新型熱處理設備的制作方法
【專利摘要】本發明大體而言涉及光學系統，所述光學系統能夠跨越包含于襯底的表面上的退火區域可靠地遞送數量均勻的能量。所述光學系統經調適以在襯底的表面上的所要區域上遞送或投射具有所要二維形狀的數量均勻的能量。用于光學系統的能量源通常為多個激光，所述多個激光經組合以形成能量場。
【專利說明】新型熱處理設備
[0001]領域
[0002]本文所描述的實施例涉及熱處理的設備及方法。更具體地說，本文所描述的設備及方法涉及半導體襯底的激光熱處理。
[0003]相關技術的描述
[0004]熱處理常用于半導體エ業。在許多轉換環境(包括柵極、源極、漏極及溝道結構的摻雜、活化以及退火，硅化、結晶、氧化等轉換環境)中，半導體襯底受到熱處理。多年來，熱處理技術已從簡單的爐烘焙發展至日益快速增長的各種形式的熱處理，諸如RTP、尖波退火及激光退火。
[0005]傳統激光退火處理使用激光發射器，所述激光發射器可為具有光學器件的半導體激光或固態激光，所述光學器件聚焦、散焦或將激光不同地成像成所要形狀。常見方法是將激光成像成線或薄矩形圖像。跨越襯底掃描激光(或將襯底移動至激光下方)以處理襯底的整個表面。
[0006]隨著裝置幾何形狀持續縮減，諸如熱處理的半導體制造エ藝挑戰在于發展增加的精度。在許多情況下，正在研究脈沖激光エ藝以針對襯底減少總熱預算及減少能量曝露的深度及持續時間。然而在產生具有能提供所要處理性能的時間形狀的激光脈沖的同時，對于跨越襯底的表面的均勻處理所需的均勻性依然存在挑戰。因此，仍舊需要用于半導體襯底的熱處理的新設備及方法。
【發明內容】
[0007]公開用于襯底熱處理的系統。所述系統具有通常為多個激光的能量源，用于產生施加于襯底的能量場。使用脈沖控制模塊組合及計量能量以形成組合能量脈沖。在脈沖成形模塊中調整組合能量脈沖的時間形狀。在均勻器中調整能量的空間分布。已調整的能量脈沖接著穿過用于沿著能量脈沖的光徑觀察襯底的成像系統。
[0008]每一能量源通常遞送至少約10毫瓦的高功率能量脈沖，持續時間為約100納秒或更少。脈沖控制模塊具有組合光學器件，同時具有用于每ー脈沖路徑的衰減器，所述組合光學器件將兩個能量脈沖組合成一個能量脈沖。診斷模塊測量脈沖的能量含量及時間形狀，用于反饋至將控制信號發送至衰減器的控制器。在具有分光器及反射鏡路徑的脈沖形成器中時間地調整組合脈沖，所述分光器將每ー脈沖分成多個子脈沖，所述反射鏡路徑沿著具有不同長度的光徑發送子脈沖，在出ロ處重新組合子脈沖。在具有至少兩個微透鏡陣列的均勻器中空間地調整脈沖。成像系統具有光學元件，所述光學元件捕獲自襯底反射的光井將所述光發送至成像器。本文所描述的處理模塊可提供成型能量場，所述成型能量場時間地經去相關且具有僅僅約4%的能量強度的空間標準差。
[0009]附圖簡要說明
[0010]因此，可詳細理解本發明的上述特征結構的方式，即以上簡要總結的本發明的更特定描述可參閱實施例獲得，其中某些實施例圖示于附圖中。然而應注意，附圖僅圖示本發明的典型實施例，且因此不應視為限制本發明的范圍，因為本發明可允許其它等效的實施例。
[0011]圖1為根據一個實施例的熱處理設備的示意圖。
[0012]圖2A及圖2B為根據兩個實施例的脈沖控制器的平面圖。
[0013]圖2C至圖2E為根據三個實施例的脈沖控制器及能量源的不同配置的示意圖。
[0014]圖3A為根據一個實施例的脈沖成形器的示意圖。
[0015]圖3B及圖3C為圖示使用圖3A的脈沖成形器的脈沖時序及脈沖能量輪廓的圖。
[0016]圖3D為根據另ー實施例的圖3A的脈沖成形器的示意圖。
[0017]圖3E及圖3F為圖示使用圖3D的脈沖成形器的脈沖時序及脈沖能量輪廓的圖。
[0018]圖3G為根據另ー實施例的脈沖成形器的示意圖。
[0019]圖4A及圖4B為根據兩個實施例的均勻器的示意圖。
[0020]圖5A及圖5B為孔構件的兩個實施例的側視圖。
[0021]圖6為根據另ー實施例的成像系統600的示意圖。
[0022]為了促進理解，在可能情況下已使用相同元件符號表示為諸圖所共有的相同元件。應理解，公開于ー個實施例中的元件可有益地使用于其它實施例而不再特別敘述。
[0023]具體描沭
[0024]圖1為用于襯底的激光處理的系統100的平面圖。系統100包含:具有多個脈沖激光源的能量模塊102,所述脈沖激光源產生多個脈沖激光脈沖；脈沖控制模塊104,脈沖控制模塊104將各個脈沖激光脈沖組合成組合脈沖激光脈沖，并控制所述組合脈沖激光脈沖的強度、頻率特征及偏光性特征；脈沖成形模塊106，脈沖成形模塊106調整組合脈沖激光脈沖的脈沖的時間輪廓；均勻器108，均勻器108調整脈沖的空間能量分布，將組合脈沖激光脈沖重疊成單個均勻能量場；孔構件116，孔構件116從能量場移除殘留邊緣不均勻性；及對準模塊118，對準模塊118允許激光能量場與安置于襯底支撐件110上的襯底的精度對準。控制器112耦接至能量模塊102以控制激光脈沖的產生，脈沖控制模塊104控制脈沖特征，且襯底支撐件110控制襯底相對于能量場的移動。外殼114通常包覆系統100的操作部件。
[0025]激光可為能夠形成短脈沖(例如持續時間小于約100納秒)的任何類型的激光，所述激光具有高功率激光輻射。通常，使用大于約30M2的具有超過500個空間模態的高形態激光。雖然頻繁地使用諸如Nd:YAG、Nd:玻璃、鈦-藍寶石或其它稀土摻雜晶體激光的固態激光，但是亦可使用諸如準分子激光的氣體激光，例如XeC12、ArF或KrF激光。例如可通過q-開關(被動或主動)、增益開關或模態鎖定切換激光。亦可鄰近激光的輸出使用泡克耳斯盒(Pockelscell)以通過中斷由激光發出的束形成脈沖。通常，可用于脈沖激光處理的激光能夠產生激光輻射的脈沖，所述脈沖具有約100毫焦耳與約10焦耳之間的能量含量，持續時間為約I納秒與約100微秒之間，通常約為I焦耳的能量含量和8納秒的持續時間。激光可具有約200納米與約2，000納米之間的波長，諸如約400納米與約1，000納米之間，例如約532納米。在一個實施例中，激光為q_切換倍頻Nd = YAG激光。所有激光可在相同波長上操作，或激光的一或更多個可與在能量模塊102中的其它激光的不同波長上操作。可放大激光以產生所要的功率水平。大多數情況下，放大媒體將為與激光媒體相同或類似的成分。每ー單獨的激光脈沖通常被自身放大，但在一些實施例中，全部激光脈沖可在組合后被放大。[0026]遞送至襯底的典型激光脈沖為多個激光脈沖的組合。在控制時間及彼此的控制關系中產生多個脈沖，以使得當組合所述多個脈沖時，激光輻射的單個脈沖導致單個脈沖具有受控制的時間及空間能量輪廓(所述輪廓具有受控制的能量上升、持續時間、及衰減)及受控制的能量不均勻性的空間分布。控制器112可具有脈沖產生器，例如耦接至電壓源的電子定時器，所述電子定時器耦接至每ー激光，例如耦接至每ー激光的每ー開關，以控制自每ー激光產生脈沖。
[0027]布置多個激光以便每一激光產生進入脈沖控制模塊104中的脈沖，所述脈沖控制模塊104可具有一或多個脈沖控制器105。圖2A為根據一個實施例的脈沖控制器200A的平面圖。如上結合圖1所述的ー或多個脈沖控制器105可各為諸如圖2A所圖示的脈沖控制器200A的脈沖控制器。使用包含于外殼299中的光學器件以防止光污染，脈沖控制器200A將自能量模塊102接收的第一輸入脈沖224A及自能量模塊102接收的第二輸入脈沖224B組合成一個輸出激光脈沖238。所述兩個輸入激光脈沖224A/B經由安置于外殼299的開口中的輸入透鏡202A及202B進入脈沖控制器200A。在圖2A的實施例中，兩個輸入透鏡202A/B沿著外殼299的ー個表面對準，激光脈沖224A/B以實質地平行方向進入外殼299。
[0028]將兩個輸入脈沖224A/B引導至將兩個脈沖組合成一個脈沖238的組合光學器件208。組合光學器件具有:第一進入表面207A,所述第一進入表面207A定向成垂直于入射脈沖226A的進入路徑；及第二進入表面207B，所述第二進入表面207B定向成垂直于入射脈沖226B的進入路徑，以避免在進入組合光學器件208之后輸入脈沖226A/B的任何折射。圖2A的組合光學器件208為具有選擇表面209的晶體，所述選擇表面209經定向以使得第一及第ニ入射脈沖226A/B各以接近45°的角撞擊選擇表面209。選擇表面209有選擇地根據光的性質與光相互作用。組合光學器件208的選擇表面209可反射第一入射脈沖226A且透射第二入射脈沖以產生組合脈沖228。為促進脈沖的組合，調適入射脈沖226A/B中的每ー個以按特定方式與選擇表面209相互作用。
[0029]在一個實施例中，選擇表面209為偏光表面。偏光表面可具有偏光性的線性軸，以使得平行于偏光表面的軸偏光入射脈沖226B允許待由偏光表面透射的入射脈沖226B,且垂直于偏光表面的軸偏光入射脈沖226A允許待由偏光表面反射的入射脈沖226A。將兩個入射脈沖226A/B對準至偏光表面上的相同斑點產生自組合光學器件208的第一出ロ表面207C出現的垂直于表面207C的組合脈沖228，以避免組合脈沖228的任何折射。或者，選擇表面209可為圓形偏光器,相對于用于反射的圓形偏光器的指向圓形地偏光入射脈沖226A,且在與用于透射的圓形偏光器相同的指向中圓形地偏光入射脈沖226B。在另ー實施例中，入射脈沖226A/B可具有不同波長，且選擇表面209可經配置以諸如使用電介質反射鏡反射一個波長的光及透射另一波長的光。
[0030]在偏光實施例中，使用偏光濾光器206A/B完成入射脈沖226A/B的偏光。偏光濾光器206A/B偏光待由組合光學器件208的選擇表面209有選擇地反射或透射的輸入脈沖224A/B。偏光濾光器206A/B可為波片,例如半波片或四分之一波片,偏光軸定向成彼此垂直以產生用于在選擇表面209處選擇反射及透射的垂直偏振光。可例如使用旋轉致動器205A/B獨立地調整每一偏光濾光器206A/B的軸線，以將入射脈沖226A/B的偏光與選擇表面209的偏光軸精密地對準，或提供輸入脈沖226A/B的偏光軸與選擇表面209的偏光軸之間的所要偏角。[0031]調整入射脈沖226A/B的偏光軸控制組合脈沖228的強度，因為根據馬呂斯定律(Malusj Law),偏光濾光器透射入射光，Malus定律認為由偏光濾光器透射的光的強度與入射強度及濾光器的偏光軸與入射光的偏光軸之間的角的余弦的平方成比例。因此，旋轉偏光濾光器206A以便偏光濾光器206A的偏光軸背離垂直于選擇表面209的偏光軸的方向，導致入射脈沖226A的部分透射穿過選擇表面209。同樣地，旋轉偏光濾光器206B以便偏光濾光器206B的偏光軸背離平行于選擇表面209的軸的方向，導致入射脈沖226B的部分自選擇表面209反射。將來自入射脈沖226A/B中的每ー個的“非選擇的光”組合成拒絕脈沖230，所述拒絕脈沖230經由第二出ロ表面207D退出組合光學器件208并進入脈沖傾卸場210。以此方式，偏光濾光器中的每ー個作為減光器開關，以衰減穿過偏光濾光器的脈沖的強度。
[0032]應注意，將由組合光學器件208組合的兩個脈沖226A/B引導至選擇表面209的相對側以用于選擇反射及透射。因此，由反射器204沿著引出第一輸入脈沖202A的路徑將第ー輸入脈沖202A引導至選擇表面209的反射側，同時將第二輸入脈沖202B引導至選擇表面209的透射側。可自然地使用反射器的任何組合以在脈沖控制模塊104中沿著所要路徑控制光。
[0033]組合脈沖228與第一分離器212相互作用，所述第一分離器212將組合脈沖228分離成輸出脈沖238及取樣脈沖232。分離器212可為部分反射鏡或脈沖分離器。將取樣脈沖232引導至診斷模塊233，所述診斷模塊233分析取樣脈沖232的性質以表現輸出脈沖238的性質。在圖2A的實施例中，診斷模塊233具有兩個檢測器216及218，所述兩個檢測器216及218分別檢測脈沖的時間形狀及脈沖的總能量含量。第二分離器214形成用于輸入至各個檢測器的第一脈沖236及第ニ脈沖234。時間形狀檢測器216為強度監視器，所述強度監視器在非常短的時間范圍內將監視器上的光入射的強度形成信號。時間形狀檢測器上的光脈沖入射可具有自I皮秒(psec)至100納秒的總持續時間，因此時間形狀檢測器在這些時間范圍的有用的再分處顯現強度信號，所述時間形狀檢測器可為光二極管或光二極管陣列。能量檢測器218可為熱電裝置(諸如熱電偶)，所述熱電裝置將入射電磁輻射轉換成電壓，所述電壓可經測量以指示能量取樣脈沖234的能量含量。因為第一分離器212及第二分離器214基于第一分離器212及第二分離器214的透射部分對入射光的已知部分進行取樣，可根據能量取樣脈沖234的能量含量計算輸出脈沖238的能量含量。
[0034]可將來自診斷模塊233的信號發送至圖1的控制器112，所述控制器112可調整激光操作或脈沖控制操作以獲得所要結果。響應于來自時間形狀檢測器216的結果，控制器112可調整耦接至每ー激光的主動q-開關的電子定時器以控制脈沖時序。更快地循環主動q_開關產生更短脈沖，且反之亦然。控制器112可耦接至旋轉致動器205A/B，以基于來自能量檢測器218的結果，通過調整穿過偏光濾光器206A/B的光的偏光角調整輸出脈沖238的強度。以此方式，可獨立地控制輸出脈沖238的持續時間及能量含量。控制器112亦可經配置以調整至每ー激光的功率輸入。
[0035]若需要，則輸出脈沖238可由光閘220中斷。若將中斷自脈沖控制模塊104出現的激光能量以對在脈沖控制模塊104之后的部件做出調整，可提供光閘220 (如圖2A及圖2B中示意地圖示)作為安全裝置。輸出脈沖238經由輸出透鏡222退出脈沖控制模塊104。
[0036]輸出脈沖238為兩個入射脈沖226A/B的組合。因此，輸出脈沖238具有表現兩個入射脈沖226A/B的性質的組合的性質。在如上所述的偏光實例中，輸出脈沖238可具有橢圓偏光，所述橢圓偏光表現根據選擇表面209處的入射脈沖226A/B中的每ー個的透射/反射度具有不同強度的兩個垂直偏光入射脈沖226A/B的組合。在實例中，在使用選擇表面209處的入射波長以組合兩個脈沖，輸出脈沖238的波長將根據兩個入射脈沖的各自的強度表現兩個入射脈沖226A/B的組合波長。
[0037]舉例而言，I, 064納米的反射電介質反射鏡可被安置于組合光學器件208的選擇表面209處。入射脈沖226A可具有用于自選擇表面209反射的接近1，064納米的波長及強度A，且入射脈沖226B可具有用于透射穿過選擇表面209的532納米的波長及強度B。組合脈沖228將為具有入射脈沖226A/B的波長及強度的兩個光子的同向傳播雙脈沖，總能量含量為兩個脈沖能量之和。
[0038]圖2B為根據另ー實施例的脈沖控制模塊200B的平面圖。如上結合圖1所述的ー或多個脈沖控制器105可各為諸如脈沖控制器200B或脈沖控制器200A這樣的脈沖控制器。脈沖控制器200B與脈沖控制器200A相同，但具有下列差異。在圖2B的實施例中，輸入透鏡202A并非位于相鄰外殼299的相同表面上的輸入透鏡202B。在圖2B中，輸入透鏡202A位于外殼299的表面上,所述表面與輸入透鏡202B位于的表面實質地垂直,在此實施例中輸入透鏡202A位于矩形外殼的相鄰壁上。因此，第一輸入脈沖224A經由第一輸入透鏡202A (圖2B的頁面的方向)進入且通過反射器轉移至圖2B的平面中，所述反射器在圖2B的視圖中由第一輸入透鏡202A隱藏。反射器240及反射器242定位輸入脈沖224B進入偏光器206B，從而說明在任何所要路徑上定位脈沖的反射器的使用。將脈沖導向在脈沖控制模塊104周圍可在定位激光能量源受空間所限的情況下是有益的。
[0039]圖2C及圖2D為圖示具有多個脈沖控制器200A/B的實施例的示意圖。在圖2C的實施例中，具有圖2A的脈沖控制器200A的配置的兩個脈沖控制器與四個激光源102A至102D對準以形成兩個組合脈沖238。在圖2D的實施例中，形成具有位于彼此之間的所要距離“d”的兩個組合脈沖238。兩個脈沖控制器200C/D接受沿著圖2D的平面的來自兩個能量源102A及102C的輸入脈沖，且接受垂直于圖2D的平面的來自圖2D的視圖中不可見的兩個能量源的輸入脈沖。兩個脈沖控制器200C/D與脈沖控制器200B相同，但具有下列差異。脈沖控制器200D經配置以使用輸出反射器254引導輸出脈沖244穿過輸出透鏡246。輸出透鏡246將輸出脈沖244引導至脈沖控制器200C的輸入透鏡248中至脈沖控制器200C的反射器250及輸出透鏡252。以此方式，當退出脈沖控制模塊104 (圖1)吋，兩個輸出脈沖238可定位于相距彼此任何所要距離“d”。對于大多數實施例而言，距離“d”將介于約I毫米與約1，000毫米之間，諸如小于50毫米，例如約35毫米。如圖2D所示，距離“d”可小于脈沖控制器200C的尺寸。
[0040]圖2E為圖2D的設備的示意性俯視圖，示出其中以直角關系配置能量源102的實施例。在圖2E中可見的能量源102B/D在圖2D中為不可見。能量源102A/B產生用于在脈沖控制器200C中的處理的輸入脈沖224A/B，同時能量源102C/D產生用于在脈沖控制器200D中的處理的輸入脈沖224C/D。如圖2D所圖示布置脈沖控制器200C/D的輸出脈沖，所述輸出脈沖以所要距離“d”分開，所述距離“d”在圖2E中為不可見。應注意，在一些實施例中，脈沖控制器200A至脈沖控制器200D可為脈沖組合器。
[0041]一或多個脈沖退出脈沖控制模塊104并進入脈沖成形模塊106，脈沖成形模塊106具有一或多個脈沖成形器107，如圖1示意地圖示。圖3A為脈沖成形器306的一個實施例的示意圖。脈沖成形模塊106的一或多個脈沖成形器107可各為諸如脈沖成形器306這樣的脈沖成形器。圖3A的脈沖成形器可包含多個反射鏡352(例如，如所圖示的16個反射鏡)及多個分離器(例如，元件符號350A至元件符號350E)，用于延遲激光能量脈沖的部分以提供具有所要特征(例如，脈沖寬度及輪廓)的混合脈沖。在一個實例中，進入脈沖成形模塊的激光能量脈沖302可為空間相干的。在穿過第一分離器350A之后，激光能量的脈沖分成兩個成分，或子脈沖354A、子脈沖354B。不考慮各種光學部件中的損失，根據第一分離器350A中的透射反射比，第一子脈沖354A中某一百分比(亦即，X%)的激光能量轉移至第二分離器350B,且當第二子脈沖354B在撞擊第二分離器350B之前由多個反射鏡352反射時，第ニ子脈沖354B的某一百分比(亦即，1_X%)的能量沿著路徑A至E (亦即，部分A至E)行迸。
[0042]在一個實例中，選擇第一分離器350A的透射反射比以便將脈沖的能量的70%反射，且使脈沖的能量的30%透射穿過分離器。在另ー實例中，選擇第一分離器350A的透射反射比以便將脈沖的能量的50%反射，且使脈沖的能量的50%透射穿過分離器。路徑A至E的長度，或部分A至E的長度之和(亦即，如圖3A所圖示，總長=A+B+C+D+E)，將控制子脈沖354A與子脈沖354B之間的延遲。通常通過調整第一子脈沖354A與第二子脈沖354B之間的路徑長度的差異，可實現每米路徑長度差異的約3.1納秒(ns)的延遲。
[0043]遞送至第二脈沖350B的第一子脈沖354A中的能量經分離成第二子脈沖356A及第二子脈沖356B，所述第二子脈沖356A直接地透射至第三分離器350C，所述第二子脈沖356B在撞擊第三分離器350C前沿著路徑F至J傳輸。在第二脈沖350B中遞送的能量亦分離成第三子脈沖358A及第三子脈沖358B，所述第三子脈沖358A直接地透射至第三分離器350C，所述第三子脈沖358B在撞擊第三分離器350C前沿著路徑F至J傳輸。當子脈沖的每ー個撞擊后續分離器(亦即，元件符號350D至元件符號350E)及反射鏡352直到子脈沖全部重新組合在最后分離器350E中時，繼續分離及延遲子脈沖中的每ー個的過程，所述最后分離器350E經調適以主要地將能量遞送至熱處理設備100中的下ー組件。最后分離器350E可為偏光分離器，所述分離器調整自延遲區域或自先前分離器接收的子脈沖中的能量的偏光，以便將能量的偏光以所要的方向引導。
[0044]在一個實施例中，波片364定位于偏光類型的最后分離器350E前，以便可以子脈沖所沿路徑360旋轉分離器350E的偏光。在不調整偏光的情況下，則能量的部分將由最后脈沖分離器反射而不能與另一分支重新組合。在一個實例中，脈沖成形器306中的全部能量為S-偏光的,且因此非偏光立方體分離器將輸入脈沖分離,但為偏光立方體的最后分離器組合接收的能量。子脈沖所沿路徑360中的能量將使所述能量的偏光旋轉至P，所述能量直接穿過偏光脈沖分離器，同時另一子脈沖所沿路徑362中的能量為S-偏光的且因此經反射以形成組合脈沖。
[0045]在一個實施例中，最后脈沖分離器350E包含非偏光分離器及反射鏡,所述反射鏡經定位以組合自延遲區域或自先前分離器接收的能量。在此情況下，分離器欲將能量的部分投射至所要點，將已接收的能量的另一部分透射至所述所要點，且反射鏡將引導穿過分離器透射的剩下量的能量至相同的所要點。應注意，可通過在本文所圖示的配置中添加脈沖分離類型部件及反射鏡來改變分離及延遲脈沖的次數以獲得所要脈沖持續時間及所要脈沖輪廓。盡管圖3A圖示脈沖成形器設計，所述脈沖成形器設計使用具有分離器及反射鏡的四個脈沖延遲區域，但是此配置不欲限制本發明的范圍。
[0046]圖3B圖示各種子脈沖的能量與時間圖的實例，所述子脈沖已穿過雙脈沖延遲區域脈沖成形器，所述雙脈沖延遲區域類似于圖3A所圖示的脈沖成形器的前兩個脈沖延遲區域。如圖3B所圖示，遞送至脈沖成形器(圖3A)的輸入的脈沖列圖案307具有等于t1的單獨脈沖持續時間。在此情況下，圖案307A為第一脈沖列，圖案307B為第二脈沖列，圖案307C為第三脈沖列，且圖案307D為第四脈沖列，所述第四脈沖列退出圖3A的脈沖成形器306。通常，因為由于圖3A所圖示的脈沖成形過程，原始圖案307的脈沖的此性質將保持相對不變，所以子脈沖中的每ー個的持續時間將約為t1。參閱圖3B，可知圖案307A的脈沖行進最短距離且圖案307D的脈沖將行進最長距離穿過脈沖成形器306。在一個實例中，四個圖案之和將遞送具有脈沖的合成能量輪廓312，所述脈沖具有持續時間t2，t2比初始脈沖的持續時間t1長。合成能量輪廓312將亦具有與原始脈沖307相比更低的每單位時間平均能量。圖3C圖示曝露至具有作為時間函數的輪廓312的脈沖能量的襯底的表面區域的預期溫度分布曲線。應注意，根據系統中所選擇的分離器中的每ー個的透射反射比，可調整子脈沖的能量以遞送所要脈沖輪廓。舉例而言，通過選擇更多可透射的而非可反射的分離器的組合，合成能量輪廓312的輪廓將具有更高的起動能量,所述起動能量將在合成輪廓脈沖312的末端下降。應注意，盡管圖3B圖示具有相同振幅的矩形形狀脈沖，但是此不欲限制本發明的范圍，因為可使用其它脈沖形狀遞送具有更合意輪廓的合成能量輪廓312。
[0047]圖3D示意地圖示本發明的另ー實施例，本實施例用以通過使用兩個或更多個同步能量源(例如，激光源102A至激光源102D)遞送所要脈沖輪廓，所述同步能量源具有發送穿過脈沖控制模塊106且發送至脈沖成形器306的輸出，所述同步能量源各如上結合圖1至圖3C論述。在此配置中，控制器112使激光源102A至激光源102D的輸出同歩，以形成同步脈沖304作為至脈沖成形器306的輸入，以便自脈沖成形器306出現的合成脈沖312將具有所要輪廓。合成脈沖312可包含每ー個子脈沖的合成，每ー個子脈沖的合成產生于脈沖伸展器組件306中、用于自激光源102A至激光源102D中的每ー個遞送的每ー個同步脈沖。因為可使用任何脈沖輪廓提供最佳化退火エ藝，所以由子脈沖307A至子脈沖307D形成的圖3C所圖示的合成脈沖312的輪廓或形狀不欲限制本發明的范圍。如圖3E及圖3F所圖示，可通過改變脈沖同步實現替代合成脈沖形狀，圖3E及圖3F圖示不同的脈沖同步及不同的合成脈沖形狀312及溫度分布311。
[0048]圖3G示意地圖示脈沖成形器320的另ー實施例，展示用于脈沖成形的進ー步技術。在圖3G的脈沖成形器320中，至少ー些反射器自基準322或324移動以改變穿過脈沖成形器320的光的光徑。可設定反射鏡的位移為所要距離“X”以獲得用于子脈沖的特定的時間位移。通常將成對地移動反射鏡，在給定的反射鏡對中的每一反射鏡具有距離基準幾乎相等的位移。反射鏡對的位移可自然地不同以獲得任何所要脈沖形狀。在一個實施例中，第一反射鏡對的位移X1為約10毫米，第二反射鏡對的位移X2為約7.5毫米，第三反射鏡對的位移X3為約20毫米，且第四反射鏡對的位移X4為約15毫米。
[0049]在另ー實施例中，可將自多個激光發出的全部脈沖引導至脈沖成形器中，而不首先穿過組合器。光學器件可用以使得脈沖密切實體鄰近，以使得所述脈沖全部撞擊脈沖成形器(例如圖3A及圖3D的脈沖成形器350A或脈沖成形器306A)的第一分離器。可將脈沖布置在例如方形配置這樣的配置中，所述配置的尺寸小于脈沖成形器的第一分離器的截面尺寸，以使得脈沖全部行進穿過第一分離器。
[0050]將來自脈沖成形模塊106的成形脈沖發送至均勻器108中。圖4A為根據ー個實施例的均勻器400的示意圖。圖1的均勻器108可為圖4A的均勻器400。光束積分器組件410包含一對微透鏡陣列404及406以及透鏡408，所述微透鏡陣列404及406以及透鏡408均勻化穿過此積分器組件的能量。應注意，術語微透鏡陣列，或蠅眼透鏡，通常g在描述包含多個相鄰透鏡的積分透鏡陣列。如所設計，使用非相干源或寬的部分相干源，光束積分器組件410通常最好地工作，所述非相干源或寬的部分相干源的空間相干性長度比單個微透鏡陣列的尺寸小得多。簡而言之，光束積分器組件410通過在位于透鏡408的背焦平面的平面處重疊微透鏡陣列的放大的圖像來均勻化光束。可校準透鏡408以最小化像差，包括場畸變。
[0051]圖像場的大小為第一微透鏡陣列的孔的形狀的放大的型式，其中放大因子由F/も給定，其中も為第一微透鏡陣列404中的微透鏡的焦距，且F為透鏡408的焦距。在ー個實例中，具有約175毫米焦距的透鏡408及具有4.75毫米焦距的微透鏡陣列中的微透鏡用于形成11平方毫米場圖像。
[0052]盡管可使用這些部件的許多不同組合，大體上最有效的均勻器將具有第一微透鏡陣列404及第ニ微透鏡陣列406，且兩者相同。第一微透鏡陣列404及第ニ微透鏡陣列406通常間隔ー距離，以便遞送至第一微透鏡陣列404的能量密度(瓦特/平方毫米)増加，或聚焦于第二微透鏡陣列406上。然而當能量密度超過光學部件及/或放置于光學部件上的光學涂層的損壞閾值時，此舉可對第二微透鏡陣列406造成損壞。通常第二微透鏡陣列406與第一微透鏡陣列404相距距離d2，距離d2等于第一微透鏡陣列404中的微透鏡的焦距。
[0053]在一個實例中，每ー微透鏡陣列404、微透鏡陣列406包含7921個微透鏡(亦即，89X89陣列)，所述微透鏡為方形且具有約300微米的邊緣長度。透鏡408或傅立葉透鏡通常用以整合自微透鏡陣列404、微透鏡陣列406接收的圖像，且與第二微透鏡陣列406相距距離d3。
[0054]在使用相干源或部分相干源的應用中，當使用光束積分器組件410時，各種干涉假影及衍射假影可能成為問題，因為所述假影在投射的光束的視野場中產生高強度區域或斑點，所述高強度區域或斑點可能超過各種光學部件的損壞閾值。因此，由于透鏡或干涉假影的配置，光束積分器組件410及系統中的各種光學部件的使用壽命已成為關鍵設計及制造考慮事項。
[0055]隨機漫射器402可放置于光束均勻器組件400前面或內部，以便關于輸入能量A1改善輸出能量A5的均勻性。在此配置中，在能量A2、能量A3及能量A4分別由第一微透鏡陣列404、第二微透鏡陣列406及透鏡408接收及均勻化之前，輸入能量A1由放置隨機漫射器402來漫射。隨機漫射器402將致使輸入能量(A1)的脈沖遍及角(Ci1)的更廣范圍而分布以減少投射光束的對比度，且因此改善脈沖的空間均勻性。隨機漫射器402通常致使穿過隨機漫射器402的光傳播，以便由第二微透鏡陣列406接收的能量A3的輻射照度(瓦/平方厘米)與不使用散射器相比更小。亦使用漫射器隨機化撞擊每一微透鏡陣列的光束的相位。此額外隨機相位通過展開不使用漫射器觀察的高強度斑點來改善空間均勻性。一般而言，隨機漫射器402為窄角光學漫射器，所述窄角光學漫射器經選擇以便隨機漫射器402不會以大于之前放置的透鏡的接受角的角漫射脈沖中已接收的能量。[0056]在一個實例中，選擇隨機漫射器402以便漫射角Q1小于第一微透鏡陣列404或第二微透鏡陣列406中的微透鏡的接受角。在一個實施例中，隨機漫射器402包含單個散射器，諸如在第一微透鏡陣列404之前放置的0.5°至5°漫射器。在另ー實施例中，隨機漫射器402包含兩個或更多個漫射板，諸如0.5°至5°漫射板，所述漫射板相距所要距離以進ー步展開及均勻化脈沖的投射能量。在一個實施例中，隨機漫射器402可與第一微透鏡陣列404相距距離屯，以便第一微透鏡陣列404可接收輸入能量A1中遞送的實質全部能量。
[0057]圖4B為根據另ー實施例的均勻器450的示意圖。圖1的均勻器108可為圖4B的均勻器450。除以下方面之外，均勻器450與均勻器400相同。可使用第三微透鏡陣列412代替使用隨機漫射器402以改善輸出能量的均勻性。
[0058]再次參閱圖1，來自均勻器108的能量通常布置在諸如方形或矩形形狀的圖案中，所述圖案近似適合襯底表面上的待退火的區域。應用于能量的處理及重新布置導致具有以下強度的能量場:所述強度偏離平均值僅僅約15%，諸如小于約12%，例如小于約8%。然而靠近能量場的邊緣，由于整個設備中的各種的邊界條件，可保存更顯著的非均勻性。可使用孔構件116移除這些邊緣非均勻性。孔構件116通常為具有開ロ的不透明物體，能量可以像所述開ロー樣的剖面形狀穿過所述開ロ。
[0059]圖5為根據一個實施例的孔構件500的側視圖。圖1的孔構件116可為圖5的孔構件500。孔構件500具有第一構件502，所述第一構件502對已選擇形式的能量(諸如具有已選擇波長的光或激光輻射)實質透明。可為不透明的或反射的能量阻隔構件504形成于界定開ロ 508的第一構件502的表面的部分上方，能量將以開ロ 508的形狀穿過開ロ 508。第二構件506安置于第一構件502及能量阻隔構件504上方，覆蓋開ロ 508。第二構件506亦對待透射穿過孔構件500的能量實質透明，且可與第一構件502為相同材料。孔構件500的邊緣由覆蓋物510封閉，所述覆蓋物510確保微粒不進入開ロ 508。
[0060]定位孔構件500以使得能量阻隔構件504在入射在孔構件500上的能量的焦平面512處，確保能量場的精確截斷。因為開ロ 508定位在能量的焦平面處，所以收集在開口中的任何粒子，例如在第一構件502的表面上，投射影子在已透射能量場中，導致襯底的不均勻處理。用第二構件506覆蓋開ロ 508且封閉孔構件500的邊緣確保附著于孔構件500的任何粒子足夠遠離焦平面以在最后能量場中不對準焦點，以便減小由于粒子的陰影的最后能量場的強度變化。
[0061]第一構件502及第ニ構件506通常由相同材料制得，所述相同材料通常為玻璃或石英。能量阻隔構件504可為不透明的或反射的材料，諸如金屬、白色油漆或電介質反射鏡。可形成及成形能量阻隔構件504，且使用諸如加拿大香脂的適當黏合劑將已形成且已成形的能量阻隔構件504涂敷于第一構件502上。或者，可在第一構件502上沉積能量阻隔構件504且接著蝕刻能量阻隔構件504以提供開ロ 508。通常使用黏合劑將第二構件506涂敷于能量阻隔構件504上。
[0062]覆蓋物510可為氣體可滲透的或氣體不可滲透的材料。覆蓋物可為黏合劑或使用黏合劑涂敷的堅硬材料。或者，可通過熔化熔融第一構件502及第ニ構件506的邊緣與能量阻隔構件504的邊緣來形成覆蓋物。
[0063]為避免孔構件500的折射效應，由能量阻隔構件504的內部邊緣514界定的開ロ508的側壁可為錐形的、角形的或傾斜的，以匹配自均勻器108出現的光子的傳播方向。
[0064]圖5B為根據另一實施例的孔構件520的側視圖。圖1的孔構件116可為圖5B的孔構件520。除了孔構件520不具中心開口 508之外，孔構件520與圖5A的孔構件500相同。孔構件520包含透射式構件522，能量阻隔構件504嵌入透射式構件522中。減少孔構件520中的不同媒介之間的界面數目可減少折射效應。能量阻隔構件504的內部邊緣514在圖5B的實施例中圖示為錐形，如如上結合圖5A所描述。
[0065]圖5B的孔構件520可通過以下步驟得到:蝕刻或研磨圍繞第一透射式構件的中央臺的環形架子，使用諸如加拿大香脂的無光學活性黏合劑將環形能量阻隔構件黏合至環形架子，且接著將第二透射式構件黏合至能量阻隔構件及第一透射式構件的中央臺。或者，能量阻隔構件可黏合至不具有中央臺的第一透射式構件，且第二透射式構件由以下步驟形成:在能量阻隔構件及第一透射式構件的曝露部分上沉積材料；用透射式材料填充中央開口。透射式材料的沉積在此項技術中為熟知的，且透射式材料的沉積可使用任何已知沉積或涂覆工藝而實施。
[0066]孔構件可具有不同大小。可將具有更小孔的孔構件定位于鄰近具有更大孔的孔構件以減少透射能量場的大小。可再次移除更小孔構件以使用更大孔。可提供具有不同大小的多個孔構件以允許改變能量場的大小，以退火具有不同大小的區域。或者，單個孔構件可具有變化的孔大小。可在透明外殼中形成兩個矩形通道，且兩對不透明的或反射的經致動半波片安置在矩形通道中以使得一對半波片會合于透明外殼的中央部分。所述對半波片可經定向沿著垂直軸線移動，以便通過在矩形通道中將每對半波片移動更靠近或進一步分開來形成具有變化大小的矩形孔。
[0067]孔構件500及孔構件520可放大或減小以任何所要方式穿過孔的光的圖像。孔構件可具有1:1的放大因子，所述放大因子本質上無放大率，或可由約1.1:1與約5:1之間的因子(例如約2:1或約4:1)減小圖像。減小大小可有利于一些實施例，因為可通過減小大小銳化圖像能量場的邊緣。放大約1:1.1與約1:5之間的因子(例如約1:2)可有利于一些實施例通過增加圖像能量場的覆蓋區域來改善效率及處理量。
[0068]再次參閱圖1，成像光學器件118自孔構件116接收成形的、平滑的及截斷的能量場，且將所述能量場投射至安置于襯底支撐件Iio的工作表面120上的襯底上。圖6為根據一個實施例的成像系統600的示意圖。圖1的成像系統118可為圖6的成像系統600。成像系統118具有透射模塊602及檢測模塊616。透射模塊602具有第一透射光學器件610及第二透射光學器件614，取樣光學器件612安置于第一透射光學器件610與第二透射光學器件614之間。
[0069]取樣光學器件612具有反射表面618，反射表面618光學地耦接至襯底支撐件及檢測模塊616。來自孔構件116的能量進入透射光學器件602，穿過第一透射光學器件610、取樣光學器件612及第二透射光學器件614以照明安置于襯底支撐件110的工作表面上的襯底。自襯底反射的能量穿過第二透射光學器件614往回行進，且自取樣光學器件612的反射表面620反射。將反射能量引導至檢測光學器件616。
[0070]檢測光學器件616具有第一導向光學器件604、第二導向光學器件606及檢測器608。可操作第一導向光學器件604及第二導向光學器件606以在檢測器608上的所要位置中定位自襯底反射的能量場。此舉允許以增加精度成像檢測器608處的能量場的各種部分。檢測器608可為光二極管陣列或CCD矩陣，允許與襯底互相作用的能量場的可視化。當襯底由能量場照明時，可使用成像系統600觀察襯底上的標記以促進將能量場與襯底上的所要結構對準。或者，當襯底未由能量場照明時，可提供恒定低強度周圍光源以促進通過成像系統600觀察襯底。可根據使用成像系統600的觀察對襯底的x、y、z及Θ定位進行光標調整以獲得能量和襯底的精確對準、聚焦，以用于處理襯底的第一退火區域。然而，在控制器112的引導下通過襯底支撐件110自動地執行后續定位。
[0071]可提供診斷工具以在退火過程中指示襯底的性質。成像模塊118或成像模塊600可具有一或多個溫度傳感器618，用于指示作為溫度函數的由襯底發射的輻射的強度。可使用高溫計達到所述目的。成像模塊118或成像模塊600亦可具有一或多個表面吸收監視器622，用于指示襯底的吸收性的變化。通過測量用于退火襯底的波長中的反射光的強度，表面吸收監視器622將自更具反射的狀態至更具吸收性的狀態之間的狀態下的改變形成信號，且反之亦然。可使用反射計達到這類目的。在一些實施例中，提供兩個或更多個溫度傳感器及兩個或更多個表面吸收監視器可允許比較用于經改良準確度之兩個或更多個讀數。
[0072]盡管兩個診斷工具618及622圖示于圖6的成像模塊600中，但是可在位置中安置任何數目的診斷工具以監視襯底的情況。在一些實施例中，可安置聲音檢測器或光聲檢測器或聲音檢測器及光聲檢測器兩者，以檢測襯底上的退火能量的聲音效應。來自襯底的聲音響應可用于指示襯底材料的狀態改變，諸如相變。在一個實施例中，監聽裝置可檢測襯底部分的熔化。
[0073]使用本文公開的方法將熱能耦合至安置于襯底支撐件的工作表面上的襯底中。通過以短脈沖對襯底的表面的連續部分以約0.2焦耳/平方厘米與約1.0焦耳/平方厘米之間的平均強度施加電磁能來產生熱能，短脈沖的持續時間為約I納秒與約100納秒之間，諸如約5納秒與約50納秒之間，例如約10納秒。多個此類脈沖可施加于襯底的每一部分，以在下一脈沖到達之前允許穿過襯底的熱能完全消散，所述脈沖之間的持續時間為約500納秒與約I毫秒之間，諸如約I微秒與約500微秒之間，例如約100微秒。能量場通常覆蓋的面積為約0.1平方厘米與約10.0平方厘米之間，例如約6平方厘米，從而每一脈沖的功率輸送為約0.2MW與約IOGW之間。在大多數的應用中，每一脈沖輸送的功率將為約IOMW與約500MW之間。輸送的功率密度通常為約2MW/cm2與約lGW/cm2之間，諸如約5MW/cm2與約100MW/cm2之間，例如約IOMW/cm2。施加于每一脈沖中的能量場具有的強度的空間標準差僅僅為平均強度的約4%，諸如小于約3.5%，例如小于約3.0%。
[0074]可使用具有多個激光的能量源102完成退火襯底主要需要的高功率及均勻性能量場的輸送，所述多個激光發射容易被待退火的襯底吸收的輻射。在一個方面中，基于多個倍頻的Nd = YAG激光使用具有波長為約532納米的激光輻射。可將具有約50MW的單獨功率輸出的四個此類激光一起用于硅襯底的適當退火。
[0075]可通過中斷能量束的產生或傳播來形成能量脈沖。可通過跨越束的光徑安置快速光閘來中斷能量束。光閘可為在施加電壓后能夠在10納秒或更少的時間內自透明變化至反射的LCD單元。光閘亦可為旋轉穿孔片，其中穿孔的大小及間隔耦合至所選擇的旋轉速率以經由開口透射具有所選擇持續時間的能量脈沖。此裝置可附接至能量源本身或與能量源間隔開。可使用主動或被動q_開關或增益開關。亦可鄰近激光定位泡克耳斯盒以通過中斷由激光發射的激光束來形成脈沖。若希望，則可將多個脈沖產生器耦接至能量源以形成具有不同持續時間的脈沖周期序列。舉例而言，可將q_開關施加于激光源，且可跨越由q_開關激光產生的脈沖的光徑定位具有旋轉光閘以形成具有不同持續時間的脈沖的周期圖案，所述旋轉光閘的周期性與q_開關的周期性相似。
[0076]通過增加脈沖的空間及時間模式的數目來減少脈沖的自相關。無論是空間相關還是時間相關，相關是不同光子在相位方面有關系的程度。若波長相同的兩個光子穿過空間以相同方向傳播，且此兩個光子的電場矢量同時指向相同方向，則不考慮空間關系，那些光子時間相關。若所述兩個光子(或兩個光子的電場矢量)位于垂直于傳播方向的平面中的相同點處，則不考慮任何時間相位關系，此兩個光子空間相關。
[0077]相關與相干有關系，且幾乎可替換地使用這些術語。光子的相關產生了減少能量場的均勻性的干涉圖案。相干長度定義為距離，超過所述距離空間的或時間的相干或相關降到某一閾值以下。
[0078]可通過以下步驟使脈沖中的光子時間上去相關:使用連續分離器將脈沖分離成許多子脈沖，且使每一子脈沖沿著具有不同光徑長度的不同路徑傳播，以使得任何兩個光徑長度之間的差異大于原始脈沖的相干長度。此舉很大程度上確保:由于歸因于與行進距離相干的自然下降，在不同路徑長度之后，最初相關的光子可能具有不同相位。舉例而言，Nd:YAG激光及T1:藍寶石激光通常產生具有幾毫米的數量級的相干長度的脈沖。分離此類脈沖及沿著具有超過幾毫米的長度差異的路徑發送每一脈沖的部分將產生時間去相關。沿著具有不同長度的多反射路徑發送子脈沖為一種可使用的技術。沿著具有由不同折射率界定的不同有效長度的多折射路徑發送子脈沖為另一種技術。結合圖3A、圖3D及圖3G所描述的脈沖成形模塊可用于脈沖的時間去相關。
[0079]可通過自脈沖產生能量場及重疊能量場的部分來獲得空間去相關。舉例而言，可將能量場的部分單獨地成像至相同區域上以形成空間去相關圖像。此舉很大程度上確保將任何最初相關光子在空間上分開。在一個實例中，可將方形能量場分成方形部分的棋盤樣式8X8取樣，且成像至場上的每一方形部分與原始能量場大小相同以使得全部圖像重疊。重疊圖像的數目更多，去相關的能量更多，產生更均勻的圖像。圖4A及圖4B的均勻器400及均勻器450可有利于空間上去相關脈沖。
[0080]在如上所述的去相關操作之后成像的激光脈沖通常具備具有均勻能量強度的截面。根據精確實施例，根據上述過程處理的脈沖能量場的截面能量強度可具有約3.0%或更小的標準差，諸如約2.7%或更小，例如約2.5%。能量場的邊緣區域將展示衰減能量強度，所述衰減能量強度可沿一尺寸衰減Ι/e，所述尺寸小于能量場的尺寸的約10%，諸如小于能量場的尺寸的約5%，例如小于能量場的約1%。可使用諸如圖5A及圖5B的孔構件500及孔構件520這樣的孔截斷邊緣區域，或可允許邊緣區域在處理區域外照明襯底，例如在襯底上的裝置區域之間的切割空間。
[0081]若截斷能量場，則通常跨越脈沖的光徑定位孔構件以修整不均勻的邊緣區域。為獲得圖像的整齊截斷，孔位于靠近能量場的焦平面處。可通過將孔內部邊緣錐形化來最小化孔內部邊緣的折射效應以匹配脈沖中光子的傳播方向。可通過插入或移除具有所要大小及/或形狀的孔構件來使用具有不同孔大小及形狀的多個可移除孔構件改變孔的大小及/或形狀。或者，可使用可變的孔構件。
[0082]可將能量場引導至襯底的部分以退火襯底。若希望，則可通過沿著能量場的光徑觀察襯底表面來將能量場與諸如襯底表面上的對準標記這樣的結構對準。可將來自襯底的反射光捕獲并引導至觀察裝置，諸如相機或CCD矩陣。諸如單向反射鏡的反射表面，如圖6的成像系統600中的反射表面，可沿著能量場的光徑安置以捕獲反射光。
[0083]可通過在處理期間觀察由襯底發射、反射或透射的輻射來監視襯底的熱態。由襯底發射的輻射指示襯底的溫度。由襯底反射或透射的輻射指示襯底的吸收性，所述吸收性轉而使襯底的物理結構中的自反射的狀態至吸收性的狀態的改變形成信號，且反之亦然。可通過比較使用多個裝置的結果改善來自此類裝置的信號的準確度。
[0084]熱處理設備可具有:電磁能的源，可操作所述電磁能的源以產生電磁能的脈沖；光學系統，所述光學系統包含脈沖組合器、脈沖成形器、均勻器及經定位以接收來自源的電磁能的脈沖的孔構件；襯底支撐件，可操作所述襯底支撐件以關于光學系統移動襯底；及成像系統，可操作所述成像系統以沿著光學系統的光徑觀察襯底。
[0085]用于組合電磁能的脈沖的設備可具有:第一能量輸入端；第二能量輸入端；第一光學器件，所述第一光學器件用于將第一性質給予第一能量；第二光學器件，所述第二光學器件用于將第二性質給予第二能量；選擇表面，所述選擇表面基于第一性質及第二性質反射或透射能量；導向光學器件，所述導向光學器件用于將第一能量導向至選擇表面的第一側上的第一位置且將第二能量導向至選擇表面的相對選擇表面的第一側的第二側上的第二位置，其中第一位置與第二位置對準；及診斷模塊，所述診斷模塊光學地耦接至選擇表面。
[0086]熱處理系統可具有:多個激光能量源，所述激光能量源各具有耦接至電子定時器的主動q_開關；至少兩個組合器，所述組合器光學地耦接至激光能量源，每一組合器具有選擇光學器件，所述選擇光學器件具有選擇表面；光學系統，所述光學系統將來自激光能量源的光引導至選擇表面的相對側；及均勻器，所述均勻器包含至少三個微透鏡陣列。
[0087]襯底處理系統可具有:電磁能的源；光學系統，所述光學系統用于聚焦電磁能；及孔構件，所述孔構件具有嵌入所述孔構件中的反射部分，反射部分具有開口，電磁能投射穿過所述開口，反射部分的表面定位于電磁能的焦平面處。
[0088]可通過將電磁能的場引導至襯底的部分來處理襯底，電磁能的場包含來自多個激光的光，已通過穿過組合光學器件的選擇表面的兩側來組合所述多個激光，所述多個激光已在時間上去相關、在空間上去相關且穿過光學地耦接至襯底的反射器。
[0089]亦可通過以下步驟處理襯底:將電磁能的場引導至襯底的部分，所述場包含來自兩個或更多個激光的脈沖光；使用光二極管檢測場的時間形狀；使用熱電檢測器檢測場的能量含量；基于由光二極管檢測的時間形狀調整激光中的一或多個激光的脈沖時序；且基于由熱電檢測器檢測的場的能量含量衰減激光中的一或多個。
[0090]亦可通過以下步驟處理襯底:通過組合來自兩個或更多個激光的偏光及在時間上及空間上對光去相關，形成能量場，所述能量場具有僅僅為約3%的強度不均勻性的空間標準差及至少為約0.2焦耳/平方厘米的能量含量；將所述能量場以脈沖引導至襯底表面的第一部分；移動襯底；且將能量場引導至襯底表面的第二部分。
[0091]亦可通過以下步驟處理襯底:將電磁能的成形的場經由光學地耦接至襯底的反射器引導至襯底；通過觀察使用反射器自襯底反射的光來檢測襯底及能量場的對準；及調整襯底與能量場的對準。[0092]盡管前述內容針對本發明的實施例，但是可設計其它及進一步實施例而不偏離本發明的基本范圍，且本發明的范圍由下述權利要求書確定。
【權利要求】
1.ー種用于熱處理襯底的設備，所述設備包含: 電磁能的源，可操作所述電磁能的源以產生電磁能的脈沖； 光學系統，所述光學系統包含脈沖組合器、脈沖成形器、均勻器及孔構件，所述孔構件經定位以接收來自所述源的電磁能的脈沖； 襯底支撐件，可操作所述襯底支撐件以相對于所述光學系統移動襯底；及 成像系統，可操作所述成像系統以沿著所述光學系統的光徑觀察所述襯底。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述脈沖組合器包含:第一偏光器，所述第一偏光器用于偏光第一脈沖；第二偏光器，所述第二偏光器用于偏光第二脈沖；及具有偏光表面的組合光學器件，其中將所述第一脈沖及所述第二脈沖引導至所述偏光表面的相對側。
3.如權利要求1或2所述的設備，其中所述成像系統包含反射器，所述反射器將自襯底反射的光有選擇地反射至觀察光學器件。
4.如權利要求1至3中任一項所述的設備，所述設備進ー步包含第二脈沖組合器。
5.如權利要求1至4中任一項所述的設備，其中所述電磁能的源包含至少兩個脈沖激光。
6.ー種用于組合電磁能的脈沖的設備，所述設備包含: 第一能量輸入端； 第二能量輸入端； 第一光學器件，所述第一光學器件用于將第一性質給予至所述第一能量； 第二光學器件，所述第二光學器件用于將第二性質給予至所述第二能量； 選擇表面，所述選擇表面基于所述第一性質及所述第二性質反射或透射能量； 導向光學器件，所述導向光學器件用于將所述第一能量導向至所述選擇表面的第一側上的第一位置且將所述第二能量導向至與所述選擇表面的所述第一側相對的所述選擇表面的第二側上的第二位置，其中所述第一位置與所述第二位置對準；及診斷模塊，所述診斷模塊光學地耦接至所述選擇表面。
7.如權利要求6所述的設備，其中所述診斷模塊包含能量檢測器及強度輪廓檢測器。
8.如權利要求7所述的設備，其中所述能量檢測器為熱電裝置，且所述強度輪廓檢測器包含光二極管。
9.如權利要求6至8中的任一項所述的設備,其中所述選擇表面為偏光表面。
10.一種熱處理系統,所述熱處理系統包含: 多個激光能量源，所述激光能量源各具有耦接至電子定時器的主動q_開關； 光學地耦接至所述激光能量源的至少兩個組合器，每個組合器具有選擇光學器件，所述選擇光學器件具有選擇表面； 光學系統，所述光學系統將光自所述激光能量源引導至所述選擇表面的相對側；及 均勻器，所述均勻器包含至少兩個微透鏡陣列。
11.如權利要求10所述的熱處理系統，其中所述至少兩個組合器中的每ー個將兩個能量脈沖組合成ー個能量脈沖，且組合的能量脈沖由小于所述組合器中的一個組合器的尺寸的距尚分開。
12.如權利要求10或11所述的熱處理系統,其中所述選擇表面為偏光表面。
13.一種用于處理襯底的系統，所述系統包含:電磁能的源； 光學系統，所述光學系統用于聚焦所述電磁能 '及 第一孔構件，所述第一孔構件具有嵌入所述第一孔構件中的反射部分，所述反射部分具有開ロ，所述電磁能投射穿過所述開ロ，所述反射部分的表面定位在所述電磁能的焦平面處。
14.如權利要求13所述的系統，其中所述孔構件為石英，且所述反射部分為電介質反射鏡。
15.如權利要求13或14所述的系統，所述系統進ー步包含第二孔構件，所述第二孔構件具有 與所述第一孔構件的所述開ロ不同大小的開ロ。
【文檔編號】H01L21/324GK103597587SQ201280027949
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年6月20日 優先權日:2011年6月24日
【發明者】斯蒂芬·莫法特, 道格拉斯·E·霍姆格倫, 塞繆爾·C·豪厄爾斯, 埃德里克·唐, 布魯斯·E·亞當斯, 季平·李, 阿倫·繆爾·亨特 申請人:應用材料公司