原理和操作。這樣一來，結(jié)合附圖，從以下【具體實(shí)施方式】將更充分地理解本公開，在附圖中:
[0028]圖1是根據(jù)本公開的激光退火系統(tǒng)不例的不意圖；
[0029]圖2是另一種示例激光退火系統(tǒng)的更詳細(xì)示意圖，其中光軸被若干折疊鏡所折疊，且光束重定向元件包括可移動(dòng)(可旋轉(zhuǎn))鏡；
[0030]圖3是黑體熱發(fā)射強(qiáng)度Ie(任意單位)與波長(zhǎng)λ(nm)關(guān)系的曲線圖，陰影區(qū)域表示基于CMOS的熱發(fā)射探測(cè)器的積分范圍(integrat1n range)；
[0031 ] 圖4是來自基于CMOS的熱發(fā)射探測(cè)器的熱發(fā)射信號(hào)SE (任意單位)與溫度T (°C )之間關(guān)系的曲線圖，連同基于Tn冪定律的擬合曲線；
[0032]圖5A到5C是不同時(shí)間t處的線圖像強(qiáng)度分布曲線IJx，t)與x(線圖像的長(zhǎng)軸方向)的關(guān)系曲線圖，示出了具有平頂(8卩，1 = 0;圖5々的正常分布曲線，并示出了由于光束不穩(wěn)定性導(dǎo)致斜率為正(圖5B)和負(fù)(圖5C)的兩個(gè)示例；
[0033]圖6A和6B是圖1的光束重定向元件的近觀圖，被示出分別位于+ Θ和-Θ的重定向(傾斜)角，且示出了通過刀口光圈的重定向并調(diào)節(jié)的波前的不同部分；以及
[0034]圖7A和7B是針對(duì)從Θ = O到+ Θ角度(圖7A)的光束重定向鏡旋轉(zhuǎn)角變化和從Θ = O到-Θ角度(圖7B)的光束重定向鏡旋轉(zhuǎn)角變化，線圖像強(qiáng)度分布曲線IL(x)與X關(guān)系的曲線圖，示出了旋轉(zhuǎn)角的變化如何在線圖像強(qiáng)度中造成與光束不穩(wěn)定性中的相同的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0035]現(xiàn)在詳細(xì)參考本公開的各實(shí)施例，在附圖中示出了實(shí)施例的示例。只要有可能，在所有附圖中就使用相同或相似的參考數(shù)字和符號(hào)來表示相同或相似的部分。附圖未必是成比例的，且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到附圖在哪里進(jìn)行了簡(jiǎn)化以例示本公開的關(guān)鍵方面。
[0036]以下闡述的權(quán)利要求被并入【具體實(shí)施方式】并構(gòu)成其一部分。
[0037]為了參考的目的，在一些圖中示出了直角坐標(biāo)，并非要限制方向或取向。
[0038]在以下論述中，某些函數(shù)，例如線圖像強(qiáng)度分布曲線、退火溫度分布曲線和熱發(fā)射分布曲線是時(shí)變的，且分別被表示為IJx，t)、TA(x，t)和E(x，t)。
[0039]圖1是根據(jù)本公開的激光退火系統(tǒng)10示例的示意圖。為了便于例示，激光退火系統(tǒng)10以展開的形式示出，即，如同具有單個(gè)光軸Al。在實(shí)踐中，激光退火系統(tǒng)10通常是折疊的，如下所述，以使激光退火系統(tǒng)10緊湊，同時(shí)提供適當(dāng)?shù)募す馐∠?。例如，希望以布儒斯特角或其附近的入射角來形成線圖像，以使反射最小化。
[0040]激光退火系統(tǒng)10包括沿光軸Al發(fā)射初始激光束22的激光系統(tǒng)20。在示例中，激光系統(tǒng)20包括紅外線(IR)激光器，例如在標(biāo)稱為10.6 μπι的波長(zhǎng)處發(fā)射福射的CO2激光器。其他適當(dāng)?shù)募す馄靼ㄖ屑t外光纖激光器，例如銩激光器。
[0041]激光退火系統(tǒng)10還包括布置于激光系統(tǒng)20下游的光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)30，該光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)30包括一個(gè)或多個(gè)光束調(diào)節(jié)元件，例如衰減器、反射鏡、透鏡等。光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)30接收初始激光束22并從其形成調(diào)節(jié)光束32，在示例中，調(diào)節(jié)光束32被示為發(fā)散的并具有波前32W。在示例中，光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)30可以包括透鏡、反射鏡、光圈、濾光器、有源光學(xué)元件(例如可變衰減器等)及其組合。在美國(guó)專利N0.7514305、7494942、7399945、6366308和8014427中公開了示例光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)30。
[0042]激光退火系統(tǒng)10還包括沿光軸Al布置于光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)30下游的光束重定向元件40。布置光束重定向元件40以接收調(diào)節(jié)光束32并重定向調(diào)節(jié)光束32，即，在與其初始前進(jìn)方向不同的方向上發(fā)送調(diào)節(jié)光束32，如下文更詳細(xì)所述那樣。由箭頭AR示意性地例示重定向。光束重定向元件40的一個(gè)示例是或包括可移動(dòng)反射鏡，而在另一個(gè)示例中，光束重定向元件40是或包括可移動(dòng)透鏡元件。重定向調(diào)節(jié)光束被表示為34，且重定向箭頭AR表示重定向調(diào)節(jié)光束34的前進(jìn)方向。
[0043]激光退火系統(tǒng)10還包括光圈50。在不例中，光圈50包括兩個(gè)相對(duì)的可調(diào)刀片(blade) 52A和52B，這兩個(gè)相對(duì)的可調(diào)刀片52A和52B界定以光軸Al為中心的寬度為W的可調(diào)節(jié)開口 54。因此在下文中將光圈50稱為“刀口光圈”50。刀口光圈50用于僅使重定向調(diào)節(jié)光束34的一部分36通過。換言之，刀口光圈50使重定向調(diào)節(jié)波前34W的部分36通過。在示例中，刀片52A和52B是可調(diào)節(jié)的(例如，可橫向移動(dòng))以改變開口 54的尺寸。
[0044]激光退火系統(tǒng)10還包括沿光軸Al布置且具有物平面OP和像平面IP的中繼系統(tǒng)70。刀口光圈50布置在物平面OP處。中繼系統(tǒng)70接收重定向調(diào)節(jié)光束34中通過刀口光圈50的部分36并在像平面IP處形成線圖像80。線圖像80的尺寸(長(zhǎng)度)為L(zhǎng)，S卩，在中繼系統(tǒng)70的放大率為IX ( S卩，為1:1中繼系統(tǒng))時(shí)，為刀口光圈50的開口 54的尺寸。線圖像80的典型長(zhǎng)度L在5mm到10mm的范圍中，而典型寬度W在25微米到500微米的范圍中。
[0045]激光退火系統(tǒng)10還包括支撐臺(tái)90，該支撐臺(tái)90被配置成可操作地支撐半導(dǎo)體晶片100，半導(dǎo)體晶片100具有位于像平面IP中的上表面102。在示例中，半導(dǎo)體晶片100由娃制成。
[0046]支撐臺(tái)90是可移動(dòng)的，使得線圖像80在半導(dǎo)體晶片100的上表面102上方沿著垂直于其長(zhǎng)軸的方向(即y方向)掃描，如半導(dǎo)體晶片100的近觀插圖所示。這個(gè)方向被稱為“掃描方向”，而垂直方向被稱為“交叉掃描方向”。利用近觀圖的坐標(biāo)系，線圖像80具有強(qiáng)度IJx，y)。不過，交叉掃描或X方向上的強(qiáng)度變化是主要關(guān)注點(diǎn)，因此將線圖像強(qiáng)度分布曲線表示為IJx)。此外，如下所述，線圖像強(qiáng)度分布曲線IJx)是時(shí)變的，從而表示為Il(x, t)。在將時(shí)間取為常數(shù)的情況下，Il(x, t) — IL(x)。
[0047]激光退火系統(tǒng)10還包括熱發(fā)射探測(cè)器120，其被布置成從半導(dǎo)體晶片100的上表面102接收熱發(fā)射122，其中半導(dǎo)體晶片100的上表面102的熱發(fā)射是由線圖像80加熱半導(dǎo)體晶片100的上表面102所導(dǎo)致的。在示例中，線圖像80使半導(dǎo)體晶片100的上表面102達(dá)到退火溫度TA，在示例中，退火溫度在800°C到恰低于大約1400°C的硅熔融溫度的范圍中。在另一示例中，1100°C< K 1400°C，而在又一示例中，1100°C< TA< 1300°C。在示例實(shí)施例中，熱發(fā)射探測(cè)器120包括光譜響應(yīng)從下標(biāo)稱波長(zhǎng)Al= 450nm延伸到上標(biāo)稱波長(zhǎng)λ u= 850nm的CMOS探測(cè)器(例如，CMOS攝像機(jī))。在另一實(shí)施例中，熱發(fā)射探測(cè)器120包括InGaAs探測(cè)器，其包括InGaAs陣列，該InGaAs陣列具有從下標(biāo)稱波長(zhǎng)λ L= 850nm延伸到上標(biāo)稱波長(zhǎng)λ,= 1250nm的光譜響應(yīng)。對(duì)于摻雜的晶片來說，上標(biāo)稱波長(zhǎng)λ?？梢愿L(zhǎng)。
[0048]在示例實(shí)施例中，移動(dòng)支撐臺(tái)90，使得半導(dǎo)體晶片100相對(duì)于線圖像80移動(dòng)，從而線圖像80在半導(dǎo)體晶片100的上表面102上方掃描，但相對(duì)于熱發(fā)射探測(cè)器120保持不動(dòng)。
[0049]圖2是另一種示例激光退火系統(tǒng)10的更詳細(xì)示意圖，其中利用多個(gè)不同的折疊反射鏡74來折疊光軸Al。光束重定向元件40包括可以繞y軸旋轉(zhuǎn)的反射鏡40M，從而相對(duì)于刀口光圈50來掃描重定向調(diào)節(jié)光束34。中繼系統(tǒng)70被示為包括凹面鏡72和多個(gè)折疊反射鏡74，它們將重定向調(diào)節(jié)光束34的部分36以一定角度(相對(duì)于垂直入射)引導(dǎo)到半導(dǎo)體晶片100的上表面102。在示例中，中繼系統(tǒng)70為反射系統(tǒng)，即，僅包括反射鏡。
[0050]熱發(fā)射探測(cè)器120被示為布置成以垂直入射角度來觀察半導(dǎo)體晶片100的上表面102和線圖像80，但可以使用任何角度。在示例中，布置熱發(fā)射探測(cè)器120，使其基本在布儒斯特角觀察半導(dǎo)體晶片100的上表面102，布儒斯特角是發(fā)射率變化最小的角度。物平面OP和刀口光圈50被示為相對(duì)于光軸Al處于一定角度，因?yàn)橄衿矫鍵P和半導(dǎo)體晶片100的上表面102也與光軸Al形成角度。
[0051]熱發(fā)射信號(hào)
[0052]圖3是黑體熱發(fā)射強(qiáng)度Ie(任意單位)與波長(zhǎng)λ(nm)關(guān)系的曲線圖。在水平軸上示出了基于CMOS的熱發(fā)射探測(cè)器120的上和下標(biāo)稱波長(zhǎng)λ#Ρ λ LO示出了兩條曲線，其中實(shí)線曲線代表1300 0C的溫度，虛線曲線代表1100 °C的溫度。畫有陰影線的區(qū)域代表1300 V曲線的積分熱發(fā)射信號(hào)SE?？梢允褂闷渌^察不同熱發(fā)射頻帶(即，具有不同的上和下標(biāo)稱波長(zhǎng)λ#Ρ λ L)的熱發(fā)射探測(cè)器120(例如上文論述的InGaAs探測(cè)器)。
[0053]圖4是來自基于CMOS的熱發(fā)射探測(cè)器120的熱發(fā)射信號(hào)SE (任意單位)與溫度T(°C)之間關(guān)系的曲線圖。熱發(fā)射信號(hào)SE的值被示為黑色圓，而穿過黑色圓的線代表對(duì)信號(hào)值的最佳擬合。在800°C和1300°C之間的退火溫度1\典型值上，來自基于CMOS的熱發(fā)射探測(cè)器120的熱發(fā)射信號(hào)SE滿足Tn冪定律，向圖4中的曲線擬合獲得了指數(shù)η = 11.6的值。在考慮基于CMOS的熱發(fā)射探測(cè)器120和關(guān)聯(lián)的光學(xué)系統(tǒng)的光譜響應(yīng)時(shí)，η的值更接近13。在示例實(shí)施例中，基于CMOS的熱發(fā)射探測(cè)器120是頻帶受限的探測(cè)器，其工作于可見光到近紅外波長(zhǎng)范圍，且具有η多10的指數(shù)。在示例中，熱發(fā)射探測(cè)器120包括光電倍增管(PMT)探測(cè)器。
[0054]于是，探測(cè)熱發(fā)射信號(hào)SE(熱發(fā)射信號(hào)SE代表了在退火溫度1\處的黑