兼容無定形碳光學吸收層的用於雷射退火系統的高溫計的製作方法

2023-05-18 11:45:31

專利名稱：兼容無定形碳光學吸收層的用於雷射退火系統的高溫計的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種兼容無定形碳光學吸收層的用於雷射退火系統的高溫計。
背景技術：
在矽和形成在矽晶片或其他襯底(諸如用於顯示的玻璃面板)上的其 他半導體集成電路的製作中需要熱處理。所需要的溫度範圍可能從小於
250。C的相對較低溫度到大於1000° 、 1200°或甚至1400°的溫度，並且 可以被用於各種處理，諸如注入摻雜退火、結晶化、氧化、氮化、矽化、 化學氣相沉積以及其他處理。
對於先進的集成電路所需要的非常淺的器件特徵，期望在實現所需要 的熱處理的過程中減小總的熱預算。熱預算可以被認為是實現所期望的處 理結果(例如，摻雜活化水平)所必需的在高溫度下的總時間。晶片需要 保持在最高溫度的時間可以非常短。
快速熱處理(RTP)使用輻射燈以僅加熱晶片並且不加熱室的其它部 分，輻射燈可以被非常快速地打開和關閉。使用非常短(約20ns)雷射脈 衝的脈衝雷射退火只對加熱表面層有效並且對加熱下層晶片無效，因此， 允許非常短的增加和減小速率。
最近發展的方法具有各種形式，由Jennings等在美國專利No. 6,987,240中描述了一種有時被稱作熱熔雷射退火或者動態表面退火 (DSA)的方法，通過引用將其全部結合到這裡。Markle在美國專利 6,531,681中描述了一種不同的形式，Talwar在美國專利6,747,245中還描 述了另一種版本。
Jennins和Markle版本使用CW 二極體雷射器以產生非常強烈的光 束，該光束作為細長線的輻射擊中晶片。之後，該線以垂直於線束的長尺寸的方向掃描晶片的表面。

發明內容
一種熱處理系統包括在雷射波長處發射的雷射輻射源、布置為接收激 光輻射的光束分離反射構件以及布置在反射構件的一側與襯底支撐之間的 光束投射光學元件，其中襯底支撐能夠保持被處理的襯底。用於雷射輻射 的投射光路從反射構件延伸經過投射光學元件，並朝向襯底支撐。該系統 還包括高溫計，其位於反射構件的相反側上並且響應於高溫計波長範圍或 響應波段，並且高溫計光路延伸通過反射構件併到達高溫計。無定形碳光 學吸收器層覆蓋被處理的襯底的表面。在高溫計光路中，系統還包括高溫 計帶通濾波器，其具有位於雷射發射波段與投射光路和高溫計光路的光學 組件的螢光發射波段之間的波長窗口內的窄的波段。高溫計帶通濾波器阻 擋來自高溫計光路的螢光發射。窄的高溫計濾波器波段窗口位于波長範圍 內，在該範圍內無定形碳層具有基本與下層集成電路零件相同數量級或者 超過下層集成電路零件的消光係數。在高溫計光路中的多層薄膜剃刀邊緣 濾波器阻擋來自高溫計光路的雷射發射波段。
在一個實施例中，雷射輻射的源包括雷射發射器陣列。在一個實施例 中，光束投射光學元件將雷射輻射波長的線光束投射到襯底支撐上方的襯 底平面上，該系統還包括線光束掃描設備，其具有與線光束橫切的快軸。


因此通過參照在附圖中示出的實施例，可以得到如何獲得上述實施例 的方式並詳細地理解本發明的更具體的描述、上述簡要概括。但是，請注 意，附圖僅示出了本發明的一般實施例並且因此不被認為是其範圍的限 制，因為本發明可以允許其他相同效果的實施例。
圖1為表示本發明中所採用的熱熔雷射退火設備的正視圖。
圖2和圖3為從圖1的設備的光學組件的不同視角觀察的正視圖。
圖4為圖1的設備中的半導體雷射器陣列的一部分的端面平面圖。 圖5為包括圖2-4的特徵的系統的簡圖。
6圖6為描繪了高溫計光路中存在的輻射光譜的曲線圖，包括在810nm處的雷射輻射峰和在950nm處的螢光峰。
圖7為描繪作為波長函數的晶片上的無定形碳光學吸收器層的消光係數的曲線圖。
圖8為描繪了用在圖5的系統中的剃刀邊緣長波長通過濾波器的響應的曲線圖。
圖9為描繪了圖5的系統中的高溫計帶通濾波器的響應的曲線圖。為了幫助理解，在有可能的情況下，使用了相同的附圖標記以表示對
於附圖所共用的同一元件。附圖中的圖示全部為示意性的，並且沒有按照
比例繪製。
具體實施例方式
在圖1的示意性正視圖中圖示了上面參照的Jennings等的美國專利中描述的設備的一個實施例。用於二維掃描的臺架10包括一對固定的平行軌道12、 14。兩個平行的臺架梁16、 18相隔預定距離固定到一起並且由固定軌道12、 14支撐，並且，臺架梁16、 18由未示出的電動機和驅動機構控制，以在滾軸或者滾珠軸承上一同沿著固定軌道12、 14滑動。光束源20可滑動地支撐在臺架梁16、 18上，並且可以懸掛在梁16、 18的下方，並由未示出的電動機和驅動裝置控制以沿著梁16、 18滑動。被處理的襯底22 (例如可以為矽晶片22)被靜止地支撐在臺架結構IO下方。光束源20包括雷射光源和光學元件，以產生向下指向的扇形光束24，扇形光束24以基本平行於固定軌道12、 14延伸的線光束26擊中晶片22，為方便起見，將平行於固定軌道12、 14的方向稱作慢方向。雖然這裡未圖示出，但是臺架結構還包括用於在基本平行於扇形光束24的方向上移動雷射光源和光學元件的Z軸活動範圍，以由此可控制地改變光束源20與晶片22之間的距離，並由此控制晶片22上的線光束26的聚焦。線光束26的示例性尺寸包括lcm的長度以及66微米的寬度，並具有220kW/cm2的示例性功率。可選擇地，光束源和相關的光學元件可以在晶片支撐在對其進行二維掃描的臺上時保持靜止。
7在通常操作中，臺架梁16、 18設置在沿著固定軌道12、 14的具體位置並且光束源20以均勻速度沿著臺架梁16、 18移動，以在被稱作快方向
(為了方便起見)的方向上垂直於線光束26的長尺寸來掃描線光束26。線光束26由此從晶片22的一側掃描到另一側，以照射晶片22的lcm寬的一條。線光束26足夠窄，並且在快方向上的掃描速度足夠快，使得晶片的特定區域僅短暫地暴露到線光束26的光輻射中，但是在線光束的峰值處的強度足以將表面區域加熱到非常高的溫度。但是，晶片22的較深部分沒有被顯著加熱並且還作為散熱器來迅速地冷卻表面區域。 一旦完成了快速掃描，臺架梁16、 18沿著固定軌道12、 14移動到新的位置，使得線光束26沿其長尺寸移動，其中長尺寸沿著慢軸延伸。之後執行快速掃描以照射晶片22的相鄰的一條。或許以光束源20的曲折路徑重複交替進行快速和慢速掃描，直到整個晶片22已經受到熱處理。
光束源20包括雷射器陣列。在圖2、圖3和圖5中正視地圖示了一個示例，其中在光學系統30中由兩個雷射棒堆32產生了以約810nm輻射的雷射，並且其中一個在圖4中以端面平面示出來。每個雷射棒堆32包括多個(例如14)平行棒34，平行棒34通常對應於GaAs半導體結構中的p-n結並且側向延伸約lcm、相互分開約0.9mm。通常，水冷卻層設置在棒34之間。在每個棒34中形成了多個(例如49個)發射器36，每個發射器構成分別發射光束的分離的GaAs雷射器，並且每個光束在正交方向上具有不同的發散角。圖示的棒34被布置為使其長尺寸延伸橫跨多個發射器36並沿著慢軸對準，並使其對應於小於1微米的p-n耗盡層的短尺寸沿著快軸對準。沿著快軸的小的源尺寸允許沿著快軸有效地校準。發散角沿著快軸較大並沿著慢軸相對較小。
返回圖2、圖3和圖5，兩排圓柱形透鏡組40被沿著雷射棒34安置，以將雷射沿著快軸校準到的窄光束中。它們可以由粘合劑結合到雷射堆32上，並且與棒34對準以在整個發射區域36上延伸。
光束源20還可以包括傳統的光學元件。雖然由本領域的技術人員所選擇的這些元件不限於這個例子，但是這些傳統的光學元件可以包括光學梳妝濾波器(interleaver)和偏振復用器。在圖2、圖3禾卩圖5的示例中，來自兩個棒堆32的兩組光束輸入到光學梳妝濾波器42中，光學梳妝濾波器42具有多重光束分離器型的結構，其在兩個內部對角面上具有特定的塗層(例如，反射平行帶)以選擇性地反射或透過光。這種光學梳妝濾波器可以從Research Electro Optics (REO)買到。在光學梳妝濾波器42中，對於來自兩個棒堆32的每組光束將圖案化的金屬反射器帶形成在成角度的表面上，使得在堆32的一側的來自棒34的光束被選擇性的反射或透過並由此在堆32的另一側與經受了相應的選擇透射/反射的、來自棒34的光束交織，由此填充分隔的發射器36之間輻射輪廓。
第一組交織光束通過四分之一波片48，以相對於第二組交織光束旋轉其偏振。兩組交替光束都被輸入到具有雙偏振分束器結構的偏振復用器(PMUX) 52中。這種PMUX可以從Research Electro Optics買到。第一和第二對角界面層54、 56使得兩組交替光束從它們的前面沿著公共軸線反射。第一界面54通常實現為被設計為硬反射器(HR)的介質幹涉濾波器，而第二界面56實現為被設計為在雷射波長處的偏振分束器(PBS)的介質幹涉濾波器。因此，由第一界面層54反射的第一組交織光束擊中第二界面層56的後面。因為由四分之一波片48所引入的偏振旋轉，第一組交織光束通過第二界面層56。由PMUX 52輸出的源光束58的強度是兩組交織光束中的任何一組的強度的兩倍。
雖然在附圖中是分離地示出的，但是光學梳妝濾波器42、四分之一波片48、 PMUX 52、其界面54、 56以及可以連接到輸入面和輸出面上的另外的濾波器可以通常由塑料密封劑(諸如，UV硬化樹脂)結合到一起，以提供剛性的光學系統。 一個重要的界面為將透鏡組40塑料結合到雷射堆32的界面，透鏡組40必須在該界面上與棒34對準。源光束58通過一組圓柱形透鏡62、 64、 66，以沿著慢軸聚焦源光束58。
一維光導管70沿著慢軸使源光束均勻。由圓柱形透鏡62、 64、 66聚焦的源光束進入光導管70，其中源光束具有沿著慢軸的有限的發散角但是基本沿著快軸校準。其沿著慢軸具有短的尺寸並且沿著快軸具有較長的尺寸。
由光導管70輸出的源光束基本均勻。在圖5中圖示的變形光學元件80、 82將源光束聚焦為在晶片22的表面上的期望尺寸的線光束。
在一個實施例中，將雷射源光聚焦到晶片上的相同的光學元件也將由晶片22上的線光束26附近所發射的熱輻射以相反方向導向高溫計60 (在圖5中示意性地示出)。如下所述，高溫計對有限的波長範圍作出響應，該有限的波長範圍在本說明書中稱作高溫計響應波段，並且該波段的中央在本說明書中稱作高溫計波長。兩個PMUX界面54、 56被設計為使高溫計波長通過而不考慮其偏振。因為光學元件基本是彼此相反的，所以在相反方向上僅探測晶片22上的、在線光束26上或非常接近線光束26的小區域，並且將該圖像光學地擴展為基本具有棒堆的發射面的尺寸的區域。雖然通過小的雷射束退火，但是即使在緊鄰線光束26的鄰域中，也存在表面層溫度的顯著變化，並且黑體輻射光譜的性質使得最熱的區域支配熱發射輻射。
由晶片表面上的不同特性的存在而引起由強烈的雷射線光束照射的橫跨晶片面積的溫度變化，其中晶片表面上的不同特性指的是以不同的速率吸收雷射輻射(由於它們具有不同的消光係數)或者具有以不同方向反射的不均勻表面。為了在DSA雷射退火過程中獲得更均勻的晶片加熱，在雷射退火之前由光學吸收層覆蓋整個晶片表面。在一個實施例中，光學吸收層為無定形碳層，因為其在雷射波長處(810nm)以及高溫計波長(例如，950nm)處具有超出晶片上的下層集成電路部件的較大的吸收係數。因此，無定形碳層的熱量吸收的均勻性勝過了下層集成電路結構的非均勻性。此外，由無定形碳層在高溫計波長處均勻地發射的黑體輻射勝過了由無定形碳層下方的非均勻集成電路元件發射的輻射。這防止了下層集成電路圖案效果使測量晶片溫度的高溫計失真。
高溫計60包括光學探測器61 (諸如光電二極體)以及光學高溫計帶通濾波器63。高溫計濾波器63幫助建立高溫計響應波段。傳統地， 一個可能的高溫計響應波段可以以1550nm為中心。但是，為了均勻吸收而覆蓋晶片的無定形碳光學吸收器層，以及Si襯底本身，在這種長波長處不能良好地吸收(具有較低的消光係數)，並且因此不能改善吸收的均勻性以及黑體輻射發射。在該波長處的表面發射率也不隨著晶片溫度改變。因此，1550nm對於高溫計響應波段不是好的選擇。
另一個可能的選擇是將具有數十nm的帶寬的高溫計響應波段的中心 定位在較短的950nm波長處。這可以通過給高溫計帶通濾波器63提供約 950nm附近的通帶中央波長來實現。在這個較短的波長處，無定形碳光學 吸收器層良好吸收，並且因此提供橫跨晶片表面的雷射輻射的吸收。
光電探測器61的輸出提供給源控制器65，其將探測到的光電流轉換 為晶片溫度並且將其與期望的溫度比較，由此調整提供給雷射棒32的功 率，來在期望的晶片溫度的方向上增加或減小它們的光輸出。
GaAs或其它半導體雷射器具有非常寬光譜的低水平自發輻射，其中 低水平自發輻射通常與高溫計波長響應波段重疊。由於高溫計濾波器63 在高溫計波長處不阻擋自發輻射，在不存在另外的濾波的情況下，光電探 測器61將會探測(a)在高溫計波長處的晶片黑體輻射，以及(b)在高 溫計波長處的這部分雷射源自發輻射。
可以通過用安置在棒堆32與光學梳妝濾波器42之間的陷波濾波器67 或者用安置在光學梳妝濾波器42與PMUX 52之間的陷波濾波器68在高 溫計波長處濾掉雷射源自發輻射，來改善高溫計性能。l名波濾波器67或 陷波濾波器68阻擋了在高溫計波長處(例如950nm)的源輻射，並且至 少使810nm處的雷射輻射通過。雷射波長的透射係數與高溫計波長的透射 係數的比率應該為數個數量級。雖然在較短的波長處的輻射不能固有地使 高溫計退化，但是對於濾波器67、 68的最小需求是它們阻擋大於雷射波 長(例如，大於810nm的雷射波長)的波長。雖然它們可以被實現為孤立 的濾波器，但是陷波濾波器67、 68可以被實現為塗在光學梳妝濾波器42 或者PMUX 52上的幹涉濾波器。
在高溫計處濾掉寄生噪聲
高溫計60經受高水平的寄生背景信號，寄生背景信號使高溫計的溫 度測量功能失真。因為寄生背景信號隨著雷射功率和晶片表面反射的非均 勻性而改變，所以這在源控制器65的閉合的反饋控制環中引起嚴重的問 題。我們已經發現這個背景信號是由光學組件(諸如分束器52、透鏡62、 64、 66以及圖5中圖示的其他組件)的螢光造成。當光學組件是由熔 凝石英材料製成時，螢光背景信號特別強烈。這種材料的一個示例為以 Heraeus Quarzglas G.M.B.H.所有的註冊商標Infrasil⑧來賣的光學玻璃材 料。這些材料是由Heraeus Quartz America ， LLC.賣的材料。可能比 Infrasi媳材料更貴的其他材料雖然可以具有略低的螢光，但是仍然發出妨 礙溫度測量的螢光。Infrasil⑧材料的螢光在通常選擇的高溫計波長
(950nm)處具有峰值幅度，該峰值幅度可能等於或超過在高溫計950nm 的波長處的來自晶片的黑體輻射幅度。因為Infrasil⑧螢光在高溫計波長
(950nm)處具有最大值或峰值，所以螢光經過高溫計光學元件，變為使 高溫計的溫度測量失真的強烈的寄生背景信號。
系統中表現出的輻射光譜由圖6的圖示所示出。810nm附近的峰對應 於CW雷射輻射，根據圖6的曲線，該發射在位於約805nm到815nm之 間的波段之內。950nm附近的峰對應於光學組件的螢光。該螢光在 1100nm附近具有峽谷。因此， 一個可能的方法為將高溫計響應波段(濾 波器63的通帶)移動到約1100nm處，以避免大部分光學組件螢光。但 是，這種方法與覆蓋晶片的無定形碳光學吸收層的效果相衝突。這是因為 無定形碳層在該較長的波長處具有低的光學吸收(並且由此相應的在該波 長處具有低的黑體發射)，並且因此在溫度測量的均勻性上提供較少的改 善。在圖7的曲線圖中圖示了該情況，圖7示出了無定形碳層的消光係數 隨波長改變。消光係數是無定形碳吸收輻射的效率的指標。圖7圖示了無 定形碳層消光係數在1000nm波長之上降低到非常低的水平。因此，將高 溫計波長增加到約950nm不是可行的方法。
我們已經發現在805nm-815nm雷射發射波段與位於約855nm或 860nm處出現的螢光(來自光學組件)之間存在40nm寬的窗口。這個 40nm窗口的位置在圖6中示出。在這個40nm窗口中，存在少量的或者不 存在雷射發射並且存在少量的或者不存在來自光學組件的螢光。此外，參 照圖7，在該窗口中(即，在815nm到855nm之間)，無定形碳光學吸收 器層具有相當大的消光係數(例如，在約0.05與0.10之間)。因此，通 過限定高溫計響應波段以匹配到狹窄的40nm窗口 (圖6)內，可以將其安置在無定形碳層的消光係數較高、來自光學組件的螢光發射較低並且激 光發射可以忽略的區域中。通過將高溫計響應波段限定到無定形碳層的消 光係數相對較高的區域中，使得晶片上的無定形碳層吸收更多雷射輻射， 因此，其均勻吸收佔據支配地位，提供橫跨晶片表面的均勻吸收。在高溫
計響應波段的40nm寬的窗口中，光學吸收器(無定形碳)層具有至少與 下層襯底的光學吸收係數一樣大或者更大的光學吸收係數。
但是，對於用於實現高溫計響應波段濾波器63的普通濾波器來說， 該40nm窗口太過於靠近雷射發射波段(以雷射波長為中心)。具體地， 810nm處的雷射輻射波長與40nm窗口在815nm處的起點之間的波長差非 常小。因此難以在阻擋在810nm處的雷射輻射的同時，不阻擋在840nm 處的期望的黑體輻射(高溫計信號)。通過在圖2和圖5的系統中提供剃 刀邊緣(razor-edge)光學濾波器72解決該問題，使得傳統的帶通濾波器 63不需要阻擋810nm處的雷射輻射。實際上，傳統的帶通濾波器63的響 應可以使其接受至少大部分雷射輻射，並由此避免無意中阻擋或部分阻擋 高溫計響應波段中的高溫計波長。由剃刀邊緣濾波器72代為執行阻擋激 光輻射。剃刀邊緣濾波器72為長波長通過濾波器，並且具有圖8中所示 的光學響應。剃刀邊緣濾波器72的截止波長處於約815nm處。剃刀邊緣 濾波器72具有邊緣躍變，該邊緣躍變從截止波長以上接近100%的透過率 (全透過或透明)到在815nm截止頻率處(以及以下)僅僅10—6的透過 率。該邊緣躍變非常狹窄，只有5到8納米寬。因此，剃刀邊緣濾波器阻 擋了在810nm處的雷射輻射，但是對於815nm以上的高溫計波長完全透 明。通過將剃刀邊緣濾波器72構造為幹涉濾波器來獲得這種非常鋒利的 響應。
幹涉濾波器是多層薄膜裝置。它們可以被設計為起到邊緣濾波器或者 帶通濾波器的功能。不管在哪種情況下，根據相消光學幹涉的特性選擇波 長。在這種濾波器中，入射光穿過許多對有塗層的反射表面。反射塗層之 間的距離確定哪些波長相消幹涉以及哪些波長是同相的並且將會最終通過 塗層。反射表面之間的空隙是稱作隔離物的介電材料薄膜。其具有所期望 的峰值發射波長的半波長的厚度。反射層可以由數層薄膜層組成，其中每個都是四分之一波長厚。這個四分之一波層的層狀結構是由高折射率材料 和低折射率材料的交替圖案組成的，這兩種材料通常分別為硫化鋅和冰晶 石。合到一起，形成反射層的四分之一波塗層被稱作堆。在濾波器72中
可以有許多堆，以實現圖8中圖示的鋒利的截止響應。這種剃刀邊緣光學 濾波器可以從紐約羅徹斯特的Semrock公司買到。
再次參照圖5，傳統的帶通濾波器63被選擇為具有中心位於約840nm 處(即，約在圖6所示的40nm窗口的中心處)的通帶。在一個實施例 中，840nm帶通濾波器63具有10nm的半高全寬，其大致對應於圖9的曲 線中示出的響應。通過將中心位於840nm處，有效地阻擋了來自光學組件 的、對應於圖6的曲線圖中的950nm峰值的螢光背景發射。因此，通過剃 刀邊緣濾波器72阻擋約815nm以下的輻射以及高溫計帶通濾波器63阻擋 約860nm以上的輻射，在圖6的40nm窗口內建立了高溫計響應波段。在 替換實施例中，圖5的系統還包括阻擋810nm處的雷射發射的光學陷波濾 波器74。
雖然上述內容針對本發明的實施例，但是可以在不超出本發明的基本 範圍的情況下作出本發明的其他的或更多的實施例，本發明的範圍由權利 要求所決定。
1權利要求
1.一種用於熱處理工件的處理系統，包括雷射輻射源，其在雷射波長處發射；光束分離反射表面，所述雷射輻射源位於所述反射表面的第一側；襯底支撐，其用於被熱處理的襯底；投射光學元件，其布置在所述反射表面的所述第一側與所述襯底支撐之間，所述反射表面和所述投射光學元件中的至少一者包括具有位於所述雷射波長以上的螢光波長波段的材料；高溫計，位於與所述第一側相反的所述反射表面的第二側上，所述高溫計對於在以下波段內的波長敏感，所述波段位於(a)所述雷射輻射波長與(b)所述螢光波長波段之間，其中，所述投射光學元件將所述襯底被熱處理的區域成像在所述高溫計上；以及剃刀邊緣濾波器，其具有截止波長邊緣躍變，所述濾波器調整頻率以阻擋位於所述邊緣躍變以下的波長並且使所述邊緣躍變以上的波長通過，所述邊緣躍變小於10nm寬，所述邊緣躍變在所述雷射波長以上並在所述高溫計波長以下；高溫計濾波器，其具有位於所述螢光波長以下的通帶。
2. 根據權利要求1所述的系統，其中，被處理的所述襯底由光學吸收 器層覆蓋，所述光學吸收器層包括無定形碳層，所述高溫計濾波器的通帶 位於所述無定形碳層在此處具有至少與所述襯底一樣大的吸收係數的波長 範圍內。
3. 根據權利要求2所述的系統，其中，所述高溫計濾波器的通帶位於 所述無定形碳層在此處具有大於所述襯底的吸收係數的波長範圍內。
4. 根據權利要求2所述的系統，其中，所述邊緣躍變的寬度在5nm到 8nm之間，其中，所述剃刀邊緣濾波器在所述截止波長以上的波長處約為 100%透過，並且在所述截止波長以下具有約10—6的衰減。
5. 根據權利要求4所述的系統，其中，所述雷射波長與所述截止波長 邊緣躍變相隔在約5nm之內。
6. 根據權利要求4所述的系統，其中，所述雷射波長約為810nm，所 述螢光發射在從約860nm開始並且在約950nm處到達峰值的波長範圍 內，所述高溫計濾波器的通帶位於約820nm到約860nm之間，所述剃刀 邊緣濾波器的截止波長邊緣躍變在815nm附近。
7. 根據權利要求1所述的系統，所述高溫計包括光電探測器以及陷波 濾波器，所述陷波濾波器使所述高溫計波長通過並且不讓所述雷射波長通 過。
8. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述光學元件將所述雷射波長 輻射的線光束投射到所述襯底上，所述系統還包括線光束掃描設備，其具有與所述線光束橫切的快軸。
9. 根據權利要求1所述的系統，還包括雷射濾波器，其阻擋在所述高 溫計帶通濾波器的通帶內的波長，所述雷射濾波器位於包括所述雷射輻射 源和所述投射 光學元件的光路中，使其阻擋在所述通帶內的雷射輻射的成 分到達所述高溫計。
10. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述反射表面和所述投射光 學元件中的至少一者是由熔凝光學石英材料製成。
11. 一種使襯底雷射退火的方法，包括 在雷射波長處發射雷射輻射；將所述雷射輻射以向前的方向傳輸通過分束器和投射光學元件併到達 襯底，所述分束器和所述投射光學元件中的至少一者包括具有位於所述激 光波長以上的螢光波長波段的材料；通過高溫計光路，將所述襯底的由所述雷射輻射照射的區域成像在高 溫計上，並且允許位於所述雷射波長以上和所述螢光波長波段以下的高溫 計響應波段內的輻射通過所述高溫計光路；在所述高溫計光路中阻擋截止波長邊緣躍變以下的輻射波長，並且使 所述邊緣躍變以上的輻射波長通過，所述邊緣躍變小於10nm寬，所述邊 緣躍變在所述雷射波長以上並在所述高溫計波長以下；以及在所述高溫計光路中阻擋位於所述螢光波長波段內以及之上的輻射波 長，由此限定位於所述雷射波長以上、所述螢光波長波段以下的高溫計響應波段。
12. 根據權利要求11所述的方法，還包括在將所述襯底暴露在所述 雷射輻射之前，將所述襯底塗上光學吸收器層，所述光學吸收器層包括無 定形碳材料，所述高溫計響應波段位於在此處所述無定形碳層具有至少與 所述襯底一樣大的吸收係數的波長範圍內。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中，所述高溫計的響應波段位於所述無定形碳層在此處具有大於所述襯底的吸收係數的波長範圍內。
14. 根據權利要求12所述的方法，其中，所述邊緣躍變的寬度在5nm 到8nm之間，其中，所述阻擋截止波長邊緣躍變以下的輻射波長包括以 1 (T6數量級的係數衰減所述截止波長以下的波長。
15. 根據權利要求14所述的方法，其中，所述雷射波長與所述截止波 長邊緣躍變相隔約5nm。
全文摘要
在用於諸如半導體晶片的工件的雷射退火系統中，高溫計波長響應波段建立在位於雷射發射波段與來自雷射器系統的光學組件的螢光發射波段之間的窄的窗口內，高溫計響應波段位於工件上的光學吸收器層在該處具有等於或大於下層工件的光學吸收係數的波長範圍內。具有5-8nm波長的截止邊緣躍變的多層剃刀邊緣幹涉濾波器提供在高溫計響應波段的底部末端的雷射發射的截止。
文檔編號B23K26/04GK101678507SQ200880020796
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月22日 優先權日2007年6月18日
發明者亞倫·繆爾·亨特, 吉萍·李, 布魯斯·E·亞當斯, 拉傑什·S·拉瑪努詹姆, 蒂莫西·N·託馬斯, 阿比拉什·J·瑪雨爾 申請人:應用材料公司