[发明专利]用于均匀化基于激光二极管的单轴照明系统的单轴光导管

说明书

本申请要求2004年11月12日递交的美国临时申请No.60/627,238的优先权。

技术领域

本发明一般涉及半导体衬底的热处理。更具体地，本发明涉及半导体衬底的激光热处理。

背景技术

在硅以及在硅晶圆或诸如用于显示的玻璃衬底的其它衬底上形成的其它半导体集成电路的制造中需要热处理。所要求的温度可在小于250℃的相对较低的温度到大于1000℃、1200℃或者甚至1400℃的范围中，并且可用于诸如掺杂注入退火、结晶化、氧化、氮化、硅化和化学汽相沉积以及其它的各种工艺中。

对于先进的集成电路所要求的非常窄的电路特征，非常需要减少在实现所要求热处理中的总体热预算。该热预算可以认为是在高温下获得所需处理温度所必要的全部时间。晶圆需要停留在最高温度下的该时间可以非常短。

快速热处理(RTP)使用可非常快速地打开和关闭的照射灯来仅仅加热晶圆而不加热腔室的剩余部分。使用非常短(大约20ns)的激光脉冲的脉冲调制激光退火在仅加热表面层而非下方晶圆时较为有效，因此允许非常短的升降速率。

由Jennings等人提交的基于2002年12月18日提交的申请号为No.10/325,497的美国专利申请的PCT/2003/00196966描述了近来以各种形式研发的方法，有时称为热流量激光退火或者动态表面退火(DSA)，该申请在此引入其全部内容作为参考。Markle在No.6,531,681的美国专利中描述了不同的形式。Talwar在No.6,747,245的美国专利中描述了另一方案。

Jennings和Markle方案采用CW二极管激光器以生成非常强烈的光束，其以细长的辐射线照射晶圆。然后，该线沿垂直于线束长尺寸的方向扫描整个晶圆表面。

发明内容

本发明提供了一种用于处理半导体晶圆的装置，包括：设置在沿着慢轴延伸的多个平行的行上的半导体激光发射器阵列；多个单独的圆柱形透镜，其设置在激光发射器的所述行的各自其中之一上，并用于沿着通常与所述慢轴垂直的快轴准直来自所述各自行的光；均匀化的光导管，其具有用于在第一端部接收由所述多个圆柱形透镜准直的光的输入面以及位于相对端的输出面，所述光导管包括一对在所述输入面和输出面之间延伸并且沿着所述慢轴的方向彼此分开的反射表面；以及扫描装置，其用于使得发射自所述均匀化光导管的光在与所述快轴平行的扫描方向上扫描所述晶圆。用于将从所述光导管的输出面导出的光在所述晶圆上聚焦为直线光的透镜，所述直线光沿着所述慢轴具有长边而沿着所述快轴具有较窄的尺寸，其中所述扫描装置将所述直线光沿着所述快轴扫描所述晶圆。光导管的反射壁彼此足够接近以便于跨慢轴产生多次反射。

附图说明

图1为在本发明中使用的热通量激光退火装置的正投影图；

图2和图3为图1的装置的光学元件从不同视角观察的正投影图；

图4为图1的装置的半导体激光阵列的一部分的端部平面图；

图5为用于图1的装置的均匀化光导管的正投影图；

图6为图5的光导管及其输入和输出面处的透镜组件的透视图；

图7为图6的光导管沿着快轴的俯视图；

图8为图6的光导管沿着慢轴的侧视图；

图9为图5的光导管的实施方式的正投影图，其中该光导管形成为具有沿光轴逐渐减少的横截面积的截断的楔形；

图10为图5的光导管的实施方式的正投影图，其中该光导管形成为具有沿光轴逐渐增加的横截面积的截断的楔形；

图11为在图10的光导管中多次反射的示意图，其中示出了在光导管输入处的分束透镜的效果。

具体实施方式