Procede et appareil destines au traitement d'une couche metallique mince

Method and apparatus for processing thin metal layers

Abstract

A method and apparatus for processing a thin metal layer on a substrate to control the grain size, grain shape, and grain boundary location and orientation in the metal layer by irradiating the metal layer with a first excimer laser pulse having an intensity pattern defined by a mask to have shadow regions and beamlets. Each region of the metal layer overlapped by a beamlet is melted throughout its entire thickness, and each region of the metal layer overlapped by a shadow region remains at least partially unmelted. Each at least partially unmelted region adjoins adjacent melted regions. After irradiation by the first excimer laser pulse, the melted regions of the metal layer are permitted to resolidify. During resolidification, the at least partially unmelted regions seed growth of grains in adjoining melted regions to produce larger grains. After completion of resolidification of the melted regions following irradiation by the first excimer laser pulse, the metal layer is irradiated by a second excimer laser pulse having a shifted intensity pattern so that the shadow regions overlap regions of the metal layer having fewer and larger grains. Each region of the metal layer overlapped by one of the shifted beamlets is melted throughout its entire thickness, while each region of the metal layer overlapped by one of the shifted shadow regions remains at least partially unmelted. During resolidification of the melted regions after irradiation by the second radiation beam pulse, the larger grains in the at least partially unmelted regions seed growth of even larger grains in adjoining melted regions. The irradiation, resolidification and re-irradiation of the metal layer may be repeated, as needed, until a desired grain structure is obtained in the metal layer.
L'invention concerne un procédé et un appareil destinés au traitement d'une couche métallique mince située sur un substrat, permettant de contrôler la dimension du grain, la forme du grain, l'emplacement et l'orientation du joint de grain dans la couche métallique. Ce procédé consiste à soumettre la couche métallique à une impulsion laser excimère ayant un diagramme d'intensité défini par un masque permettant d'obtenir des zones d'ombre et des micro-faisceaux. Les régions de la couche métallique couvertes par un micro-faisceau fondent sur toute leur épaisseur, et les régions de la couche métallique couvertes par une zone d'ombre restent au moins partiellement intactes. Les régions au moins partiellement intactes sont contiguë à des régions fondues adjacentes. Après application de l'impulsion laser excimère, les régions fondues de la couche métallique se resolidifient. Au cours de la resolidification, les régions au moins partiellement intactes amorcent la croissance des grains dans les régions fondues adjacentes pour produire des grains plus grands. Après resolidification des régions fondues, suite à l'application de l'impulsion laser excimère, la couche métallique est soumise à une seconde impulsion laser excimère ayant un diagramme d'intensité décalé, de façon que les régions d'ombre couvrent les régions de la couche métallique comprenant moins de grains, de plus grande dimension. Les régions de la couche métallique couvertes par un des micro-faisceaux décalés fondent sur toute leur épaisseur, alors que les régions de la couche métallique couvertes par une des régions d'ombre décalées restent au moins partiellement intactes. Lors de la resolidification des régions fondues, suite à l'application de la seconde impulsion laser, les grains plus grands situés dans les régions au moins partiellement intactes non fondues amorcent la croissance de grains encore plus grands dans des régions fondues adjacentes. Les étapes d'application d'un premier rayonnement, de resolidification, et d'application d'un second rayonnement sur la couche métallique, peuvent être répétées en fonction des besoins, jusqu'à ce que la structure des grains désirée soit obtenue dans la couche métallique.

Claims

Description

Topics

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