阵Tij用于实施依次辐射算法，使用三个源(源l，源2，源3)和三个叠层(叠层l,叠层2，叠层3)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>给定目标能量通量S产S尸S3-1.0，在此实例中Pj的解P产1.666667，S2=2.0,S3=1.666667，可以在表2中通过检测证明。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>可以在一个实施例中应用依次辐射算法，其中通过将区域暴露于高温控制在村底10中的区域的相关特征以在退火工艺期间形成由辐射源21-23发射的辐射，与前面和/或后面衬底10中的区域暴露的低温无关。3.确定透射系数设定在衬底上入射的来自给定辐射源的能量通量为由波长X和立体角fi表示的分布U(M2)。设定T(M2)为对于给定波长X和立体角fl的叠层的透射系数。可通过本领域的技术人员所公知的实验技术实验地确定T(M2)。可选地，如下文中所述，用每个指定的X和12的组合计算T(M2)。在通过实验或者计算确定T(M2)之后，可通过T-jfdftdXU(X^)T(X^)/fdftdXU(X^)(5)计算叠层的积分透射系数T。在用于定义U(X^)的波长X和立体角12的范围中执行〃^式(5)中的积分。公式(5)中U(M1)的作用是反映来自给定源的入射辐射在波长入和立体角fi两者中是如何分布的加权函数。可选地，可通过本领域的技术人员所公知的实验技术实验地确定用于每个叠层从给定辐射源接收辐射的T,用给定的X和ft的组合计算T(M2),其中12为入射到衬底10上的辐射可以垂直或者不垂直于衬底10。在节3.1中，将基于辐射是垂直地入射到村底上的假设描述计算T(X^)的算法。在节3.2中，将描述对于任意的入射立体角12计算T(X^)的算法。3.1辐射垂直入射基于辐射是垂直地入射到衬底上的假设用给定的入和12的组合计算T(\fi)。对于以指定的波长X垂直入射的辐射，图8根据本发明的实施例描述了穿过衬底10中的叠层的层传播的入射辐射79。在图8中，叠层包括表示为层1，2，...,N-1的N-l个层。层0表示通过其辐射79在顶表面19处^叠层的介质。层N表示辐射从界面层14处的叠层的N-1层透射进入其的基层15。在图8中，nm表示层m的折射率，Zm表示在层m和层m+l(m-O，l，...，N-l)之间的界面处沿方向17的坐标值，z。-0。Fm表示层m中的沿方向17传播的辐射的正向电场复振幅。Rm表示层m中的沿与方向17相反的方向18传播的反射的辐射的反射电场复振幅(m-0,l,…，N-l)。物理地，反射的分量Rm由界面(即在层m-l与层m之间(m-l，2,…，N))处折射率的不依次性产生。在层m-l与层m之间(m-l,2，…，N)的界面处，电场和其导数的依次性分别产生下列方程<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>其中kra=l/(27mmX)。注意exp(士ikmzj中的"i"表示-1的平方根并且不应与这里作为本发明的说明书中的下标的"i"混淆。示例性边界M为Fo=l和RN=0。对于上述示例性边界条件，公式(6)-(7)提供2N个线性方程，并且存在可通it^领域的技术人员公知的任意方法(例如矩阵求逆)求解的2N个未知数(Flv..，FN，Ro，...，RN-i)。采用上述示例性边界条件，产生的透射系数T被计算为T-(HRolIFo卩;即或者T=(l-|Ro|2)，假设Ffl。注意F。=l的假设^1任意的并且可逸择任何数值作为Fo，因为透射系fcl透射的能量通量的部分所以其与Fo的大小无关。如果图8中的所有穿过叠层ii^层N的辐射被层N吸收，上述RN=0的示例性边界条件适用。可选实施例的特征在于RN，对于层N+l，...，N，，其可以用与上述RN=0的实施例相似的方式通过将其中没有^Jt发生的层N，>N的反射系数i殳为0和增加与方程(6)-(7)相似的附加方程来处理。如在至少两个附加实施例中发生的，层N，表示正好在衬底下面并与衬底直接^接触的介质(例如空气)。在第一附加实施例中，层N是村底的终结层(即衬底的底层)，所以N，=N+1。在第二附加实施例中，村底包括层N之下的附加层，所以N、N+1。3.2辐射倾斜入射根据本发明的实施例，图9描述了以相对于方向17的立体角Q入射在衬底10的叠层上的辐射80。图9中，叠层包括表示为层1，2，…，N-l的N-l个层。层0表示通过其辐射在顶表面19处进入叠层的介质，并且层N表示辐射从界面层14处的叠层的N-l层透射i^其的基层15。根据本发明的实施例，图10描述了图9的衬底10和辐射80以便立体角12关于具有正交轴X、Y、和Z的直角坐标系定义极角6和方位角0>。平面81与入射辐射80垂直。与辐射80相关联的电场和磁场矢量在平面81内。平面81与衬底10相交于作为坐标系的X轴的直线82。Y轴在衬底10的顶表面19的平面中并与X轴正交。Z轴与衬底10的顶表面19的平面正交。这样极角^为位于辐射80的方向与Z轴之间的角。X轴在衬底10的平面和平面81中。Y轴在衬底10的平面中并且与平面81成角夂设定H代表与^衬底10的入射辐射80相关联的正向电场(在平面81中)的矢量，其中F表示E的量值。设定l代表投影到Z轴的电场的矢量，其中Fz表示！^的量值。设定^代表投影到村底10的顶表面19的平面的电场的矢量。如所示方向角0>为在X轴与^之间的角。"没定Fx和Fy表示分别将E^投影到X轴和Y轴的量值。基于上述定义，Fx、FY和Fz通过.'Fx=FcosecosO(8)FY=Fcosesin<D(9)Fz=Fsin6(10)与F、0、和O相关联。在图9至10中，辐射80的正向分量和反向分量分别与方向17和18关联。层m的折射系数为nm，Zm表示在层m与层m+l(m-l，2,…，N-l)之间的界面处沿方向17的Z轴的坐标值，其中zo=0。Fx，m、JV，m和Fz，m表示分别沿X、Y、和Z方向的层m(m=l，2，...,N)中的辐射80的正向分量的电场复振幅。Rx,m、Ry,m和Rz，m表示分别沿X、Y、和Z方向的层H1(m=l，2，...，N)中的辐射80的反向分量的电场复振幅。物理地，由界面(即在层m-l与层m之间的(m-l,2，…，N))处折射率的不依次性产生反射的々量Rx，m、RY，m和Rz，m。注意在下面的描述中，大写的符号X、Y、和Z々别与坐标轴X、Y、和Z对应，而小写的符号x、y、z分别表示与坐标轴X、Y、和Z对应的坐标值。在层m-l与层m之间(111=1，2，...，]\)的界面处，电场的X分量和其导数的依次性分别产生下列方程Fx，m-iexp(ikn^Zm陽0+Rx,m4exp(画ikmaZm曙0:Fx^exp(ikmZm)+Rx，mexp(-ikmZm)(11)km-lFx，n^exp(ikm—iZmd)画kn^Rx，m4exp(-ikn^Zn^)-kmFx'mexpGkmZnO-kmR&mexpGikmZm)(12)其中km-l/(2TUllm入)在层m-l与层m之间(n^l，2，…，N)的界面处，电场的Y分量和其导数的依次性分别产生下列方程FY，m-iexp(ikmaZm-0+Ry，m-iexp(-ikn^Zn^)=FY,mexp(ikmzm)+RY，mexp(-ikmzm)(13)=kmFY,mexp(ikmzra)-kmRY,mexp(-ikmzm)(14)设定Dz，m表示在层m中沿Z方向的位移复振幅，fm表示层m(m=0，l,2v..，N)的介电常数。因为Dz，m=emFz，m并且nm=(fm)1/2，所以Dz,m=n2mFz,m(m-0，l，2，…，N)。因此，在层m誦l与层m之间(m-l，2,…，N)的界面处，位移的Z分量和其沿方向Z的导数的依次性分别产生下列方程:=n2m(Fz，mexp(ikmzm)+Rz,mexp(-ikmzm))(15)nm-l(km-iFz，n^eXp(ikmdZn^)Uz，n^exp(画ikm4Zm4))=n2m(kmFz，raexp(ikmzm)-kraRz，mexp(-ikmzm))(16)公式(8)至(10)对于层0中给定的电场量值Fo提供了边界M，即Fx，o=F。cosecosO、FY，0=FocosesinO>、Fz，0=Fosine。可采用的附加的边界条件为Rx，N=RY，N=Rz，N=0。对于上述边界条件，方程(11)至(16)提供了6N个线性方程，并且存在可通过本领域的技术人员公知的任意方法(例如矩阵求逆)求解的6N个未知数(Fx山FYj，Fz，lv..，Fx，N，FY，N，Fz，n，R&o，Ry，o，Rz，o，…，Rx，n-i，Ry，n-i，Rz,n-i)。产生的透射系数T被计算为T=(1-|RX，。|2-|RY，。|2-|RZ，0|2)/(|FX，。|2+|FY/+|FZ，0|2)。然而，根据之前Fx，o-Focos0cos①、FY，o=Focos9siii€>、Fz，o=Fosin0的边界条件，|Fx，o|2+|FY，0|2+|Fz，0|2=|F0|2。所以TK1-IRx/-IRy，o卩画IRz，o卩)/IFo12。注意，值Fo是任意的并且对于Fo可选择任何lt值(例如F0=l)，因为透射系数为透射的能量通量的部分所以其与F。的大小无关。如果图9中的所有穿过叠层进入层N的辐射被层N吸收，上述R&n-Ry，n-Rz，n-0的示例性边界条件适用。可选实施例的特征在于Rx，n、Ry,n、和R&n中的至少一个的值非零。对于层N+1，...，N，，这些可选实施例可以用与上述Rx，n=Ry，n=Rz，n=0的实施例相似的方式通过将其中没有反射发生的层N，>N的反射系数Rx，n，、Ry，n，、和Rz，n，设为0和增加与方程(15)至(20)相似的附加方程来处理。如至少两个附加实施例中发生的，层N，表示正好在衬底下面并与衬底直接^接触的介质(例如空气)。在第一附加实施例中，层N是衬底的终结层(即衬底的底层)，所以N^N+1。在第二附加实施例中，衬底包括层N之下的附加层，所以N、N+1。4.计算机系统根据本发明的实施例，图11示例了用于配置辐射源以依次地辐照衬底的计算机系统。计算机系统90包括处理器91、耦合到处理器91的输入部件92、耦合到处理器91的输出部件93、以及各自耦合到处理器91的存储器部件94和95。输入部件除了其它，包括键盘、鼠标等。输出部件除了其它，包括打印机、绘图仪、计算机屏幕、磁带、可移除硬盘、软盘等.存储器部件94和95除了其它，包括硬盘、软盘、磁带、光存储例如光盘(CD)或者数字视频光盘(DVD)、动态随MM储器(DRAM)、只读存储器(ROM)等。存储器部件95包括由计算机可执行指令构成的计算机程序的计算机代码97。计算机代码97包括如前文所述的配置辐射源以依次用多个辐射源辐照衬底的算法。处理器91执行计算机代码97。存储器部件94包括输入数据96。输入数据96包括计算机代码97所需要的输入。输出部件93显示来自计算机代码97的输出。使用存储器部件94和95的任一或者两者(或者图11中没有示出的附加存储器部件的一个和多个)作为具有嵌入其中的计算机可读程序和/或者具有存储在其中的其它数据的计算机可用介质(或者计算机可读介质或者程序存储部件)，其中计算机可读程序包括计算机代码97。通常，计算机系统卯的计算;bl4呈序产品(或可选地，制造产品)包括该计算机可用介质(或者该程序存储部件)。虽然图11示出计算机系统90的硬件和软件的具体配置，结合图11的具体计算机系统90，对于前述目的可利用本领域的技术人员所公知的硬件和软件的任何配置。例如，存储器部件94和95是单个存储器部件的一部分而不是单独的存储器部件。虽然这里描述的本发明的实施例用于示例的目的，但是许多修改和改变将对本领域的技术人员显而易见。因此，所附权利要求旨在包括落入本发明的真实精神和范围内的所有修改和改变。权利要求1.一种配置辐射源以依次辐照衬底的方法，所述方法包括以下步骤指定J个不同的电磁辐射源标记为源1，源2，...，源J，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I≥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＝1，2...，J，其中J≤I；指定目标能量通量Si，其目标为经过每个叠层i透射进入所述衬底以便Si与每个叠层i对应，i＝1，2...，I；为了依次暴露所述I个叠层至来自所述J个源的辐射以便在I个独立的曝光步骤的每个曝光步骤i中将所述I个叠层同时暴露于所述J个源的仅一个源t(i)，计算t(i)和Pt(i)，以便与所述J个源的任何剩余源的配置比较，通过所述仅一个源t(i)的配置，i＝1，2...，I，在曝光步骤i中经过叠层i透射进入所述衬底的实际能量通量Vi最大，并且其中作为|V1-S1|，|V2-S2|，...，|VI-SI|的函数的误差E关于Pi近似最小化，i＝1，2...，I。2.根据权利要求l的的方法，其中E-Si(VrSi)2，其中Si表示对i从i=l至i=I的求和。3.根据权利要求1的方法，其中所述方法还包括指定透射系数Tij，其中Ty为经过叠层i透射进入所述村底的所述能量通量Pj的部分，并且其中V产Ti，t(i)Pt(i)，i=l，2…，I。4.根据权利要求l的方法，其中所述方法还包括分析所述误差，所述分析包括以下步骤确定是否E超过指定的最大误差EMAX;如果所述确定步骤确定E没有超过EMAx，那么结束所述方法；如果所述确定步骤确定E超过EMAX，那么修改所述村底或者修改所述源，随后重复地执行所述计算和所述分析，直到E不超过EMAX或者直到执行完所述计算和所述分析的重复的最大指定次数，其中所述修改所述直接暴露到所述辐射，并且其中所述修改所述源的步骤包括用J，个源替代所述J个源以便J，>2并且所述J，个源全部都与所述J个源不同。5.根据权利要求4的方法，其中所述确定步骤确定在所述计算和所述分析的单个重复期间E没有超过Emax，其中在所述单个重复期间进行所述修改所述源的步骤，并且其中在所述单个重复期间用J，个源替代所述J个源的步骤满足J、J。6.根据权利要求4的方法，其中所述确定步骤确定在所述计算和所述分析的单个重复期间E没有超过Emax，其中在所述单个重复期间进行所述修改所述源的步骤，并且其中在所述单个重复期间用J，个源替代所述J个源的步骤满足J，-J以便在所述单个重复期间改变关于所述J个源的至少一个源的波长的功率^"。7.根据权利要求4的方法，其中所述确定步骤确定在所述计算和所述分析的单个重复期间E没有超过EMAX，其中在所述单个重复期间进行所述寸务改所述源的步骤，并且其中在所述单个重复期间用J，个源替代所述J个源的步骤满足J，-J以便在所述单个重复期间改变所述J个源的至少一个源的辐射功率的角分布。8.根据权利要求l的方法，其中所述方法还包括根据所述计算的能量通量Pj(j=l，2...，J)计算所述J个源的每个源的源功率。9.根据权利要求8的方法，其中所述方法还包括调整所述J个源的所述计算的源功率以满足所述衬底上的指定的设计条件。10.—种计算机程序产品，包括计算机可用^h质，其具有嵌入其中的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码包括适于执行权利要求1的所述方法的算法。11.一种通过多个辐射源依次辐照衬底的方法，所述方法包括以下步膿.提供J个不同的电磁辐射源，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U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;在I个独立的曝光步骤的每个曝光步骤i中同时暴露所述I个叠层至来自所述J个源的仅一个源t(i)的辐射以便满足第一条件或第二条件；其中所述第一条件为所述仅一个源t(i)在曝光步骤i中选自所述J个源，以〗更与所述J个源的任何剩余源的配置比较，通过所述仅一个源t(i)的配置，i=l，2...，I，在曝光步骤i中经过叠层i透射iiX所述衬底的实际能量通量Vi最大，并且其中作为IVrS丄|V2-S2|,…，rWS!l的函数的误差E关于Pi近似最小化，i=l，2...，I，其中Si表示目标为经过叠层i透射ii^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J<I;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。12.根据权利要求11的方法，其中E-Si(VrSi)2，其中Si表示对i从1=1至1=1的求和。13.根据权利要求11的方法，其中Tij是经过叠层i透射进入所述村底的所述能量通量Pj的部分，并且其中V尸Ti，t(i)Pt(i)，i-l，2…，1。14.根据权利要求ll的方法，其中满足所述第一4Ht。15.根据权利要求11的方法，其中满足所述第二M。16.根据权利要求11的方法，其中J=I。17.根据权利要求11的方法，其中J<I。18.根据权利要求ll的方法，其中所述J个源的第一源是单色的。19.根据权利要求ll的方法，其中所述J个源的第一源是多色的。20.根据权利要求ll的方法，其中来自所述J个源的第一源的电磁辐射单向并垂直地入射在所述I个叠层上。21.根据权利要求ll的方法，其中来自所述J个源的第一源的电磁辐射非垂直地入射在所述I个叠层上。22.—种通过多个辐射源依次辐照衬底的系统，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个不同的电磁辐射源，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;用于在I个独立的爆光步骤的每个曝光步骤i中同时暴露所述I个叠层至来自所述J个源的仅一个源t(i)的辐射以便满足第一条件或第二条件的部件，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所述仅一个源t(i)在曝光步骤i中选自所述J个源，以便与所述J个源的任何剩余源的配置比较，通过所述仅一个源t(i)的配置，i=l，2...，I，在曝光步骤i中经过叠层i透射ii^所述衬底的实际能量通量Vi最大，并且其中作为IVrS丄|V2-S2|，...，IVrSrl的函数的误差E关于Pi近似最小化，i=l，2...，I，其中Si表示目标为经过叠层i透射^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J<I;以及其中所述第二条件为与所述衬底的器件参数有关的所述村底上的指定的设计条件。23.根据权利要求22的方法，其中E-Zi(Vi-Si)2，其中Sj表示对i从1=1至1=1的求和。24.根据权利要求22的方法，其中Ty是经过叠层i透射进入所述衬底的所述能量通量Pj的部分，并且其中V产Ti，t(i)P柳，i-l，2…，1。25.根据权利要求22的方法，其中满足所述第一条件。26.根据权利要求22的方法，其中满足所述第二条件。全文摘要一种配置J个电磁辐射源(J≥2)以依次辐照衬底的方法。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；J≤I)。P<sub>j</sub>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。在I个独立的曝光步骤的每个中，同时暴露所述I个叠层至来自所述J个源的辐射。V<sub>i</sub>和S<sub>i</sub>分别表示在曝光步骤(i＝1，2...，I)中经过叠层i透射进入所述衬底的实际和目标能量通量。计算t(i)和P<sub>t(i)</sub>以便与任何其它源的配置比较，通过源t(i)的配置，i＝1，...I，V<sub>i</sub>最大，并且作为|V<sub>1</sub>-S<sub>1</sub>|，|V<sub>2</sub>-S<sub>2</sub>|，...，|V<sub>I</sub>-S<sub>I</sub>|的函数的误差E关于P<sub>i</sub>(i＝1，...，I)近似最小化。文档编号H01L21/00GK101097839SQ20071010903公开日2008年1月2日申请日期2007年6月15日优先权日2006年6月29日发明者B·A·安德森,E·J·诺瓦克申请人:国际商业机器公司