半导体集成电路制造中的准分子激光退火研究进展

随着半导体集成电路芯片的尺寸越来越小、结构越来越复杂,芯片制造过程中的退火工艺技术也在不断进步。激光退火以其在芯片制造过程中热预算控制的优势,在芯片制造退火工艺中的重要性正在显现。而准分子激光的特点是波长短、峰值功率高、作用于大多数物质表面时能量迅速被物质表面吸收。准分子激光退火可以实现对材料表面温度梯度的控制,是半导体集成电路制造中热处理工艺的重要选择。对半导体集成电路制造过程中准分子激光退火研究进展进行了综述。概述了集成电路制造中退火工艺热预算控制与激光退火的理论模拟研究结果;着重介绍了准分子激光退火在离子掺杂控制、超浅节形成、沟道外延等材料处理中的研究进展,以及在金属层制备和3D器件中的应用。研究表明,准分子激光退火工艺有望为三维半导体集成电路制造提供新的解决方案。

近期光刻用ArF准分子激光技术发展

193 nm ArF准分子激光光刻技术已广泛应用于90 nm以下节点半导体量产。分析了近期发展用于改进准分子激光性能的关键技术:主振-功率再生放大(MOPRA)结构,主振-功率振荡(MOPO)结构,主动光谱带宽稳定技术,先进的气体管理技术。对光刻用准分子激光光源技术发展趋势进行了简要的讨论。

高重复频率ArF准分子激光器能量控制算法研究

为了实现工业用高重复频率ArF准分子激光器脉冲能量稳定,从电源控制的角度进行了脉冲能量控制技术的基础研究。介绍了高重复频率ArF准分子激光器能量稳定闭环控制原理,使用近似方法建立了准分子激光器脉冲能量和放电电压的函数模型,提出一种基于实时检测脉冲能量的电压调节比例积分算法,并结合函数模型和控制算法进行了MATLAB仿真。结果表明,建立的脉冲能量模型是合理的,且提出的比例积分算法在提高激光器脉冲输出能量稳定性方面是有效的。

ArF准分子激光系统的能量效率特性

为深入理解ArF准分子激光系统的运转机制,进而获得优化ArF准分子激光系统设计的理论及方向性指导,利用一维流体模型,以气体高压放电等离子体深紫外激光辐射过程为主要对象,研究了放电抽运ArF准分子激光系统的动力学特性,梳理了ArF准分子激光系统的能量传递过程,深入研究了等离子体放电机理,从能量沉积效率、ArF*粒子形成过程、激光输出三个方面,分析了动力学过程中影响能量效率的主要因素,提出了相应的改进优化措施.仿真结果表明,氟气及相关粒子在系统运转过程中有重要作用,工作气体中氟气的组分比例对能量效率影响较大,偏离最佳点会导致激光系统能量效率的下降.相关结论为ArF准分子激光系统的优化设计和稳定可靠运转提供了重要的理论参考依据.

ArF准分子激光消融兔角膜

新西兰白兔５只（１０只眼），用ＡｒＦ准分子激光能量７０～８０ｍＪ，光斑３×４ｍｍ，能量密度５８３－６６７ｍＪ／ｃｍ２，脉宽３０ｎｓ，频率３Ｈｚ，分别照射角膜中部３６０次脉冲，照射前用刀片刮去角膜中部上皮，术后当时，１天、２天、３天、１周、２周、３周、１个月、２个月、３个月和４个月进行肉眼及裂隙灯检查，并于术后３天、２周、１月、２月和４月取下角膜，分别作光镜及扫描电镜检查。角膜上皮于术后３天内愈合，基质混浊于术后３周最明显，术后４月角膜几乎完全透明，角膜基质胶原纤维排列整齐，与角膜表面平行，但尚有些上皮过度增生。

ArF准分子激光器废气分析及处理技术

随着稀有气体卤化物准分子激光器的推广应用,直接排入大气中的废气给人体和环境带来了严重危害。为了降低其危害程度,分析了Ar F准分子激光器工作气体反应动力学和废气成分,得知其危害主要来源于废气中的含卤气体。卤化物准分子激光器废气处理装置具有两级吸收净化含卤气体的功能,采用总体积约50 L的Na OH(1.0 mol/L)和Ca(OH)2(0.02 mol/L)碱液对废气中含卤成分进行第一次吸收,采用总质量约1.0 kg的Ca(OH)2和Ca O固态碱性粉末(质量比为74∶112)固态碱性混合物对废气进行进一步净化。使用该装置对医用型Ar F准分子激光器的废气进行净化处理实验研究,实验结果表明,该废气处理装置可以吸附废气中95.6%的氟气,而且当碱液吸附效果不明显时,只需增加质量约74 g的Ca(OH)2可恢复其活性。

193 nm ArF准分子激光剥蚀系统高空间分辨率下元素分馏研究

研究了193 nm ArF准分子激光剥蚀系统高空间分辨率下的仪器检出限、ICP质量负载元素分馏、剥蚀深度/束斑直径元素分馏以及基体效应,并在10μm束斑直径下分析了GSD-1G、StHs6/80-G和NIST612中的微量元素。结果表明,仪器检出限随束斑直径的减小而升高,当束斑直径降低至7μm时,部分微量元素的仪器检出限为1-10μg/g。ICP质量负载元素分馏指数与元素第一电离能呈正相关和元素氧化物熔点呈负相关。当剥蚀深度与束斑直径比小于1∶1时,由剥蚀深度/束斑直径引起的元素分馏效应可以忽略不计。基体效应研究表明,50μm与10μm激光束斑下基体效应没有明显的差别。以NIST610为校准物质,Ca为内标元素,10μm束斑直径下GSD-1G、StHs6/80-G和NIST612中的36种微量元素分析结果与定值基本吻合,分析结果与定值基本匹配。综合考虑在10μm的空间分辨率下,该技术可满足准确分析微量元素的要求。

放电泵浦ArF准分子激光动力学模拟与参数分析

利用一维流体模型研究了放电泵浦ArF准分子激光动力学过程,得到气体放电过程中放电电路的电流电压波形,得到了电子密度、光子密度、电场的时空分布特性,分析了放电参数对激光输出的影响。结果表明,电路参数、工作气压、氟气比例均对激光输出有显著影响,放电电路中的电感值对输出影响较小,参数范围较广,而电路中较小的峰化电容值有利于获得长脉冲输出,气压太大或太小都会使输出能量降低,同样,氟气比例太大或太小也会使输出能量降低。

不同缓冲气体中ArF准分子激光系统放电特性分析

为深入理解挖掘ArF准分子激光系统运转机制,进而获得ArF准分子激光系统设计优化的理论及方向性指导,文章基于流体模型,以气体高压放电等离子体深紫外激光辐射过程为主要研究对象,研究了放电抽运ArF准分子激光系统的动力学特性,分析了不同缓冲气体中,ArF准分子激光系统极板间电压、电流、光子数密度变化趋势及电子数密度空间分布情况,讨论了光电离在系统放电过程中的重要作用.结果表明,Ne作为缓冲气体时,电子耗尽层及阴极鞘层宽度更小,放电更加稳定.在Ne中添加杂质气体Xe,可以通过光电离加速放电区域的扩展,减小电子耗尽层及阴极鞘层的宽度,降低放电发生的阈值电压,提高放电稳定性.

0.73J脉冲能量KrF准分子激光器的特性

研制了一台KrF大能量准分子激光器,激光器采用紧凑型Chang电极与紫外火花预电离的结合,实现了激活区大面积的均匀辉光放电,利用LC反转倍压以及一级磁脉冲压缩技术在放电电容上实现了峰值电压40kV、脉冲上升时间约为100ns的高压快脉冲激励。研究了工作气体含量对激光器能量输出的影响,在总气压3.3×105 Pa,F2/He,Kr,Ne体积分数比值为1.97∶3.18∶94.85,充电电压27kV时,得到了738mJ的单脉冲能量输出,激光近场光斑30mm×14mm,在充电电压23kV时,全电效率最高,达到2.0%。

大能量高功率准分子激光的应用及关键技术

实用型大能量高功率准分子激光器广泛地应用于材料的加工及表面处理,介绍了其在液晶平板显示行业、太阳能光伏行业、半导体行业及汽车制造业的应用。分析了大能量高功率准分子激光器的关键技术,如大面积均匀放电技术,预电离技术,高压快脉冲激励技术以及为了得到更大的脉冲能量及功率输出而采用的双腔同步技术。

ArF准分子光刻机使半导体制造工艺到达32nm Gigaphoton公司发布了用于下一代半导体制造的世界上最强大的氟化氩(ArF)准分子激光器

Gigaphoton公司新近设计出一款输出功率为90W、重复频率为6000Hz的新型氟化氩（ArF）准分子激光器。该激光器可用于浸没式光刻机，其可使制作半导体晶片的制程仅为32nm。目前，全球芯片制造商刚开始将45nm制程技术投入量产，据估计32nm制程技术将于2009年投入使用。

非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究

利用Kr F准分子激光器晶化非晶硅薄膜,研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析。实验结果表明,在激光频率为1 Hz的条件下,能量密度约为180 m J/cm2时,准分子激光退火处理实现了薄膜由非晶结构向多晶结构的转变;当大于晶化阈值180 m J/cm2小于能量密度230 m J/cm2时,随着激光能量密度增大,薄膜晶化效果越来越好;激光能量密度为230 m J/cm2时,晶化效果最好、晶粒尺寸最大,约60 nm,并且此时薄膜沿Si(111)面择优生长;脉冲次数50次以后对晶化的影响不大。

准分子激光角膜切削术矫正RK术后近视22例

目的:探讨准分子激光角膜切削术(PRK)矫正角膜放射状切开术(RK)后残留近视及近视散光的有效性和安全性。方法:应用波长193nm的ArF准分子激光对22例39眼RK术后残留的近视及近视散光进行准分子激光屈光手术治疗。结果:随访5a,平均屈光度由术前-4.21±1.42D下降至术后的-0.41±0.31D,34眼≥术前最佳矫正视力,术前裸眼视力≥1.0者32眼,术后裸眼视力≥1.0者30眼,回退4眼(10%),回退度数<-1.25D。术前矫正视力≤0.9者,术后5a时仅2眼裸眼视力≥1.0。结论:PRK是一种有效和安全的矫正RK术后残留近视的方法。

脉冲激光退火纳米碳化硅的光致发光

采用XeCl准分子脉冲激光退火技术制备了纳米晶态碳化硅薄膜(nc -SiC) ,并对薄膜的光致发光(PL)特性进行了分析。结果表明,纳米SiC薄膜的光致发光表现为30 0～6 0 0nm范围内的较宽发光谱带,随退火激光能量密度的增加,nc- SiC薄膜398nm附近的发光峰相对强度增加,而4 70nm附近发光峰相对减小。根据nc SiC薄膜的结构特性变化,认为这两个发光峰分别来源于6H -SiC导带到价带间的复合发光和缺陷态发光,并且这两种发光过程存在竞争。

小光斑准分子激光切削角膜方式的研究

本文分析了 193nm准分子激光对角膜的蚀除机理及其对角膜的蚀除模型。研究在给定光斑参数条件下 ,所采用的叠加方式 ,定量地计算准分子激光消融角膜表面粗糙度的量值。研究结果直接应用于准分子激光屈光矫正系统 ,在临床实验中取得了很好的效果。

离子复合对准分子ArF、Ar_2F形成过程的影响

讨论了快放电激励下离子复合过程对ArF、Ar_2F形成过程的影响,得出离子复合过程对ArF、Ar_2F的贡献是一个长时间的慢变过程,其对ArF、Ar_2F的影响很小。

a-SiGe_x∶H薄膜准分子激光晶化的研究

用KrF准分子激光、XeCl准分子激光在不同条件下对Ge含量不同的四种a－SiGex∶H样品进行退火。只要激光退火能量密度合适，Ge含量不同的a－siGex∶H薄膜都可以被多晶化；随着Ge含量的增加，激光晶化阈值能量密度降低，耐退火能力也降低；在相同的激光晶化能量密度下，Ge含量越高的薄膜，激光晶化的效果越好，晶粒尺寸长得越大。

准分子激光器的基本原理与眼科应用

本文介绍了准分子激光器的工作原理和基本结构,总结了其在眼科临床上的应用以及技术发展。