系統(tǒng)及方法記載于美國專利N0.2012/0100640。當掃描重疊區(qū)域SOR在晶片10的表面12上掃描時，輻射率ε可在逐點基礎上被計算出。接著，利用被計算出的輻射率ε獲得晶片表面溫度Ts的局部測量值，而此值對于由晶片10的表面12上存在的任意圖案所導致發(fā)射率變化是不敏感的。此方法繼而能為掃描激光束268的功率量提供閉合回路控制。反射光268R的測量值也作為提供系統(tǒng)100反饋的方法，以控制預熱激光束168及掃描激光束268之一或二者的光功率量。
[0084]對于本領域技術人員來說，清楚的是:能夠在不脫離本公開的精神和范圍的情況下對本公開做出各種修改和變化。因此，本公開覆蓋本公開的修改和變化，只要該修改和變化落在所附權利要求及其等同物的范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種退火具有圖案化表面的半導體晶片的方法，所述半導體晶片具有晶片表面溫度或晶片次表面溫度Ts與表面熔化溫度或次表面熔化溫度Tm，所述方法包含: 使用預熱激光束在所述圖案化表面上形成預熱線圖像，所述預熱線圖像被配置以加熱所述圖案化表面的一部分至(0.5).Tm<Tpa< (0.9).Tm范圍間的預退火溫度TPA，其中所述預熱線圖像具有寬度Wl和5mm至20mm范圍間的長度LI; 使用掃描激光束在所述半導體晶片的所述表面上形成退火圖像，使得所述退火圖像重疊所述預熱線圖像的一部分以定義掃描重疊區(qū)域，所述退火圖像具有100微米至500微米范圍間的長度L2與10微米至50微米范圍間的寬度W2，其中所述長度L22 2.Wl，且其中所述長度LI與所述長度L2以正交方向被測量;及 相對于所述預熱線圖像掃描所述退火圖像，使得所述掃描重疊區(qū)域具有1ns < Td <500ns范圍間的停留時間td，且在所述掃描重疊區(qū)域內(nèi)局部地將所述晶片表面溫度或晶片次表面溫度Ts從所述預退火溫度Tpa升高至所述表面熔化溫度或次表面熔化溫度Tm。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述停留時間Td在25ns250ns的范圍間。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包含以準連續(xù)波QCW操作模式來操作退火激光器以形成所述掃描激光束，所述準連續(xù)波操作模式產(chǎn)生光脈沖，其中所述掃描重疊區(qū)域所通過的所述半導體晶片的所述表面上的每一點接收至少五個光脈沖。4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述準連續(xù)波QCW操作模式具有10MHz或更高的重復率。5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中通過將初始激光束從退火激光器導向至旋轉(zhuǎn)多面鏡來形成所述掃描激光束。6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述預熱激光束具有紅外線波長，且所述掃描激光束具有可見波長。7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述可見波長為532nm，且所述可見波長是通過倍頻紅外線光纖激光器而形成的。8.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包含測量所述掃描重疊區(qū)域內(nèi)的所述半導體晶片的所述表面的溫度，且利用所測量到的所述半導體晶片的所述表面的溫度來控制所述預熱激光束與退火激光束的至少其中一個的光功率量。9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中測量所述半導體晶片的所述表面的溫度包含從所述掃描重疊區(qū)域測量輻射率。10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述半導體晶片包含硅與鍺，且鍺位在硅層之下。11.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包含: a)使用掃描光學系統(tǒng)，沿退火掃描方向從位于所述預熱線圖像的遠端的起始位置至位于所述預熱線圖像的近端的完成位置來掃描所述退火圖像； b)當所述退火圖像抵達所述完成位置時，關閉所述掃描激光束； c)移動所述預熱線圖像至所述半導體晶片的表面上的新位置； d)當所述退火圖像能夠被導向至所述起始位置時，重新開啟所述掃描激光束;及 重復動作a)至動作d)，以在所述半導體晶片的基本上整個表面上掃描所述掃描重疊區(qū)域。12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中動作c)包含在預熱掃描方向上連續(xù)地移動所述預熱線圖像，所述預熱掃描方向正交于所述退火掃描方向。13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中關閉所述掃描激光束包含以聲光調(diào)制器遮擋所述掃描激光束。14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述預熱線圖像加熱所述半導體晶片的表面或者次表面至(0.6).Tm< Tpa< (0.8).Tm范圍間的所述預退火溫度TPA。15.—種用于退火具有圖案化表面的半導體晶片的系統(tǒng)，所述半導體晶片具有晶片表面溫度或晶片次表面溫度Ts與表面熔化溫度或次表面熔化溫度Tm，所述系統(tǒng)包含: 形成預熱激光束的預熱激光系統(tǒng)，所述預熱激光束在所述圖案化表面上形成預熱線圖像，所述預熱線圖像被配置以加熱所述圖案化表面的一部分至(0.5).Tm<Tpa< (0.9).Tm范圍間的預退火溫度Τρα，其中所述預熱線圖像具有長度LI的長方向與寬度Wl的窄方向，長度LI的范圍為5mm到20mm ； 形成掃描激光束的退火激光系統(tǒng)，所述掃描激光束在所述半導體晶片的所述表面上形成退火圖像，使得所述退火圖像重疊所述預熱線圖像的一部分以定義掃描重疊區(qū)域，所述退火圖像具有長度L2的長方向與寬度W2的窄方向，所述長度L2具有100微米至200微米的范圍，所述寬度W2具有10微米至25微米的范圍，其中所述長度L2 > 2.Wl，且其中所述長度LI與所述長度L2以正交方向被測量;及 其中所述退火激光系統(tǒng)包含掃描光學系統(tǒng)，所述掃描光學系統(tǒng)相對于所述預熱線圖像掃描所述退火圖像，使得所述掃描重疊區(qū)域具有1nsS 500ns范圍間的停留時間td，且在所述掃描重疊區(qū)域內(nèi)局部地將所述晶片表面溫度或晶片次表面溫度Ts從所述預退火溫度Tpa升高至所述表面熔化溫度或次表面熔化溫度Tm。16.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述停留時間切在25118<τ0< 250ns的范圍間。17.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述退火激光系統(tǒng)包含以準連續(xù)波(QCW)操作模式操作的退火激光器，使得所述掃描激光束包含光脈沖，其中所述掃描重疊區(qū)域所通過的所述半導體晶片的所述表面上的每一點接收至少五個光脈沖。18.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述準連續(xù)波QCW操作模式具有10MHz或更大的頻率。19.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述退火激光系統(tǒng)包含產(chǎn)生初始激光束的退火激光器，且其中所述掃描光學系統(tǒng)包含接收所述初始激光束并形成所述掃描激光束的旋轉(zhuǎn)多面鏡。20.根據(jù)權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述退火激光系統(tǒng)包含可操作地連接至調(diào)制器驅(qū)動器的調(diào)制器，其中所述調(diào)制器被設置于所述初始激光束中，并且當所述退火圖像完成其掃描時，所述調(diào)制器遮擋所述初始激光束，而當所述退火圖像開始另一掃描時，所述調(diào)制器傳送所述初始激光束。21.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述退火激光器包含具有倍頻晶體的紅外線栗激光纖激光器，且其中所述掃描激光束具有532nm的波長。22.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述預熱激光束具有紅外線波長。23.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，還包含熱放射探測器系統(tǒng)，所述熱放射探測器系統(tǒng)測量來自所述掃描光學區(qū)域的熱放射。24.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述半導體晶片是由塊支撐的，所述塊繼而由可移動晶片載臺支撐，其中所述退火圖像沿退火方向掃描，且其中所述可移動晶片載臺沿預熱掃描方向移動以掃描所述預熱線圖像，所述預熱掃描方向正交于所述退火方向。25.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述預熱線圖像加熱所述半導體晶片的表面或次表面至(0.6).Tm< Tpa< (0.8).Tm范圍間的所述預退火溫度TPA。
【專利摘要】本發(fā)明公開了具有超短停留時間的激光退火系統(tǒng)及方法。該方法包括利用預加熱線圖像來局部地預加熱半導體晶片，然后相對于預加熱線圖像快速地掃描退火圖像以定義具有停留時間在10ns到500ns范圍內(nèi)的掃描重疊區(qū)域。這些超短停留時間對于執(zhí)行產(chǎn)品晶片的表面熔化退火或者次表面熔化退火是有用的，因為它們防止設備結(jié)構回流。
【IPC分類】H01L21/324, H01L21/268, B23K26/00
【公開號】CN105719958
【申請?zhí)枴緾N201510938929
【發(fā)明人】A·M·哈維魯克, S·阿尼基特切夫
【申請人】超科技公司
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2015年12月16日
【公告號】US20160181120