CN104043900B

CN104043900B - 通过线束改进的热处理

Info

Publication number: CN104043900B
Application number: CN201410097021.XA
Authority: CN
Inventors: S·R·卡尔森; K·W·肯尼迪; R·J·马丁森
Original assignee: NLight Photonics Corp
Current assignee: NLight Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: TW201447500A; CN104043900A; KR20170118659A; US20140263208A1; US10226837B2; KR20190017000A; KR20140113878A; TWI551954B

Abstract

本发明涉及通过线束改进的热处理，其中多束、多波长处理系统包含被配置以分别向衬底提供束的两个或更多个激光器。所述激光器具有波长、脉冲持续时间、束面积、束强度、脉冲能量、偏振、重复率以及能够独立地选择的其他束属性。可以通过以第一波长的大面积束预加热，之后曝光至第二波长的聚焦束，来减小需要局部加热的处理过程中的衬底变形，从而将局部区域加热至期望的处理温度。对于一些处理，选择多个波长以在衬底中获得所期望的能量沉积。

Description

通过线束改进的热处理

技术领域

本公开内容涉及基于多波长激光的材料处理。

背景技术

许多制造工艺包含一个或多个基于激光的处理步骤。曝光至脉冲激光束可以被用于材料烧蚀、再结晶、退火或其他处理。例如，脉冲激光束已经被用来部分地熔化非晶硅层，以促进部分结晶。在其他实施例中，基于烧蚀处理，施加激光脉冲以移除表面层。连续波激光已经被用在焊接和其他处理中。这样的基于激光的处理允许对处理区域的精确控制，且可以通过基于光纤的束输送系统来方便地输送一些束。然而，由于材料对所选择波长的固有光学响应，可用的处理方法是有限的。这些限制倾向于制约材料处理的类型和通过基于激光的光学处理可实现的可用性能。

发明内容

曝光设备（exposure apparatus）包括：第一光纤，被耦合以接收第一光束；以及，第二光纤，被耦合以接收第二光束。所述第一光束与第一波长相关联，且所述第二光束与第二波长相关联。光学系统被定位，以接收来自所述第一光纤的第一光束和来自所述第二光纤的第二光束，并且将第一线束（line beam）和第二线束分别引导至衬底（substrate）的表面。在一些实施例中，所述第一线束和所述第二线束分别具有长度和宽度，其中所述长度大于所述宽度，且所述第一线束和所述第二线束在所述衬底的表面处、在如下一个区域中部分地重叠，所述区域的长度对应于所述长度中的至少一个。在其他实施例中，所述第一线束和所述第二线束分别具有长度和宽度，其中所述长度大于所述宽度，且所述第一线束和所述第二线束在表面处、在对应于至少一个宽度的方向上间隔开。在代表性的实施例中，所述第一线束具有的面积大于所述第二线束的面积，且在表面处，第二线束的面积被包含在第一线束的面积内。在一些替代方案中，所述第一波长和所述第二波长是不同的波长，且所述第一线束和所述第二线束在所述衬底的表面处基本重叠。在另一些实施方案中，所述第一光束是与第一脉冲持续时间和第一脉冲重复率相关联的脉冲光束，且所述第二光束是与第二脉冲持续时间和第二脉冲重复率相关联的脉冲光束。通常，所述第一脉冲持续时间和所述第二脉冲持续时间是不同的，或者所述第一脉冲重复率和所述第二脉冲重复率是不同的。

在附加的实施例中，所述第一线束在所述衬底的表面上具有的面积大于所述第二线束的面积，且所述第一光束的波长在所述衬底中的吸收系数小于所述第二波长在所述衬底中的吸收系数。在一些实施方案中，所述第一光纤具有的纤芯直径（core diameter）与所述第二光纤的纤芯直径不同。在其他实施例中，扫描系统能操作，以扫描所述线束，使得所述第一线束在所述第二线束之前被扫描跨越所述衬底区域。在又一些实施例中，所述第一线束被配置以加热所述衬底的一个区域，之后将所述衬底的所述区域曝光至所述第二线束。在其他替代方案中，所述光学系统包含第一光学系统和第二光学系统，其中所述第一光学系统被定位以形成所述第一线束，且所述第二光学系统被定位以形成所述第二线束。根据其他实施例，所述第一线束被配置以焊接所述衬底，且所述第二线束被配置以对已焊接的衬底进行退火。

方法包括选择来自第一激光器的第一光束和来自第二激光器的第二光束，其中所述第一光束和所述第二光束的波长不同。在一些实施例中，所述第一光束和所述第二光束中的一个或两个都是脉冲光束。所述第一光束和所述第二光束被成形，且衬底的第一表面被曝光至所选择的且被成形的光束。通常，第一成形光束的面积大于第二成形光束的面积。在一些实施例中，第一成形束和第二成形束在所述衬底的第一表面处至少部分地重叠。在其他实施例中，第一成形束和第二成形束在与所述衬底的第一表面相对的所述衬底的第二表面处被反射。根据其他实施例，所述衬底具有一个厚度，且第一成形束入射到所述衬底，从而在沿着所述厚度传播时基本被吸收。第二成形束从与所述衬底的第一表面相对的所述衬底的第二表面被反射。在另一些实施例中，第一成形束被选择用于衬底的热处理，且第二成形束被选择以减轻所述衬底中的应力。在一些实施方案中，第一成形束被选择，以在贴近（proximate）所述衬底的第一表面处基本被吸收。在其他实施例中，所述衬底包括定位于所述第一表面上的传导层（conductive layer），且第一成形束被选择以在所述传导层中基本被吸收，且第二成形束被选择以在所述衬底中被吸收。在特定的实施例中，第一成形束被选择以烧蚀（ablate）所述传导层。在附加的实施例中，所述衬底是半导体衬底，所述半导体衬底包括贴近所述第一表面的掺杂区，且第一成形束被选择，以将所述掺杂物扩散到所述半导体衬底中。

方法包括确定衬底在所选择的波长处的吸收系数。束被聚焦到所述衬底中，使得所述衬底从光束吸收的每单位面积的功率在如下一个传播距离上是恒定的，在所述传播距离中，光束功率被衰减到1/2、1/3、1/5或1/10。

从下面参考附图进行的详细描述中，本公开技术的前述和其他的目的、特征和优势将变得更加明显。

附图说明

图1是多波长、多激光处理系统的示意图，所述系统被配置以提供空间上重叠的、不同波长的束。

图2是多波长、多激光处理系统的示意图，所述系统被配置以向共同的衬底区域顺次地提供不同波长的束。

图3例示了具有一个层的衬底，所述层被配置以反射处理束，从而特制衬底中的束吸收。

图4例示了束交织以产生多波长光束。

图5例示了曝光至不同面积的束的衬底区域。

图6例示了通过组合束的叠式焊接（lap welding）。

图7A例示了用于多光谱（multi-spectral）曝光的光学系统。

图7B例示了一种产生三个重叠线束或三个非重叠线束的系统。

图8例示了衬底中的多波长吸收。

图9例示了每单位体积具有受控的能量沉积的聚焦的束。

具体实施方式

如在所述申请和权利要求中使用的，单数形式的“一个（a）”、“一个（an）”以及“所述（the）”包含复数形式，除非上下文另有明确指示。此外，术语“包含”意指“包括”。另外，术语“耦合”不排除在耦合项之间存在中间元件。

在此描述的系统、设备和方法不应被理解为以任何方式进行限制。而是，本公开内容指向各个公开的实施方案（单独地以及彼此间以各种组合和子组合的方式）的所有新颖的且非显而易见的特征和方面。所公开的系统、方法和设备既不限制于任何具体的方面或特征或其组合，也不需要呈现任何一个或多个具体的优势或解决任何一个或多个具体的问题。任何操作理论都是为了便于解释，但是所公开的系统、方法和设备不限制于这样的操作理论。

尽管为了方便呈现而对一些公开的方法的操作以特定的顺次次序进行了描述，但是应理解，这种描述方式包含了重新排列，除非下面陈述的具体的语言需要特定的次序。例如，在一些情况下，顺次描述的操作可以被重新排列或被同时地执行。此外，为了简单起见，附图可能未示出公开的系统、方法和设备可以与其他系统、方法和设备结合使用的各种方式。此外，本说明书有时使用术语“产生”和“提供”来描述公开的方法。这些术语是对执行的实际操作的高水平抽象。对应于这些术语的实际操作将依赖于特定的实施方式而改变，且可容易被本技术领域的普通技术人员识别。

在一些实施例中，值、程序或设备被称作“最低”、“最好”、“最小”或诸如此类。将意识到，这样的描述旨在指示可以在许多被使用的功能替代方案间进行选择，且这样的选择无须更好、更小或以其他方式优于其他选择。

如此处使用的，光束指的是传播的电磁辐射，波长通常在约20μm和100nm之间。在一些实施例中，波长优选的是在约400nm和2μm之间。

参照图1，处理系统100包含激光器102、104、106，它们相应地提供第一波长、第二波长和第三波长的脉冲或连续光束。在其他实施例中可以提供两个或更多个激光器，或单个激光器可以被配置以产生多波长的光学脉冲，诸如通过谐波生成或其他非线性处理，或单个激光器可以是波长可调谐的。虽然在图1的实施例中使用了三种不等的波长，但是这些波长不需要是不等的，且一个或多个激光器可以提供共同的波长，从而以所述共同的波长提供附加的功率，或者从而提供连续光功率的所选择的混合、或者不同脉冲持续时间和脉冲重复率的混合。

如图1中示出的，相叠分束器（cube beam splitter）110被定位以从激光器102、104接收束，且沿着轴线116将组合束引导至相叠分束器114。来自激光器102、104的组合束在相叠分束器114处与来自激光器106的束组合，使得全部三个束被组合，且沿着轴线116传播至衬底118。通过束成形（beam shaping）光学系统117将组合束形成为适当的束形状，诸如线束或聚焦的斑点（spot）。尽管所述束沿着共同的轴线传播，但是来自激光器102、104、106的束可以彼此移位或相对于轴线116以不同角度传播，从而通过束成形光学系统117被有区别地成形或被引导。在一些实施例中，束成形光学系统117包含被配置以在衬底118处产生均化的、多波长线束的束均化器（beam homogenizer）以及一个或多个圆柱形透镜。

图1的系统100被示出为具有相叠分束器。在一些实施例中，相叠分束器包含波长相关的电介质滤波器(wavelength dependent dielectric filter)，它根据需要传输或反射各种波长的束，以产生所选择的波长组合。还可以使用板分束器（plate beamsplitter），且针对各种束可以使用不同的入射角，且为了方便例示，图1中示出了与相叠分束器二向色（dichroic）层成45度的入射角。可以使用偏振分束器（polarizing beamsplitter）来组合不同波长或相同波长的偏振激光束，且波板（wave plate）可以被插入以在偏振分束器处建立合适的偏振状态（SOP）。

激光器102、104、106被耦合至控制系统108，控制系统108被用来选择束功率、脉冲能量、重复率以及波长组合。存储器或其他计算机可读设备124被配置以存储衬底118的曝光要求。在其他实施例中，控制器通过局域网或广域网接收扫描要求，且包含网络适配器，诸如以太网适配器。控制系统108还被耦合至机械台126，所述机械台126相对于组合光束定位和扫描衬底118。在一些实施例中，束成形光学系统和束输送光学系统的其他部分是可移动的，从而将组合束引导至合适的衬底位置。在其他实施例中，光束和衬底119二者都可以被平移或被扫描。

衬底118包含表面层120和块衬底层（bulk substrate layer）122。表面层可以是非晶硅层、铟锡氧化物层或其他层，且块衬底122可以是玻璃、硅或其他电介质、半导体或传导材料（诸如金属或塑料）。此外，控制系统108还可以被耦合至检验或测量设备，所述检验或测量设备监测处理、束功率以及其他处理参数，使得控制系统108可以报告处理参数、传达错误通知、停止处理或基于实际曝光参数来发布处理报告。

参照图2，曝光设备200包含光学扫描系统，所述光学扫描系统包含激光器204、208、212，所述激光器204、208、212相应地产生第一波长、第二波长和第三波长的光束。来自激光器204的束沿着轴线206被引导且通过束成形光学系统205被成形，以输送到衬底216。来自激光器208、212的束沿着相应的轴线210、214被引导且通过相应的束成形光学系统209、213被成形，以输送到衬底216。所述光学扫描系统被耦合至机械台218，使得衬底可以相对于轴线206、210、214连续地或步进式地移动。

如图2中示出的，衬底216被移动，使得所选择的衬底区域从来自激光器212的束开始顺次地遇到来自激光器204、208、212的束。可以独立地调整用于每个束的束参数，且所述束可以被成形以入射到不同的区域或部分重叠地入射。

可以依赖于特定的应用和衬底来选择束波长、脉冲持续时间、束形状以及其他的束特性。束聚焦也可以被调整，以确定衬底中的与位置相关的束吸收。参照图3，输入光束304通过透镜306被聚焦，以形成被引导至衬底310的会聚束（converging beam）308。光束304可以包含多个波长的光学辐射，使得不同的波长部分被有区别地吸收。针对对三种不同的束波长具有吸收系数a₁、a₂和a₃的衬底材料，衬底310中的、作为初始（表面）强度的函数的束强度相应地与exp(-a₁z)、exp(-a₂z)、exp(-a₃z)成比例。通过合适地选择波长和初始束强度，衬底310中的能量吸收可以被定制。在一些实施例中，实现了更均匀的体积加热。此外，束焦距可以被选择，使得一些或全部的波长部分在衬底310内部或在穿过衬底310的位置处聚焦。例如，一个或多个波长的束可以在前表面310A处聚焦，但是是在被设置于离开表面310B上的反射层312反射之后。因此，反射层312可以允许更均匀的束吸收以及更有效地使用原本会离开衬底310的束功率。在一些情况下，出于相同的目的，反射表面位于衬底下方。

图4中例示了用于将多个独立的束引导至衬底的替代设备。束交织器(interleaver)400包含衬底402，诸如设置有电介质涂层404、406、408的玻璃或其他透明板。在所述实施例中，电介质涂层404、408被选择以反射沿着轴线414、418传播的光束，且电介质涂层406被配置为传输沿着轴线416所接收的光束。组合束被一起传播，因为它们沿着共同的轴线被引导但是被移位。束交织器可以被配置有其他布置的反射区域和透射区域。一些或全部的波长可以是相同的或不同的，因为可以适合于特定的应用。

多波长多束处理可以被用在各种应用中。在图5示出的实施例中，衬底502在衬底区域504中被暴露至第一束。第一束可以与大的、快速的温度上升（诸如焊接或钎焊（soldering）操作所需要的）相关联。可以通过将衬底502在衬底区域506中暴露至第二束来缓和衬底区域504中与焊接操作相关联的热应力。第二束的波长可以是相同的或不同的，且具有吸收特性，从而被吸收以加热衬底502的所选择的体积。可以在暴露至第一束之前、在暴露至第一束期间或在暴露至第一束之后施加这样的第二束或“应力减轻”束。可以基于衬底属性和限定在衬底中或衬底上的任何层或特征来选择合适的波长。硅衬底在近红外中变为透射的，且在约800nm和1μm之间具有快速变化的吸收系数值，使得在所述范围内的波长可以被用来提供不同的吸收率。塑料和玻璃倾向于在较长波长处有吸收力，且波长在约1.5μm和2.5μm之间的束会是适当的。

如图3中示出的，通过包含反射层、吸收层或其他层，衬底可以被配置以适应各种处理。在一些情况下，待被处理的衬底含有可以被用作反射层或吸收层的层，且可能不需要特殊目的的层。参照图6，通过曝光至光束610，衬底602、604被定位成叠式焊接。光束610的波长可以被选择，使得光束610被传输至被设置到衬底602、604中的一个或两个的吸收层606。吸收层606的光学加热可以允许衬底602、604的焊接。在其他实施例中，衬底602、604在两侧上被照明，以提供更均匀的加热。光束610可以包含第一束部分，所述第一束部分被选择以加热衬底602、604而不焊接，第二束部分继而被施加以完成焊接。

一些处理程序要求加热至特定的温度。在一些情况下，可期望预加热一个选定的区域，从而要求用于处理的较小的温度变化。例如，第一相对长持续时间的光学脉冲可以产生温度上升，继而施加短得多的光学脉冲可以被用来实现靶温度，使得靶在所述靶温度处的时间比单独地从第一脉冲可得的时间更短。

多束处理的其他实施例包含使用第一束加热大区域上的柔性衬底，以及使用第二束来提供局部加热用于特定的处理，从而减小或消除由于局部加热造成的衬底翘曲或弯曲。在其他实施例中，衬底加热被控制，以防止不希望的半导体掺杂物的掺杂物迁移。多个束可以被用来更均匀地加热，且避免激活温度（activation temperature），在所述激活温度下掺杂物是移动的。在其他实施例中，通过第一束预加热的衬底中的温度上升在激活温度以下。将第二束以短脉冲施加至小区域允许掺杂物迁移，但仅在小区域上且持续短时间。

可以包含多束、多光谱曝光的附加的热处理包含所谓的快速热处理。可以基于脉冲持续时间、波长以及束形状的选择来选择加热速率和体积以及加热区域。例如，可以用第一（短）脉冲加热局部区域（线或斑点），且通过在第一脉冲之后且以相同的或不同的间隔施加一个或多个附加脉冲或一系列脉冲来控制冷却。可以通过在不同时间施加的多个脉冲（以及通过不同的区域、波长或持续时间）来类似地控制加热。基于吸收系数与波长的依赖关系，能量可以被沉积在各种深度。因此，在加热和冷却时段期间，可以控制热时间梯度和热空间梯度。如此处描述的基于多束、多光谱方法的热处理可以被用来激活掺杂物、改变层和衬底界面结构、增大层密度、使多个层晶化或局部晶化、退火、焊接、扩散掺杂物（诸如太阳能电池制造中的磷扩散）、钝化以及图案限定。在另一个实施例中，第一束可以被用来焊接，且第二束被施加以对焊接进行退火。

尽管热扩散速率会导致材料中加热分布图的选择复杂化，但是多光谱曝光允许更容易控制能量沉积。如图8中示意性地示出的，输入束可以含有三种波长的光谱分量，这三种波长被选择具有减小的吸收系数。尽管第一波长的功率在贴近衬底800的进入表面802处沉积且基本耗尽，但是第二波长和第三波长继续被进一步吸收到衬底800中。反射器804也可以将一些或全部的入射波长中的一部分反射回到进入表面802。

在又一个实施例中，束面积可以被改变以提供优选的能量分布。例如，如图9中示出的，一个面积902的束被输入至衬底900，且被聚焦以在深度z处具有面积904。如果衬底吸收系数是α且面积是A₀和A_z，则如果A_z/A₀=exp(-αz)，每单位体积沉积恒定的能量。通常，聚焦的束的束面积依赖于相对于束腰（beam waist）的位置而线性地或二次方地改变，且除了小的吸收系数之外，不能在任何显著的距离上建立每单位体积的恒定能量。如在此使用的，每单位体积的基本恒定的能量指的是如下的值：在0.1、0.2、0.5、1、2倍的材料吸收系数的传播长度上或在光学功率衰减到1/2、1/3、1/5或1/10的传播长度上变化小于5%、10%、20%、50%，或者变化高达100%。

在另一个实施例中，图7A中示出的，多束输送系统700包含激光器702、704、706，所述激光器702、704、706经由相应的光纤703、705、707被耦合至束均化器712。束成形光学元件716（诸如一个或多个圆柱形或球形透镜）对已均化的束进行成形，以输送至靶。所述束均化器可以是板状光导（slab light guide）或波导，诸如Farmer等人的美国专利申请公布文本20120168411中公开的，所述美国专利申请公布文本以引用的方式纳入本文。使用图7A的配置的输出束形状倾向于对于所有的输入束是相同的，但是在一些情况下，束成形光学元件716可以有区别地聚焦各种波长。

在图7B中示出的实施例中，多束输送系统750包含激光器752、754、756，所述激光器752、754、756经由相应的光纤753、755、757被耦合至相应的线束光学系统762A-762C。与激光器752、754、756中的每个相关联的线束被引导至衬底。所述束可以重叠、部分地重叠或被分开。可以基于线束光学系统（它可以对于每个激光器而不同）或所选择的光纤753、755、757来选择束尺寸。还可以通过散焦来确定束面积，且线束光学系统762A-762C可以相对于光纤753、755、757中的一个或多个偏心（decenter）。激光器752、754、756是可独立选择的，且可以是相同类型或不同类型的激光器，且产生各种波长、脉冲持续时间以及重复率的束。

尽管基于激光二极管的系统是方便的，但是可以使用各种激光源。一些实施例包含脉冲激光二极管和连续激光二极管、固态激光器、准分子激光器、二极管泵浦光纤激光器以及任何激光器的光学谐波以及其他非线性产品。在一些实施例中，未被吸收的泵浦辐射（诸如来自激光二极管的泵浦辐射）被允许连同相关联的激光束传播到靶。

已经通过参照例示的实施方案描述和例示了所公开技术的原理，应认识到，在不偏离这样的原理的前提下，可以在布置和细节中对所述例示的实施方案进行改型。来自任何实施例的技术可以与其他实施例的任何一个或多个中所描述的技术结合。应意识到，可以在单个硬件模块中实施诸如参照例示的实施例所描述的那些程序和功能，或可以提供分立的模块。为了方便例示，提供了上面特定的布置，且可以使用其他布置。我们要求保护落入这些权利要求的范围和精神内的所有发明。

Claims

1.一种曝光设备，包括：

第一光纤，被耦合以接收第一脉冲光束；

第二光纤，被耦合以接收第二脉冲光束，其中所述第一脉冲光束与第一波长相关联，且所述第二脉冲光束与第二波长相关联；

一个控制系统，被耦合以控制第一脉冲光束和第二脉冲光束，其中所述控制系统确定第一脉冲光束和第二脉冲光束的束功率、脉冲能量、重复率以及波长，以基于吸收系数与波长的依赖关系，能量被沉积在衬底的各种深度；以及

一个光学系统，被定位以接收来自所述第一光纤的所述第一脉冲光束和来自所述第二光纤的所述第二脉冲光束，并使得所述第一脉冲光束形成第一线束，使得所述第二脉冲光束形成第二线束，并且将所述第一线束和所述第二线束分别引导至所述衬底的一个表面，其中，所述衬底包括一个表面层和一个块衬底层，其中所述第一脉冲光束和所述第二脉冲光束传输经过所述表面层之后从所述块衬底层的外表面反射至所述表面层。

2.根据权利要求1所述的曝光设备，其中所述第一线束和所述第二线束分别具有长度和宽度，其中所述长度大于所述宽度，且所述第一线束和所述第二线束在所述衬底的所述表面处、在一个具有对应于所述长度中的至少一个的长度的区域中部分地重叠。

3.根据权利要求1所述的曝光设备，其中所述第一线束和所述第二线束分别具有长度和宽度，其中所述长度大于所述宽度，且所述第一线束和所述第二线束在所述表面处、在对应于至少一个宽度的方向上间隔开。

4.根据权利要求1所述的曝光设备，其中所述第一线束具有的面积大于所述第二线束的面积，且在所述表面处，所述第二线束的面积被包含在所述第一线束的面积内。

5.根据权利要求1所述的曝光设备，其中所述第一波长和所述第二波长是不同的波长，且所述第一线束和所述第二线束在所述衬底的所述表面处基本重叠。

6.根据权利要求1所述的曝光设备，其中所述第一脉冲光束具有第一脉冲持续时间和第一脉冲重复率，且所述第二脉冲光束具有第二脉冲持续时间和第二脉冲重复率，其中至少所述第一脉冲持续时间与所述第二脉冲持续时间是不同的，或所述第一脉冲重复率与所述第二脉冲重复率是不同的。

7.根据权利要求1所述的曝光设备，其中所述第一线束在所述衬底的所述表面上具有的面积大于所述第二线束在所述衬底的所述表面上的面积，且所述第一脉冲光束的波长在所述衬底中的吸收系数小于所述第二波长在所述衬底中的吸收系数。

8.根据权利要求1所述的曝光设备，其中所述第一光纤具有的纤芯直径与所述第二光纤的纤芯直径不同。

9.根据权利要求1所述的曝光设备，还包括一个扫描系统，所述扫描系统能操作以扫描所述第一和第二线束，使得所述第一线束在所述第二线束之前被扫描跨越衬底区域。

10.根据权利要求9所述的曝光设备，其中所述第一线束被配置以加热所述衬底的一个区域，之后将所述衬底的所述区域曝光至所述第二线束。

11.根据权利要求1所述的曝光设备，其中所述光学系统包含第一光学系统和第二光学系统，其中所述第一光学系统被定位以形成所述第一线束，且所述第二光学系统被定位以形成所述第二线束。

12.根据权利要求1所述的曝光设备，其中所述第一线束被配置以焊接所述衬底，且所述第二线束被配置以对已焊接的衬底进行退火。

13.一种方法，包括：

选择来自第一激光器的第一脉冲光束和来自第二激光器的第二脉冲光束，其中所述第一脉冲光束和所述第二脉冲光束的波长不同，所述第一脉冲光束和所述第二脉冲光束的特征在于它们相应的束功率、脉冲能量、重复率以及波长，以基于吸收系数与波长的依赖关系，光束能量被沉积在衬底的各种深度；

成形所述第一脉冲光束和所述第二脉冲光束；以及

将所述衬底的第一表面曝光至所选择的且被成形的第一和第二脉冲光束，其中，所述衬底包括一个表面层和一个块衬底层，其中所述衬底的被曝光的表面是所述表面层的外表面，以及所述方法还包含在被成形的第一脉冲光束和被成形的第二脉冲光束传输经过所述表面层之后将被成形的第一脉冲光束和被成形的第二脉冲光束从所述块衬底层的外表面反射至所述表面层。

14.根据权利要求13所述的方法，其中被成形的第一脉冲光束和被成形的第二脉冲光束在所述衬底的所述表面处至少部分地重叠。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述衬底具有一个厚度，且被成形的第一脉冲光束入射到所述衬底，从而在沿着所述厚度传播时基本被吸收，且还包括将被成形的第二脉冲光束从与所述衬底的所述第一表面相对的所述衬底的第二表面反射。

16.根据权利要求13所述的方法，其中被成形的第一脉冲光束被选择用于衬底的热处理，且被成形的第二脉冲光束被选择以减轻所述衬底中的应力。

17.根据权利要求13所述的方法，其中被成形的第一脉冲光束被选择以在贴近所述衬底的所述第一表面处基本被吸收。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述衬底包括定位于所述第一表面上的一个传导层，且被成形的第一脉冲光束被选择以在所述传导层中基本被吸收，且被成形的第二脉冲光束被选择以在所述衬底中被吸收。

19.根据权利要求18所述的方法，其中被成形的第一脉冲光束被选择以烧蚀所述传导层。

20.根据权利要求13所述的方法，其中所述衬底是半导体衬底，所述半导体衬底包括贴近所述第一表面的掺杂区，且被成形的第一脉冲光束被选择以将所述掺杂物扩散到所述半导体衬底中。

21.一种方法，包括：

选择来自第一激光器的第一脉冲光束和来自第二激光器的第二脉冲光束，其中所述第一脉冲光束和所述第二脉冲光束的波长不同；

成形所述第一脉冲光束和所述第二脉冲光束；以及

将一个衬底的第一表面曝光至所选择的且被成形的第一和第二脉冲光束，其中被成形的第一脉冲光束的面积大于被成形的第二脉冲光束的面积，其中，衬底包括表面层和块衬底层，所述衬底的被曝光的表面是表面层的外表面，所述方法还包括使被成形的第一和第二脉冲光束在传播通过表面层之后从块衬底层的外表面反射到所述表面层。