專利名稱：襯底的激光熱處理中即時失效的快速檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及半導(dǎo)體襯底的熱處理。更具體地，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體襯底的激光熱處理。
背景技術(shù)：
在硅和其它在硅晶圓或諸如用于顯示器的玻璃平板的其他襯底上形成半導(dǎo)體集成電路的制造中需要熱處理。所需的溫度可從低于250℃的較低溫度到高于1000℃、1200℃或甚至1400℃的范圍，并且可用于諸如摻雜劑注入退火、結(jié)晶、氧化、氮化、硅化和化學(xué)氣相沉積以及其它多種工藝。
對于高級集成電路要求的極淺電路特征，在實(shí)現(xiàn)所需的熱處理時非常需要降低總的熱預(yù)算。該熱預(yù)算可以被認(rèn)為是處于獲得期望的處理溫度所需的高溫下的總時間。晶圓需要保持在最高溫度的時間可以非常短。
快速熱處理(RTP)采用輻射燈，其可非?？斓卮蜷_和關(guān)閉以僅加熱晶圓而不加熱腔室的其它部分。采用非常短(約20ns)的激光脈沖的脈沖激光退火在僅加熱表面層而不加熱下層方面很有效，從而允許很短暫的上升和下降速率。
在Jennings等人基于2002年12月18日遞交的美國專利申請10/325,497的PCT/2003/00196966中描述了不同形式的最新研發(fā)方法，有時將其稱為熱通量激光退火或動態(tài)表面退火(DSA)，在此引入其全部內(nèi)容作為參考。Markle在美國專利6,531,681中描述了不同的方式并且Talwar在美國專利6,747,245中描述了另一方式。
Jennings和Markle方式采用CW二極管激光以產(chǎn)生高強(qiáng)度的光束，其以輻射的細(xì)長直線照射晶圓。該直線接著以垂直于該直線光束的長尺寸方向的方向在晶圓的表面上方掃描。

發(fā)明內(nèi)容
一種熱處理系統(tǒng)包括具有以激光器波長發(fā)射光的激光器陣列的激光輻射源、襯底支撐、設(shè)置在所述輻射源和所述襯底支撐之間的光學(xué)片，用于在襯底支撐的襯底平面上由激光輻射源發(fā)出的光形成直線光束，以及掃描設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)所述直線光束在貫穿所述直線光束的縱軸的方向上相對于所述襯底支撐的移動。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括包圍所述光學(xué)片的殼體、設(shè)置在所述殼體內(nèi)用于感測環(huán)境光級別的光檢測器，連接至激光輻射源的電源，以及管理所述電源并響應(yīng)所述光檢測器的控制器，用于當(dāng)所述光檢測器的輸出增加高于閾值環(huán)境級別時中斷所述電源。


圖1為本發(fā)明采用的一種熱通量激光退火裝置的正視圖；圖2和圖3為從圖1所示裝置的光學(xué)部件的不同視角的正視圖；圖4為圖1所示裝置中半導(dǎo)體激光器陣列的部分端視平面圖；圖5為用于圖1所示裝置的均質(zhì)光管的正視圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1的正視示意圖示出了在以上引用的Jennings等人的專利申請中描述的裝置的一實(shí)施方式。用于二維掃描的構(gòu)臺(gantry)結(jié)構(gòu)10包括一對固定的平行橫桿12、14。兩個平行的構(gòu)臺梁16、18以設(shè)定的距離間隔固定在一起并支撐在固定的橫桿12、14上，該構(gòu)臺梁由未示出的電機(jī)和驅(qū)動機(jī)制控制以連同固定的橫桿12、14一起在滾軸或滾珠上滑動。光源20可滑動地支撐在構(gòu)臺梁16、18上，并可懸掛在通過未示出的電機(jī)和驅(qū)動裝置控制的梁16、18下方以沿著其滑動。硅晶圓22或其他襯底固定地支撐在構(gòu)臺結(jié)構(gòu)10的下方。光源20包括激光源和光學(xué)片以產(chǎn)生照射晶圓22的指向下的扇形光束24，其為通常平行于固定的橫桿12、14延伸的直線光束26，該方向通常被稱為慢性方向(slow direction)。雖然沒有在此示出，該構(gòu)臺結(jié)構(gòu)還包括Z軸臺，其用于沿通常平行于扇形光束24的方向移動激光源和光學(xué)片，從而可控地改變光源20和晶圓22之間的距離并因此控制直線光束26在晶圓22上的聚焦。直線光束26的示例性尺寸在具有示例性的功率強(qiáng)度220kW/cm3時包括1厘米的長度和66微米的寬度。替代地，光源和相關(guān)的光學(xué)片固定，而將晶圓支撐在沿二維方向?qū)ζ溥M(jìn)行掃描的臺架上。
在典型的操作中，構(gòu)臺梁16、18沿著固定的橫桿12、14設(shè)置于特定的位置，并且光源20沿構(gòu)臺梁16、18以均勻的速度移動以在垂直于其長尺寸的方向上掃描直線光束26，該方向通常被稱為快性方向。從而直線光束26從晶圓22的一側(cè)掃描到另一側(cè)以輻射晶圓22的1cm的窄帶。直線光束26足夠窄并且沿快性方向的掃描速度足夠快，從而晶圓的特定區(qū)域僅短暫地暴露于直線光束26的光學(xué)輻射中，但該直線光束的峰值強(qiáng)度足以將表面區(qū)域加熱至非常高的溫度。然而，晶圓22的較深部分沒有被顯著地加熱并進(jìn)一步用作吸熱器以快速冷卻該表面區(qū)域。一旦完成了快速掃描，構(gòu)臺梁16、18沿著固定的橫桿12、14移動至新的位置從而直線光束26沿著其從慢性軸延伸的長尺寸方向移動。接著執(zhí)行快速掃描以輻射晶圓22的相鄰窄帶。光源20可能以螺旋形路徑重復(fù)交替的快速和慢速掃描，直到整個晶圓22完成熱處理。
光源20包括激光器陣列。圖2和圖3中示出了正視實(shí)施例，其中在光學(xué)系統(tǒng)30中由兩個激光棒堆32產(chǎn)生約810nm的激光輻射，在圖4的端視平面圖中示出了激光棒堆中的一個。各激光棒堆32包括14個平行的棒34，其通常對應(yīng)于GaAs半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的垂直p-n結(jié)，沿橫向延伸約1cm并以約0.9mm分隔開。典型地，在棒34之間設(shè)置有水冷層。在各棒34中形成有49個發(fā)射器36，各發(fā)射器構(gòu)成在正交方向上發(fā)射具有不同發(fā)散角的各自光束的獨(dú)立GaAs激光器。設(shè)置所示棒34，其長尺寸在多個發(fā)射器36上方延伸并且沿著慢性軸排列，而其短尺寸對應(yīng)于沿著快性軸排列的小于1微米的p-n耗盡層。沿著快性軸的小光源尺寸允許沿著快性軸的有效準(zhǔn)直。發(fā)散角沿著快性軸較大而沿著慢性軸較小。
回到圖2和圖3，圓柱形小透鏡40的兩個陣列沿著激光棒34設(shè)置以沿著快性軸將激光準(zhǔn)直為窄光束。它們可用粘合劑粘接在激光堆32上并與棒34對齊以在發(fā)射區(qū)域36上方延伸。
光源20可進(jìn)一步包括常規(guī)的光學(xué)元件。這種常規(guī)的光學(xué)元件可以包括襯墊和偏振復(fù)用器，雖然普通技術(shù)人員對所述元件的選擇并不限于所述實(shí)施例。在圖2和圖3的實(shí)施例中，來自兩個棒堆32的兩組光束輸入至襯墊42，該襯墊42具有多個光束分離器型結(jié)構(gòu)并在兩個內(nèi)斜面上具有特定的涂層，例如反射平行帶，以選擇性地反射和透射光。所述襯墊可從Research Electro Optics(REO)購買得到。在襯墊42中，對于來自兩個棒堆32的各組光束，圖案化的金屬反射器帶形成在斜的表面中，從而來自堆32一側(cè)上的棒34的光束交替地被反射或透射以與來自在堆32另一側(cè)上的棒34的光束交叉，來自堆32另一側(cè)上的棒34的光束經(jīng)過相應(yīng)的選擇性透射/反射，從而填充來自獨(dú)立反射器36的否則會間隔開的輻射輪廓。
第一組交叉光束通過四分之一波板48以相對于第二組交叉光束的偏振而旋轉(zhuǎn)其偏振。將兩組交叉光束輸入至具有雙偏振光束分離器結(jié)構(gòu)的偏振復(fù)用器(PMUX)52。這種PMUX可從Research Electro Optics購買得到。第一和第二斜界面層54、56使兩組交叉光束從其前面沿著公共軸被反射。第一界面54一般實(shí)施為被設(shè)計(jì)為硬反射器(HR)的介電干涉濾波器，而第二界面56實(shí)施為被設(shè)計(jì)為在激光器波長處的偏振光束分離器(PBS)的介電干涉濾波器。因此，從第一界面層54反射的第一組交叉光束照射第二界面層56的背面。由于通過四分之一波板48引入的偏振旋轉(zhuǎn)，第一組交叉光束經(jīng)過第二界面層56。由PMUX 52輸出的源光束58的強(qiáng)度為兩組交叉光束中任一強(qiáng)度的兩倍。
雖然在附圖中分別示出，但襯墊42、四分之一波板48、PMUX 52及其界面54、56，以及可能粘接在輸入和輸出面上的附加濾波器通常利用諸如UV可固化環(huán)氧物的塑料密封劑連接在一起，以提供固定的光學(xué)系統(tǒng)。一個重要的界面為將小透鏡40塑料粘接至激光堆32，在該激光堆32上，它們必須與棒34對準(zhǔn)。源光束58經(jīng)過一組圓柱形透鏡62、64、66沿著慢性軸聚焦源光束58。
一維光管70使源光束沿著慢性軸均勻化。通過圓柱形透鏡62、64、66聚焦的源光束沿著慢性軸以微小的發(fā)散角進(jìn)入光管70，但基本上沿著快性軸準(zhǔn)直。在圖5的正視圖中更清楚地示出，光管70用作光束均化器以減少沿著慢性軸的光束結(jié)構(gòu)，其由在慢性軸上間隔分開的棒堆32中的多個發(fā)射器36導(dǎo)入。光管70可實(shí)施為具有足夠高折射系數(shù)的光學(xué)玻璃的矩形片72以產(chǎn)生全內(nèi)反射。它沿著慢性軸具有較短的尺寸而沿著快性軸具有較長的尺寸。片72沿著在輸入面76的慢性軸上會合的源光束58的軸74延伸大量距離。源光束58從片72的頂表面和底表面被多次內(nèi)反射，從而當(dāng)光束58在輸出面78上時會移除沿著慢性軸的大量紋理并使沿著慢性軸的光束均勻。然而，源光束58已經(jīng)沿著快性軸被良好準(zhǔn)直(通過圓柱形小透鏡40)并且片72足夠?qū)拸亩垂馐?8不會在片72的側(cè)表面上被內(nèi)反射而是沿著快性軸保持準(zhǔn)直。光管70沿著其軸向可為錐形以控制入口和出口孔徑以及光束的會聚和發(fā)散。一維光管可替代地實(shí)施為兩個平行的反射表面，其通常對應(yīng)于片72的上表面和下表面，而源光束在兩個反射表面之間經(jīng)過。
由光管70輸出的源光束通常是均勻的。進(jìn)一步如圖6的示意圖所示，另外的變形透鏡組或光學(xué)片80、82延伸慢性軸上的輸出光束并包括通常為球形的透鏡，以將期望的直線光束26投射到晶圓22上。變形光學(xué)片80、82將源光束定形為二維，以產(chǎn)生具有限定長度的窄直線光束。在快性軸方向上，輸出光學(xué)片對于光管輸出處的光源具有無窮共軛(盡管可將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為具有有限的光源共軛)而在晶圓22的圖像平面處具有有限共軛，在慢性軸方向上，輸出光學(xué)片在光管70輸出處的光源處具有有限共軛，而在圖像平面處具有有限共軛。另外，在慢性軸方向上，通過光管70使來自激光棒的多個激光二極管的非均勻輻射均勻化。光管70均勻化的能力很大程度上依賴于光被反射經(jīng)過光管70的次數(shù)。該次數(shù)取決于光管70的長度、錐形的方向(如果有的話)、入口和出口孔徑的尺寸以及進(jìn)入光管70的入射角等。另外的變形光學(xué)片將源光束在晶圓22的表面上聚焦為期望維數(shù)的直線光束。
激光輻射熱處理中的一個問題在于保持光學(xué)片的完整性并且快速地檢測其惡化，從而避免激光源的即時失效。很大程度上，光學(xué)片的完整性取決于光學(xué)片部件連接在一起的界面的情況。通常，光學(xué)片部件利用粘合劑在其界面處彼此粘接。如果部件的其中之一或粘合劑退化，大量的輻射功率將在封裝光學(xué)片的殼體內(nèi)散射，而不是通過光學(xué)片向襯底傳播。優(yōu)選地限制對發(fā)生失效的部件的一個部分的損壞。例如，將小透鏡環(huán)氧處理于激光棒堆中并且使該堆分層，以使激光在腔室內(nèi)散射。優(yōu)選地限制對小透鏡的損壞并且不允許散射的輻射加熱和損壞其它部件，例如，PMUX和襯墊以及粘接在其上的界面。通常，使用熱耦測量由于激光輻射的增加導(dǎo)致的殼體內(nèi)的環(huán)境溫度或光學(xué)組件溫度的增加。然而，熱耦的響應(yīng)時間通常非常慢而不能報告急劇嚴(yán)重的系統(tǒng)失效，并且系統(tǒng)可能在殼體溫度出現(xiàn)顯著上升之前癱瘓。因此，期望能夠快速指示殼體內(nèi)的輻射能級以檢測部件失效并避免該系統(tǒng)的嚴(yán)重?fù)p壞。本發(fā)明的一方面利用光二極管檢測系統(tǒng)部件的失效并能及時關(guān)閉該系統(tǒng)。
參照圖3和圖6，包括襯墊42、四分之一波板48和PMUX 52及其界面54、56的光學(xué)片連接在一起并封裝在圖1所示的光源20的防光殼體68內(nèi)，其中該殼體68具有面向襯底22的輸出孔徑79。類似地，小透鏡40利用粘合劑粘接在激光棒堆32上。在殼體68內(nèi)的一個或多個光學(xué)部件損壞時，通過中斷由電源100提供給激光棒堆32的功率，使用光檢測器或光二極管82以及控制器90實(shí)現(xiàn)對激光熱處理系統(tǒng)操作的快速干擾，以避免熱處理系統(tǒng)的嚴(yán)重失效。
光檢測器81優(yōu)選地設(shè)置在緊鄰激光堆32、襯墊42或PMUX 52的殼體68內(nèi)，并可由諸如粘接在殼體68上的支撐環(huán)的支撐結(jié)構(gòu)82支撐。如果光學(xué)部件還沒有損壞，則光檢測器81將位于激光直接通路之外。其還將在廢光通路之外，該廢光例如來自襯墊42的沒有被完好反射并交叉的廢光束110或者通過諸如PMUX 52中的界面54、56的波長或偏振選擇反射器透射的剩余光111。光檢測器81還將位于由晶圓22反射的激光的直接通路之外，可能由于晶圓表面結(jié)構(gòu)而成一非鏡面的角度。光檢測器81還將不指向用于抑制廢輻射的輻射轉(zhuǎn)儲(radiation dump)。取代地，光檢測器81將指向被稱為暗的方向。例如，光檢測器81可設(shè)置于激光堆32的背面并沿著指向位于激光堆32橫側(cè)的部分殼體68的光軸112定向，其基本不接收來自激光棒的輻射。當(dāng)光學(xué)部件的其中之一開始失效或其粘合劑或密封劑松動時，緊密控制的光學(xué)聚焦喪失，并且來自棒堆32的激光輻射開始沿著不期望的通路傳播并照射殼體68內(nèi)不期望的反射結(jié)構(gòu)。即，通過殼體68內(nèi)激光器波長處環(huán)境輻射的增加標(biāo)識即時失效。
可選地，用于光檢測器81的支撐結(jié)構(gòu)82可為平移裝置以垂直移動光檢測器81，從而感測殼體68上不同區(qū)域的光輻射級別。
平移裝置82可固定粘接于殼體68的框上并能夠沿著貫穿殼體68的路徑延伸和收縮以使光檢測器81獲得光學(xué)上的最佳位置。平移裝置82可包括能夠橫向移動光檢測器的水平致動器，從而調(diào)節(jié)光檢測器81與殼體68內(nèi)光學(xué)片之間的距離。可選地，可以將旋轉(zhuǎn)致動器連接至殼體68，從而圍繞殼體內(nèi)的光學(xué)片旋轉(zhuǎn)光檢測器81。
參照圖3、圖4和圖6，光檢測器81可為光二極管以測量圍繞光軸112在多個視場內(nèi)接收的殼體68內(nèi)輻射的光?？梢允褂猛哥R114控制視場。濾光器116可設(shè)置在光檢測器81的輸入的前方以優(yōu)選地通過激光器波長并抑制較長波長的熱輻射。比較器86接收光檢測器的電輸出(諸如，例如來自光二極管的光電流)以在正常系統(tǒng)操作下對由光檢測器81進(jìn)行的測量與輻射進(jìn)入殼體68內(nèi)的散射光的基本量進(jìn)行比較。優(yōu)選地，光檢測器81對激光輻射波長，例如GaAs激光棒的810nm尤為敏感。硅光二極管或針腳檢測器提供所需的靈敏度。光檢測器81的可能位置是激光堆32的背面，其具有指向激光堆32的橫側(cè)或遠(yuǎn)離激光堆32的視場。
光二極管優(yōu)選地為由“n”型硅材料形成的硅光二極管。光二極管81的基本元件包括形成在器件前表面上的“p”層?！皃”層和“n”硅之間的界面公知為pn結(jié)。替代地，光二極管81由“p”襯底上的“n”層形成?？刹捎闷渌愋偷墓韫鈾z測器，諸如針腳光二極管和電耦合器件以及其他材料的光檢測器。與光二極管的陽極和陰極連接的金屬接點(diǎn)為陽極。未示出的偏置電路向光二極管提供所需的偏壓并為比較器86放大和分離光電流。
光檢測器81可設(shè)置在殼體68內(nèi)或替代地設(shè)置在殼體68外部，該殼體68具有光學(xué)透明的窗口或在殼體68內(nèi)接收輻射的光纖，其將接收的輻射傳給位于外部的光檢測器?？刹捎昧闫没蚍聪蚱玫墓舛O管74，盡管反向偏置的光二極管更為優(yōu)選的用于殼體68內(nèi)增加的激光輻射的快速探測，原因在于其電路對光更敏感。
優(yōu)選地，將高壓施加到反向偏置二極管的二極管接點(diǎn)上，以增加二極管對輻射的敏感性。向反向偏置的半導(dǎo)體結(jié)的高阻抗施加電壓。當(dāng)適合頻率的光照射在二極管上時，高阻抗會降低。由于系統(tǒng)30要求快速的響應(yīng)時間，必須對應(yīng)于810nm和1550nm之間的工作波長來選擇光二極管81的阻抗和工作電壓。換言之，檢測的光子在pn結(jié)附近產(chǎn)生電子-空穴對，其在感測電路中被檢測為光電流。
參照圖6，比較器86為用于接收、處理和分析來自光二極管81的信號的接口設(shè)備。比較器86可包括用于歸一化或放大來自光二極管81的信號的模擬處理電路(未示出)以及用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出)。在系統(tǒng)30的正常運(yùn)行期間，比較器86連續(xù)地監(jiān)控并測量來自光二極管81的實(shí)際電流信號并將來自光二極管81的處理信號與對應(yīng)于殼體內(nèi)散射光的基線量的預(yù)定值進(jìn)行比較。如果來自光二極管81的信號值沒有超過預(yù)定基線值的閾值，則比較器不運(yùn)行。只有或如果電壓電平超過預(yù)定的基準(zhǔn)電平，比較器86將向控制器90產(chǎn)生信號，表示殼體68內(nèi)散射的輻射能量存在明顯增加。比較器還可包括電子濾波器以從光電流中移除噪聲，從而僅當(dāng)在預(yù)定的時間長度內(nèi)光電流超過閾值時，標(biāo)記即時失效。在接收到該檢測信號時，控制器90向電源100發(fā)送控制信號以停止輸送用于從光源20發(fā)射輻射光束的功率。比較器86可設(shè)置在與光二極管81分離的殼體68的內(nèi)部，或可通過平移裝置82與光二極管81連接并一起移動，或另外替代地可固定并通過柔性線路連接至移動的光源20。
圖1所示系統(tǒng)的運(yùn)行可由控制器90調(diào)整?？刂破?0可為連接到比較器86、電源100，以及可選的，支撐光檢測器81的平移裝置82和構(gòu)臺結(jié)構(gòu)10的平移裝置的通用可編程數(shù)字計(jì)算機(jī)。為了使光學(xué)透明的窗口最佳暴露，可以編程控制器90以固定地放置光二極管81，從而激活或中斷電源100，以確定殼體68內(nèi)的光輻射級別并激活視頻和音頻應(yīng)急報警，并且可選地，在殼體68內(nèi)移動光二極管81。
在運(yùn)行中，電源100提供電力以對包括激光源和光學(xué)系統(tǒng)30的光源20施加能量，以發(fā)射用于襯底熱處理的向下定向的光束24。在系統(tǒng)30的正常運(yùn)行條件下，在殼體68內(nèi)散射的來自光學(xué)系統(tǒng)30的光可由光二極管81感測。對殼體68中由襯墊42和PMUX 52發(fā)射的正常工作的光能敏感的光二極管81可向比較器86產(chǎn)生與接收的散射光量的強(qiáng)度成正比的連續(xù)電流響應(yīng)信號。當(dāng)系統(tǒng)30的一個或多個光學(xué)部件，包括反射和抗反射涂層或密封襯墊42和PMUX 52的界面的粘合劑或圓柱形透鏡62、64、66，開始失效時，通過斷裂的部件輻射的光從光學(xué)系統(tǒng)30逸出并進(jìn)入殼體68。殼體68內(nèi)散射的輻射能的大量增加立即由光二極管81檢測出并且將與增加的輻射成正比的電流信號發(fā)送至比較器86?？刂破?0從比較器86接收與超過預(yù)定基線值的條件相關(guān)的信號，該基線值對應(yīng)于正常運(yùn)行情況下殼體內(nèi)的輻射。這表示光學(xué)系統(tǒng)30存在損壞，并且控制器90基于來自比較器86的數(shù)據(jù)而馬上斷開電源100以停止來自光源20的光輻射的進(jìn)一步發(fā)射。
雖然參照直線激光束的掃描對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明可應(yīng)用于涉及高強(qiáng)度輻射的其他熱處理系統(tǒng)，例如，像素脈沖激光系統(tǒng)或覆蓋輻射系統(tǒng)。
用于光學(xué)控制襯底熱處理的系統(tǒng)具有多個優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)提供光輻射級別的測量技術(shù)，其適合于激光熱處理系統(tǒng)的高溫和高輻射級別環(huán)境。另外，光檢測器81可在殼體68內(nèi)移動并因此光檢測器81能夠?yàn)楣舛O管窗口或光纖連接92獲得最優(yōu)的位置以感測過量的光輻射。該系統(tǒng)簡單、堅(jiān)固而且經(jīng)濟(jì)，并且不需要改變激光熱處理系統(tǒng)的布局。最重要地，該系統(tǒng)能比任意現(xiàn)有的測量技術(shù)更快地響應(yīng)，并且防止了在沒有快速干預(yù)的情況下將出現(xiàn)的嚴(yán)重失效。
在沒有襯墊42或偏振復(fù)用器52或兩者都沒有的情況下，也可以執(zhí)行本發(fā)明。雖然通過參照具體的優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解可在不偏離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，對本發(fā)明進(jìn)行各種改進(jìn)和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于襯底熱處理的裝置，包括以激光器波長發(fā)射光的激光輻射源；光學(xué)系統(tǒng)，其設(shè)置在所述源和襯底之間以接收來自所述源的用于襯底熱處理的光，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括多個光學(xué)元件；用于在其中保持所述光學(xué)系統(tǒng)的殼體，其中所述激光輻射在所述殼體內(nèi)維持為預(yù)定級別，并且來自所述光學(xué)系統(tǒng)的至少一個光學(xué)元件的損壞導(dǎo)致所述殼體內(nèi)的光輻射超過所述預(yù)定級別；光檢測器，其設(shè)置于所述殼體內(nèi)，用于通過檢查所述電信號是否超過預(yù)定的基準(zhǔn)級別而檢測所述殼體內(nèi)過量的激光輻射，并且在檢測到過量的激光輻射時產(chǎn)生控制信號；為所述激光輻射源產(chǎn)生功率的電源；以及基于來自所述光檢測器的過量激光輻射控制所述電源的控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光學(xué)元件包括光學(xué)透鏡、將所述光學(xué)元件彼此固定粘接的密封劑以及光學(xué)涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光檢測器包括測量進(jìn)入所述殼體內(nèi)的輻射光的光二極管以及將所述測量與相關(guān)于進(jìn)入所述殼體的輻射光的基線值的預(yù)定值進(jìn)行比較的比較器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，設(shè)計(jì)所述控制器以基于所述殼體內(nèi)過量光輻射的信號而終止所述電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光器波長與二極管發(fā)射波長處于同一數(shù)量級。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括平移裝置，其相對所述光學(xué)系統(tǒng)移動所述殼體內(nèi)的光檢測器。
7.一種用于襯底熱處理的系統(tǒng)，包括激光輻射源，其發(fā)射用于襯底熱處理的激光器波長的光；光學(xué)片，其設(shè)置在所述源和所述襯底之間以在光學(xué)片最近端處接收來自所述激光輻射源的光；殼體，其將所述光學(xué)片保持在與由所述源發(fā)射的激光隔離的所述殼體內(nèi)的空間中；密封劑，其固定地將所述光學(xué)片最近端粘接到所述激光輻射源；其中所述光學(xué)片的惡化導(dǎo)致所述密封劑惡化，從而來自所述光學(xué)片的激光輻射進(jìn)入所述殼體內(nèi)的空間中；光檢測器，其設(shè)置在所述殼體中隔離的空間內(nèi)以檢測從所述光學(xué)片發(fā)射進(jìn)入所述殼體的激光并發(fā)送惡化信號；電源，其為所述激光輻射源產(chǎn)生功率；以及控制器，其基于來自所述光檢測器的惡化信號而控制所述電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封劑為紫外固化環(huán)氧物。
9.一種監(jiān)控包括光學(xué)片并在所述光學(xué)片之間具有界面的激光輻射系統(tǒng)的運(yùn)行的方法，包括如下步驟測量在所述光學(xué)片的殼體內(nèi)包括在所述系統(tǒng)內(nèi)的激光器波長的環(huán)境光的級別；將所述級別與預(yù)定閾值進(jìn)行比較；以及如果所述級別超過所述預(yù)定閾值，則減小供給激光器的功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將來自所述激光器的光以直線光束投射到襯底上，該直線光束沿第一方向具有短的尺寸而沿第二方向具有長的尺寸；以及沿著所述第一方向在所述襯底上方掃描所述直線光束。
11.一種用于襯底熱處理的系統(tǒng)，包括激光輻射源，其包括以激光器波長發(fā)射光的激光器陣列；襯底支撐；光學(xué)片，其設(shè)置在所述源和所述襯底支撐之間，用于在所述襯底支撐的襯底平面上由所述激光輻射源發(fā)射的光形成直線光束；掃描裝置，用于實(shí)現(xiàn)所述直線光束沿著貫穿所述直線光束縱軸的快性軸相對于所述襯底支撐的移動；包圍所述光學(xué)片的殼體；光檢測器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)，用于感測環(huán)境光級別；與所述激光輻射源相連接的電源；以及控制器，其管理所述電源并響應(yīng)所述光檢測器，用于在所述光檢測器的輸出增加高于閾值環(huán)境級別時中斷所述電源。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)片包括各自的圓柱形小透鏡，其位于沿著貫穿所述快性軸的慢性軸的所述激光器陣列的各行上方，用于沿著所述快性軸準(zhǔn)直光。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括粘合劑材料，其將所述各個圓柱形小透鏡粘接到所述激光陣列的各個行。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括對齊的均勻化光管，其沿著所述慢性軸產(chǎn)生來自所述圓柱形小透鏡的光的多個內(nèi)反射。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱處理系統(tǒng)(10)，該熱處理系統(tǒng)包括以激光器波長發(fā)射光的激光陣列(34)，襯底支撐，設(shè)置在所述源和所述襯底支撐之間并且利用激光輻射源發(fā)射的光在襯底的襯底平面上形成直線光束的光學(xué)片(48、52、62、64、66、70)，以及掃描裝置，其用于實(shí)現(xiàn)所述直線光束在貫穿所述直線光束的縱軸的方向上相對于所述襯底的移動。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括包圍所述光學(xué)片的殼體(68)，設(shè)置在所述殼體內(nèi)側(cè)用于感測環(huán)境光級別的光檢測器(81)，連接至激光輻射源的電源(100)，以及控制器(90)，其管理所述電源并響應(yīng)所述光檢測器(81)，用于在所述光檢測器的輸出增加超過閾值環(huán)境級別時中斷所述電源。
文檔編號B23K26/00GK101065211SQ200580040650
公開日2007年10月31日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者布魯斯·E·亞當(dāng)斯, 迪安·詹寧斯, 阿倫·M·亨特, 阿布拉什·J·馬約爾, 維吉·帕里哈 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司