DE102012014920A1 - Systeme und Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten Linienbildes - Google Patents

Systeme und Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten Linienbildes Download PDF

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Serguei Anikitchev
James T. McWhirter
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Abstract

Systeme und Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten Linienbildes werden offenbart. Das Verfahren umfasst das Bilden eines Linienbildes mit einem ersten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Bilden und Scannen eines sekundären Bildes über mindestens einen Bereich des Linienbildes, um ein zeitlich gemitteltes modifiziertes Linienbild mit einem zweiten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit zu bilden, der geringer ist als der erste Betrag. Die Waferemissivität wird in Echtzeit gemessen, um die Intensität des sekundären Bildes zu steuern bzw. zu kontrollieren. Die Temperatur wird ebenfalls in Echtzeit, basierend auf der Waferemissivität und -reflektivität des sekundären Bildes gemessen, und kann verwendet werden, um die Intensität des sekundären Bildes zu kontrollieren bzw. zu steuern.

Description

  • VERWEIS AUF IN ZUSAMMENHANG STEHENDE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung ist eine continuation-in-part der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 12/925,517, eingereicht am 22. Oktober 2010, wobei die Anmeldung hier durch Bezugnahme mit einbezogen wird.
  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf die Verwendung von Linienbildern und insbesondere bezieht sie sich auf Systeme und Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten Linienbildes mit einem relativ hohen Grad an Intensitätsgleichförmigkeit.
  • HINTERGRUND-STAND DER TECHNIK
  • Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, die die Verwendung eines Linienbildes mit einer relativ gleichförmigen Intensität erfordern. Eine derartige Anwendung ist die thermische Laserverarbeitung (laser thermal processing, LTP), im Stand der Technik auch als Härten durch Laserimpulsspitzen (laser spike annealing, LSA) oder einfach „Laserhärten” bezeichnet. Das Laserhärten wird in der Halbleiterherstellung für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich zur Aktivierung von Dotiermitteln in ausgewählten Bereichen von Vorrichtungen (Strukturen), die in einem Halbleiterwafer gebildet werden, wenn aktive Mikroschaltungen, wie Transistoren, gebildet werden.
  • Eine Form von Laserhärten verwendet ein gescanntes Linienbild aus einem Lichtstrahl, um die Oberfläche des Wafers auf eine Temperatur (die „Härtungstemperatur”) für eine Dauer zu erhitzen, die lang genug ist, um die Dotiermittel in den Halbleiterstrukturen zu aktivieren (z. B. Source- und Drain-Bereichen), aber kurz genug, um eine wesentliche Dotiersubstanzdiffusion zu verhindern. Die Dauer, bei der die Waferoberfläche bei der Härtungstemperatur vorliegt, wird durch die Leistungsdichte des Linienbildes bestimmt, genauso wie die Linienbildbreite, geteilt durch die Geschwindigkeit, mit der das Linienbild gescannt wird (die „Scangeschwindigkeit”).
  • Um einen hohen Waferdurchsatz in einem kommerziellen Laserhärtungssystem zu erreichen, sollte das Linienbild so lang wie möglich sein, während ebenfalls eine hohe Energiedichte vorliegt. Ein beispielhafter Bereich für verwendbare Linienbildabmessungen beträgt 5 bis 100 mm Länge (quer zur Scanrichtung) und 25 bis 500 μm Breite (Scanrichtung). Um ein gleichförmiges Härten zu erreichen, ist es für das Intensitätsprofil entlang der Linienbildlänge notwendig, so gleichmäßig wie möglich zu sein, während die Ungleichmäßigkeiten entlang der Linienbildbreite während des Scanverfahrens herausgemittelt werden.
  • Typische Halbleiterverarbeitungsanforderungen erfordern, dass die Härtungstemperatur zwischen 1000 und 1300°C mit einer Temperaturgleichförmigkeit von +/–3°C liegt. Um diesen Grad an Temperaturgleichförmigkeit zu erreichen, muss das durch den Härtungslichtstrahl gebildete Linienbild eine relativ gleichförmige Intensität quer zur Scanrichtung aufweisen, welche in den meisten Fällen bei weniger als +/–5% Intensitätsabweichung liegt.
  • Ein CO2-Laser ist eine bevorzugte Lichtquelle für Laserhärtungsanwendungen, weil dessen Wellenlänge (nominal 10,6 μm) viel länger ist als die Größe der meisten Vorrichtungsmerkmale auf dem Wafer. Dies ist wichtig, weil die Verwendung einer Wellenlänge in der Größenordnung der Größe der Vorrichtungsmerkmale zu Musterabweichungen bei der Belichtung führen kann. Wenn somit der Wafer mit dem Licht mit 10,6 μm Wellenlänge bestrahlt wird, ist die Lichtstreuung an den Merkmalen bzw. Systemmerkmalen (features) minimal, woraus eine gleichförmigere Bestrahlung resultiert. Zusätzlich emittiert ein CO2-Laser einen Strahl mit einer relativ hohen Intensität. Jedoch ist die Kohärenzlänge für einen CO2-Laser relativ lang, typischerweise mehrere Meter. Dies macht es unmöglich, einen binären optischen Ansatz zu verwenden, um ein Linienbild mit dem erforderlichen Grad an Intensitätsgleichförmigkeit, d. h. ~10% (d. h. etwa +/–5%), basierend auf den Prinzipien der Köhlerschen Beleuchtung, zu erzeugen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Offenbarung richtet sich allgemein auf Systeme und Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten Linienbilds in einer Art und Weise, die im Wesentlichen die Verfahrenstemperaturkontrolle bzw. -steuerung am Verfahrensort für ein thermisches Härtungsverfahren auf Laserbasis beibehält. Die Systeme und Verfahren reduzieren oder eliminieren wesentlich die systematischen und stochastischen Ungleichmäßigkeiten im thermischen Profil des Linienbilds, das auf der Waferoberfläche gebildet wird, durch mindestens teilweises Kompensieren der Temperaturmessung beziehungsweise Temperaturmesstechnik für in Bezug auf Emissivitätsvariationen der Waferoberfläche während des Laserhärtens.
  • Ein Aspekt der Offenbarung ist ein optisches Linienbild-Bildungssystem für das thermische Härten eines Halbleiterwafers mit einer Oberfläche. Das System umfasst ein primäres optisches System, aufgebaut, um ein Linienbild auf der Waferoberfläche zu bilden, wobei das Linienbild eine lange Achse aufweist sowie einen ersten Betrag an Ungleichförmigkeit der Intensität entlang der langen Achse. Das System umfasst ebenfalls ein sekundäres Lasersystem, das einen sekundären Laserstrahl erzeugt, der eine sekundäre Laserstrahlwellenlänge und eine sekundäre Laserstrahlintensität aufweist. Das System umfasst weiterhin ein optisches Scansystem mit einem ersten Sichtfeld und ist aufgebaut, um den sekundären Laserstrahl aufzunehmen und hieraus ein sekundäres Bild auf der Waferoberfläche zu bilden. Das sekundäre Bild überlappt zumindest teilweise mit dem Linienbild und wird über mindestens einen Teil des Linienbilds gescannt, um ein zeitlich gemitteltes modifiziertes Linienbild mit einem zweiten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit aufzuweisen, der geringer ist als der erste Betrag. Das System umfasst ein Wärmeemissions-Detektionssystem, aufgebaut, um das Wärmeemissionslicht von der Waferoberfläche durch das optische Scansystem und über ein zweites Sichtfeld, das im Wesentlichen dasselbe wie das erste Sichtfeld des optischen Scansystems ist, zu detektieren. Das Wärmeemissions-Detektionssystem ist aufgebaut, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem detektierten Wärmeemissionslicht entspricht. Das System weist ebenfalls ein Kontrollgerät auf, das aufgebaut ist, um das elektrische Signal vom Wärmeemissions-Detektionssystem aufzunehmen und in Reaktion hierauf mindestens eines von einzustellen: die sekundäre Laserstrahlintensität und die Scangeschwindigkeit des sekundären Laserstrahls.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten modifzierten Linienbilds auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers. Das Verfahren umfasst das Bilden eines Linienbilds in der Bildebene mit einem ersten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit in Richtung einer langen Achse. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Bilden und Scannen eines sekundären Bildes in Richtung der langen Achse über mindestens einen Teil des Linienbilds, während die Emissivität von einem Teil der Waferoberfläche, die mit dem sekundären gescannten Bild in Zusammenhang steht, gemessen wird. Das Verfahren umfasst weiterhin das Einstellen mindestens eines von: der Scangeschwindigkeit und der Intensität des sekundären Bildes, basierend auf der gemessenen Emissivität, um ein modifiziertes Linienbild mit einem zweiten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit in Richtung der langen Achse zu bilden, der geringer ist als der erste Betrag.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten modifizierten Linienbilds auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers. Das Verfahren umfasst das Bilden eines Linienbildes in der Bildebene mit einem ersten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit in Richtung der langen Achse. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Bilden eines sekundären Bildes, das zumindest teilweise mit dem Linienbild überlappt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Scannen des sekundären Bildes in Richtung der langen Achse über mindestens einen Bereich des primären Bilds, während die Emissivität und die Reflektivität von einem Teil der Waferoberfläche in Zusammenhang mit dem gescannten sekundären Bild gemessen wird. Das Verfahren umfasst weiterhin das Berechnen einer Waferoberflächentemperatur, basierend auf der gemessenen Reflektivität und Emissivität. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Einstellen mindestens eines von: der Scangeschwindigkeit und der Intensität des sekundären Bildes, basierend auf der berechneten Waferoberflächentemperatur.
  • Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Offenbarung sind in der detaillierten Beschreibung, die folgt, dargestellt und werden dem Fachmann im Stand der Technik aus dieser Beschreibung teilweise ohne Weiteres ersichtlich oder werden durch Umsetzung der Offenbarung, wie hier beschrieben, einschließlich der detaillierten Beschreibung, die folgt, der Ansprüche genauso wie der beigefügten Zeichnungen, erkannt.
  • Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung Ausführungsformen der Offenbarung darstellt und eine Übersicht oder Rahmen zum Verständnis der Art und des Charakters der Offenbarung, wie diese beansprucht wird, bereitstellen soll. Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um weiteres Verständnis für die Offenbarung bereitzustellen und sind in die Beschreibung einbezogen oder Bestandteil dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung und zusammen mit der Beschreibung dienen sie zur Erläuterung der Prinzipien und Betriebsweisen der Offenbarung. Die Ansprüche sind in die detaillierte Beschreibung einbezogen und stellen einen Teil dieser dar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A ist ein allgemeines schematisches Diagramm eines beispielhaften optischen Linienbild-Bildungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung, das primäre und sekundäre Lasersysteme verwendet;
  • 1B ist ähnlich zu 1A und veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform, wobei der sekundäre Laserstrahl durch Abzweigen eines Teils des primären Laserstrahls gebildet wird;
  • 2 ist eine schematische Ansicht eines idealisierten Linienbilds;
  • 3A und 3B sind jeweils Darstellungen der idealisierten, normalisierten Intensität gegen den Abstand (mm) für das idealisierte Linienbild von 2 entlang der (Scan)-Richtung der kurzen Achse und der (quer zur Scan)-Richtung der langen Achse, mit der Quadratkurve (durchgezogene Linie) und der Gaußkurve (gepunktete Linie) und stellt Beispiele der idealisierten Intensitätsprofile dar;
  • 4 ist ähnlich zu 2, aber zeigt ein sekundäres Bild, das kleiner als das Linienbild (primäres Bild) ist, und das mit dem Linienbild überlappt, wobei das sekundäre Bild entlang der Richtung der langen Achse des primären Bilds gemäß eines Scanprofils gescannt wird;
  • 5 ist eine Intensitätskonturdarstellung aus dem Stand der Technik, erhalten durch Messen der Wärmeemission eines Substrats, bestrahlt mit einem beispielhaften Linienbild, gebildet durch ein herkömmliches Linienbild-Bildungssystem;
  • 6A und 6B sind jeweils Darstellungen der Intensität gegen den Abstand in Richtung der kurzen Achse bzw. in Richtung der langen Achse für die Intensitätskonturdarstellung von 5 aus dem Stand der Technik;
  • 7A ist eine Intensitätskonturdarstellung eines beispielhaften Linienbildes mit einem relativ hohen Grad an Intensitätsungleichförmigkeit entlang dessen Länge und zeigt ebenfalls ein beispielhaftes sekundäres Bild, das entlang der langen Linienbild-Achse gescannt wird;
  • 7B ist eine Darstellung der Intensität gegen den Abstand in Richtung der langen Achse des Linienbildes von 7A und zeigt das sekundäre Bild, das entlang der langen Linienbild-Achse gescannt wird, und die Abweichung bei der sekundären Bildintensität (gestrichelte Linie) gemäß des Scanprofils;
  • 8A ist eine Darstellung der Intensität gegen den Abstand in Richtung der langen Achse des Linienbildes, das das resultierende zeitlich gemittelte modifizierte Linienbild-Intensitätsprofil zeigt, gebildet durch Scannen des sekundären Bilds gemäß eines Scanprofils entlang der Richtung der langen Achse;
  • 8B ist eine Intensitätskonturdarstellung entsprechend dem modifizierten Linienbild von 8A und zeigt einen größeren Grad an Intensitätsgleichförmigkeit entlang der Richtung der langen Achse für das zeitlich gemittelte modifizierte Linienbild verglichen mit der Intensitätskonturdarstellung von 7A für das herkömmlich gebildete Linienbild;
  • 9 ist eine Darstellung der Intensität (Counts) gegen den Abstand (mm) in Richtung der langen Achse und veranschaulicht eine beispielhafte Verschiebung bzw. Neigung (tilt) im Intensitätsprofil entlang der langen Linienbild-Achse;
  • 10A/10B sind Darstellungen ähnlich zu 9 für ein gemessenes Wärmeemissionsbild für ein Linienbild, gebildet auf einem gemusterten Siliciumwafer und zeigt die resultierenden Hochraumfrequenzmerkmale, verursacht durch Lichtstreuung vom Wafermuster;
  • 10C ist ähnlich zu 10A und 10B und veranschaulicht, wo das Emissionsbild mit einem Tiefpassfilter gefiltert wurde, um die Hochfrequenzmodulation, verursacht durch die Lichtzerstreuung durch das Wafermuster, zu entfernen;
  • 11 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Laserhärtungssystems, das das Linienbild-Bildungssystem der vorliegenden Offenbarung umfasst, zum Bilden eines gescannten modifizierten Linienbildes mit relativ hoher Intensitätsgleichförmigkeit für das thermische Härten eines Halbleiterwafers;
  • 12 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Halbleiterwafers und veranschaulicht einen beispielhaften Waferscanpfad für das gescannte modifizierte Linienbild über der Waferoberfläche, wobei der Waferscanpfad angrenzende lineare Scanpfadabschnitte aufweist, die durch einen Schrittabstand DS getrennt sind, woraus eine gewisse Überlappung der Kanten des modifizierten Linienbildes für angrenzende lineare Scanpfadabschnitte resultiert;
  • 13A ist ein schematisches Diagramm der Linienbildintensität und entspricht den Linienbildern für herkömmliche Linienbilder (durchgezogene und gestrichelte Linien) im Zusammenhang mit angrenzenden Scanpfadabschnitten eines Waferscanpfads, wenn ein Laserhärten durchgeführt wird, und veranschaulicht, wie eine Intensitätslücke sich bilden kann, wenn die Linienbilder entlang der langen Achse nicht im Wesentlichen gleichförmig sind und wenn die angrenzenden Scanpfadabschnitte kein Linienbild, das überlappt, bereitstellen;
  • 13B ist ähnlich zu 13A und zeigt ein 50%ige Linienbildüberlappung in Richtung der langen Achse für angrenzende Scanpfadabschnitte für ein herkömmlicherweise gebildetes Linienbild;
  • 13C ist ähnlich zu 13B, aber zeigt die Intensitätsprofile und Linienbilder für ein modifiziertes Linienbild für angrenzende Scanpfadabschnitte des Waferscanpfads, wobei die Größe der Überlappung, die notwendig ist, viel kleiner ist als für das herkömmlicherweise gebildete Linienbild von 13B;
  • 14 ist ein schematisches Diagramm des optischen Linienbild-Bildungssystems, ähnlich zu demjenigen, das in 1A gezeigt ist, aber mit einem verbesserten Aufbau für das Wärmeemissions-Detektionssystem;
  • 15 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines beispielhaften optischen Kollektorsystems, das zum Messen des Betrags an Licht vom sekundären Lichtstrahl eingesetzt wird, der von der Waferoberfläche reflektiert wird, als Teil des Verfahrens zum Berechnen der lokalen Waferoberflächentemperatur in Echtzeit, und
  • 16 ist ähnlich zu 14 und veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform, die eine Vorheizlichtquelle zum Vorheizen des Wafers beim Ausführen des Laserhärtungsverfahrens der Offenbarung umfasst.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es wird nun detailliert auf Ausführungsformen der Offenbarung Bezug genommen, wobei Beispiele hiervon in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden. Wo immer möglich, werden die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen und Symbole für alle Zeichnungen verwendet, um auf dieselben oder ähnlichen Teile zu verweisen.
  • Es ist festzuhalten, dass der Begriff „Linienbild” hier verwendet wird, um im Allgemeinen eine längliche Intensitätsverteilung von Licht, gebildet durch einen Lichtstrahl bei bzw. in bzw. nahe einer Bildebene, zu bezeichnen und somit nicht notwendigerweise ein damit in Zusammenhang stehendes „Objekt” im klassischen Sinne erfordert. Beispielsweise kann das Linienbild unter Verwendung von Strahlkonditionieroptiken gebildet werden, welche bewirken, dass der zuvor erwähnte Lichtstrahl bzw. in bzw. nahe bei der Bildebene zu einem Linienfokus kommt bzw. wird.
  • Auch wird hier ein „zeitlich gemitteltes Linienbild” definiert als ein Linienbild, dessen Intensität über eine Zeitspanne gemessen und über diese Zeitspanne gemittelt wird.
  • OPTISCHES LINIENBILD-BILDUNGSSYSTEM
  • 1A ist ein allgemeines schematisches Diagramm eines beispielhaften optischen Linienbild-Bildungssystems („System”) 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Ein kartesisches Koordinatensystem ist aus Bezugsgründen gezeigt. Das System 10 umfasst ein primäres Lasersystem 20, das einen anfänglichen primären Laserstrahl 22 entlang einer optischen Achse A1, die in Z-Richtung verläuft, emittiert. Ein optisches Strahlkonditioniersystem 30 ist entlang der optischen Achse A1 stromabwärts des primären Lasersystems 20 angeordnet. Das optische Strahlkonditioniersystem 30 ist aufgebaut, um den anfänglichen primären Laserstrahl 22 aufzunehmen und hieraus einen Linienbild-Bildungsstrahl 32 (hier nachfolgend auch bezeichnet als der „primäre Lichtstrahl”) zu bilden, der ein Linienbild 36 (auch bezeichnet als das „primäre Bild”) bei bzw. in der Bildebene IP (image plane) bildet, die in der X-Y-Ebene liegt. Das primäre Lasersystem 20 und das optische Strahlkonditioniersystem 30 bilden ein Beispiel eines primären optischen Systems 21 mit einem optischen Pfad OP1.
  • 2 ist eine schematische Ansicht eines idealisierten Linienbildes 36, wie gebildet bei bzw. in der Bildebene IP. Das idealisierte Linienbild 36 weist eine Breite in Richtung der „kurzen Achse” W1X und eine Länge in Richtung der „langen Achse” L1Y auf. Das idealisierte Linienbild 36 von 2 zeigt ebenfalls (d. h. ist repräsentativ für) eine ideale Intensitätskonturdarstellung mit „flacher Oberseite” für das Linienbild 36.
  • 3A und 3B sind idealisierte normalisierte Darstellungen der Intensität gegen den Abstand (mm) für ein ideales Linienbild 36 mit einer Breite W1X ~ 0,025 mm und einer Länge L1Y ~ 10 mm. 2 kann angesehen werden als eine idealisierte Intensitätskonturdarstellung, die eine einzelne scharf definierte Intensitätskontur bei einer normalisierten Intensität von 1 aufweist.
  • Mit Bezug wieder auf 3A ist festzuhalten, dass ein glattes Profil mit einem einzelnen Maximum entlang der kurzen Achse (z. B. eine Gauß- oder nahezu Gaußkurve), wie durch die Kurve mit gestrichelter Linie gezeigt, ebenfalls ein geeignetes Intensitätsprofil in Richtung der kurzen. Achse für ein ideales Bild 36 darstellt.
  • Wieder mit Bezug auf 1A kann das optische Strahlkonditioniersystem 30 Linsen, Spiegel, Aperturen bzw. Blenden, Filter, aktive optische Elemente (z. B. variable Dämpfer bzw. Abschwächer etc.) und Kombinationen hiervon umfassen. Beispielhafte optische Strahlkonditioniersysteme 30 sind in den US-Patenten Nr. 7,514,305 , 7,494,942 , 7,399,945 und 6,366,308 und der US-Patentanmeldung Nr. 12/800,203 offenbart, die sämtlich hier durch Bezugnahme einbezogen werden.
  • In einem Beispiel wird ein planares Werkstück 40 mit einer Oberfläche 44 bei bzw. nahe der Bildebene IP so angeordnet, dass die Werkstückoberfläche im Wesentlichen in der Bildebene liegt. In einem Beispiel umfasst das Werkstück 40 einen Halbleiterwafer. Bei der nachfolgenden Diskussion wird das Werkstück 40 ebenfalls als Wafer 40 bzeichnet, abhängig vom Kontext der Diskussion.
  • Die Beschreibung des Systems 10 beschreibt bis jetzt ein herkömmliches optisches Linienbild-Bildungssystem. Mit Bezug auf 1A umfasst das System 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung jedoch weiter auch ein sekundäres Lasersystem 50, das einen anfänglichen sekundären Laserstrahl 52 entlang einer optischen Achse A2 emittiert, die auch in der Z-Richtung verläuft und somit parallel zur Achse A1 ist. Das System 10 umfasst ebenfalls ein optisches Scansystem 60, angeordnet entlang der optischen Achse A2 und stromabwärts des sekundären Lasersystems 50. In einer beispielhaften Ausführungsform ist ein variabler Dämpfer 56 zwischen dem sekundären Lasersystem 50 und dem optischen Scansystem 60 angeordnet. Das sekundäre Lasersystem 50 und das optische Scansystem 60 definieren ein sekundäres optisches System 51, das einen sekundären optischen Pfad OP2 aufweist.
  • Das System 10 umfasst weiterhin ein Kontrollgerät 70, funktionsfähig verbunden mit dem sekundären Lasersystem 50, dem optionalen variablen Dämpfer bzw. Abschwächer 56 und dem optischen Scansystem 60 und ist aufgebaut, um den Betrieb dieser Systeme (und gegebenenfalls des Dämpfers bzw. Abschwächer 56) als Teil des Systems 10 über elektrische Kontrollsignale S50, S56 (optional) und S60, wie nachfolgend beschrieben, zu koordinieren.
  • Das optische Scansystem 60 ist aufgebaut, um den anfänglichen sekundären Laserstrahl 52 aufzunehmen und hieraus einen Scanlaserstrahl 62 zu bilden (auch bezeichnet als „sekundärer Lichtstrahl”), der ein sekundäres Bild 66 bei bzw. in bzw. nahe der Bildebene IP bildet. Mit Bezug auf 4 ist das optische Scansystem 60 aufgebaut, um das sekundäre Bild 66 zu scannen, basierend auf einem Scanprofil über mindestens einen Bereich des Linienbildes 36. Das Scanprofil scannt das primäre Bild in Richtung der langen Achse (d. h. der Y-Richtung), wie veranschaulicht durch die Pfeile 68 in Y-Richtung. Das sekundäre Bild 66 ist im Allgemeinen kleiner als das primäre Bild 36 (d. h. es weist eine kleinere Fläche auf) und überlappt zumindest teilweise mit dem primären Bild 36, wenn das sekundäre Bild stationär ist.
  • In dem in 4 veranschaulichten Beispiel überlappt das sekundäre Bild 66 vollständig mit dem Linienbild 36, d. h. das sekundäre Bild liegt innerhalb des Linienbildes. Ein „teilweise überlappendes” sekundäres Bild würde sich über den Rand bzw. die Grenze des Linienbildes 36 hinaus erstrecken. Somit „überlappt” das sekundäre Bild 66 „zumindest teilweise” mit dem Linienbild 36, wobei dies in einigen Fällen bedeutet, dass das sekundäre Bild mit dem Linienbild vollständig überlappt, wie in 4 gezeigt. Folglich, wenn der Begriff „vollständige Überlappung” des sekundären und Linienbildes verstanden wird und hier verwendet wird, bedeutet dies nicht, dass das sekundäre Bild das Linienbild vollständig bedeckt. In einigen Fällen überlappt das sekundäre Bild 66 vollständig mit dem Linienbild 36 und liegt gut innerhalb des Linienbildes 36, d. h. das sekundäre Bild hat eine Breite W2X, die wesentlich kleiner ist als die Breite W1X der kurzen Linienbild-Achse. In einem Beispiel werden die Abmessungen des Linienbildes 36 und des sekundären Bilds 66 durch einen ausgewählten Intensitätswert (d. h. einen Intensitätsgrenzwert) definiert.
  • Das Ziel des Scannens des sekundären Bildes 66 relativ zum primären Bild 36, basierend auf einem Scanprofil, wird nachfolgend in größeren Einzelheiten beschrieben. Das sekundäre Bild 66 kann irgendeines einer Vielzahl von allgemeinen Formen darstellen, wie eine Linie, rund, oval, rechteckig, quadratisch, etc., das die Funktion des Bildens eines modifizierten Linienbildes 36', wie nachfolgend beschrieben, erreicht.
  • 1B ist ähnlich zu 1A und veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform des Systems 10, wo der anfängliche sekundäre Laserstrahl 52 durch Abzweigen eines Teils des anfänglichen primären (bzw. primären Anfangs-)Laserstrahls 22 gebildet wird. In einem Beispiel wird dies durch Anordnen eines Strahlteilers (beamsplitter) BS entlang der Achse A1 erreicht, um einen Teil 22' des anfänglichen primären Laserstrahls 22 abzuzweigen. Ein Faltspiegel (fold mirror) FM wird gegebenenfalls verwendet, um den Teil 22' des Laserstrahls entlang der Achse A2 zu führen, so dass dieser Teil des Laserstrahls als der anfängliche sekundäre Laserstrahl 52 dienen kann. Der Strahlteiler BS und der Faltspiegel FM sind ein Beispiel eines optischen Strahlteilersystems 74, das einen Teil 22' des anfänglichen primären Laserstrahls 22 lenkt bzw. richtet bzw. führt, um den anfänglichen sekundären Laserstrahl 52 zu bilden. Andere Variationen des optischen Strahlteilersystems 74 sind hier beabsichtigt, einschließlich des Strahlteilers BS, der durch einen kleinen Spiegel (nicht gezeigt) ersetzt ist, der einen kleinen Teil des anfänglichen primären Laserstrahls 22 zum Faltspiegel FM ablenkt. In der Ausführungsform von 1B umfasst das System 10 nach wie vor zwei optische Pfade OP1 und OP2 und das sekundäre optische System 51 umfasst eher das primäre Lasersystem 20 als das sekundäre Lasersystem 50.
  • In einem Beispiel wird der Teil 22' des Laserstrahls durch ein optionales optisches Strahlkonditioniersystem 30' verarbeitet, das aufgebaut ist, um einen konditionierten sekundären Lichtstrahl 52 zu bilden, d. h. einer mit einer gleichförmigeren Intensität über den Querschnitt als der Teil 22' des Laserstrahls. Das optische Strahlkonditioniersystem 30' ist ähnlich zum optischen Strahlkonditioniersystem 30, da es Linsen, Spiegel, Aperturen bzw. Blenden, Filter, aktive optische Elemente (z. B. variable Dämpfer etc.) und Kombinationen hiervon aufweisen kann, um einen geeigneten Lichtstrahl 52 zur Verwendung durch das optische Scansystem 60 zu bilden, um einen geeigneten sekundären Lichtstrahl 62 zu bilden. In einem Beispiel ist das Kontrollgerät 70 mit dem optischen Strahlkonditioniersystem 30' elektrisch verbunden, um irgendeine aktive optische Komponente darin über ein Kontrollsignal S30' zu kontrollieren bzw. zu steuern.
  • LINIENBILD-INTENSITÄTSGLEICHFÖRMIGKEIT
  • 5 ist eine Intensitätskonturdarstellung aus dem Stand der Technik, erhalten durch Messen der Wärmeemission eines Halbleiterwafers, bestrahlt mit einem beispielhaften Linienbild 36, gebildet durch ein herkömmliches Linienbild-Bildungssystem. Die Intensitätskonturen basieren auf einer normalisierten Intensität. Die Richtung der kurzen Achse ist gedehnt, um die Intensitätsvariationen in Richtung der kurzen Achse hervorzuheben.
  • 6A und 6B sind Darstellungen der Intensität gegen den Abstand jeweils in Richtung der kurzen Achse und in Richtung der langen Achse für die Intensitätskonturdarstellung des Linienbildes 36 von 5.
  • Mit Bezug auf 5 und die 6A und 6B zeigt das Intensitätsprofil der langen Achse eine etwa 20%ige Variation in der Intensität in dem durch die parallelen gestrichelten Linien von 6B angegebenen Bereich. Das Linienbild-Intensitätsprofil in Richtung der langen Achse umfasst Intensitätsvariationen, die auf eine Anzahl von verschiedenen Faktoren zurückgeführt werden können, wie Brechung, optische Abweichungsfehler, optische Fehlausrichtungen oder eine Kombination hiervon. Dynamische Abbildungsfehler und/oder Fehlausrichtungen verursachen typischerweise Intensitätsungleichförmigkeiten in Form von zeitlich variierenden Verschiebungen bzw. Neigungen (tilt) entlang der langen Achse. Dieses Phänomen wird manchmal als „Strahlwobbel” bezeichnet. Das Intensitätsprofil des Linienbildes 36 kann auch eine statische Verschiebung aufgrund beispielsweise von Effekten durch Restwärme oder einer statischen Fehlausrichtung aufweisen.
  • Wesentliche Intensitätsungleichförmigkeiten entlang der langen Achse (z. B. 20%) sind für bestimmte Anwendungen, wie Laserhärten, nicht akzeptabel, wobei ein hohes Maß an Temperaturgleichförmigkeit auf einem Wafer während des Härtungsverfahrens erforderlich ist.
  • 7A ist eine Intensitätskonturdarstellung eines beispielhaften Linienbildes 36 mit einem relativ hohen Grad an Intensitätsungleichförmigkeit entlang der langen Achse und zeigt ebenfalls ein beispielhaftes sekundäres Bild 66, das entlang der langen Linienbild-Achse gescannt wird. 7B ist eine Darstellung der Intensität gegen den Abstand in Richtung der langen Achse des Linienbildes 36 von 7A und zeigt das sekundäre Bild, das entlang der langen Linienbildachse gescannt wird, wie angegeben durch die Pfeile 68 und die Variation in der sekundären Bildintensität (gestrichelte Linie 69) entlang des Scanprofils.
  • Das System 10 ist aufgebaut, um die Intensitätsgleichförmigkeit des Linienbildes 36, nur gebildet durch das primäre Lasersystem 10 und das optische Strahlkonditioniersystem 30, in dem zusätzliche (sekundäre) Intensität über das sekundäre Bild 66 zur Verfügung gestellt wird, wo die Linienbildintensität gering ist. Dies füllt effektiv das ansonsten nicht gleichförmige Intensitätsprofil des Linienbildes 36, um ein modifiziertes Linienbild 36' zu bilden, das eine zeitlich gemittelte Kombination des primären Bilds 36 und eines selektiv gescannten sekundären Bildes 66 darstellt.
  • 8A ist eine Darstellung der Intensität gegen den Abstand in Richtung der langen Achse des modifizierten Linienbildes 36' und zeigt das resultierende, zeitlich gemittelte modifizierte Linienbild-Intensitätsprofil, gebildet durch Scannen des sekundären Bilds 66 gemäß eines Scanprofils entlang der Richtung der langen Achse. Das resultierende modifizierte Linienbild 36' weist ein zeitlich gemitteltes Intensitätsprofil auf, das näher am idealen Intensitätsprofil „mit flacher Oberseite” liegt, das in den 2, 3A und 3B gezeigt ist.
  • 8B ist eine Intensitätskonturdarstellung entsprechend dem modifizierten Linienbild 36' von 8A. Die Intensitätskonturdarstellung von 8B weist einen größeren Grad an Intensitätsgleichförmigkeit in Richtung der langen Achse auf, verglichen mit der Intensitätskonturdarstellung von 7A.
  • Das modifizierte Linienbild 36' ist zeitlich gemittelt, um das erforderliche Niveau an Intensitätsgleichförmigkeit, z. B. +/–5% oder besser, zu erreichen. Die zeitliche Mittelung kann über einen einzelnen Scandurchgang oder vielfache Scandurchgänge des sekundären Bilds 66 über mindestens einen Bereich des primären Bilds 36 oder über einen einzelnen Scandurchgang über die Länge des primären Bilds oder über vielfache Durchgänge in derselben Richtung oder vielfache Durchgänge vor und zurück (d. h. in entgegengesetzte Richtungen) über das primäre Bild durchgeführt werden.
  • Wo das System 10 für ein Laserhärten verwendet wird, kann das primäre Lasersystem 20 einen Hochleistungs-CO2-Laser aufweisen und das sekundäre Lasersystem 50 kann einen CO2-Laser geringer Leistung umfassen. Oder, wie oben in Zusammenhang mit 1B erläutert, kann ein einzelner Hochleistungs-CO2-Laser verwendet werden, um sowohl den primären als auch sekundären Lichtstrahl 32 und 62 zu bilden.
  • In einem Beispiel wird das sekundäre Bild 66 entlang der langen Achse des primären Bilds 36 über den Betrieb des optischen Scansystem 60 gescannt, wobei die Scanzeit ts des gescannten sekundären Bilds 66 etwa gleich oder kürzer als die Verweilzeit td des primären Bilds 36 ist. Hier ist die Scanzeit ts die Zeit, die benötigt wird, um das sekundäre Bild 66 über den Scanpfad zu scannen, und die Verweilzeit td ist die Dauer der Zeit, die das Linienbild 36 bei einer vorgegebenen Position (Punkt) bei der Bildebene IP oder an einem Punkt auf der Werkstückoberfläche 44 verbleibt, wenn ein Werkstück 40 in der Bildebene angeordnet ist.
  • Im Falle, wo das Linienbild 36 relativ zu einer festen Bildebene IP oder relativ zu einem Werkstück, angeordnet in der Bildebene (z. B. wird das Werkstück relativ zum Linienbild bewegt), gescannt wird, dann ist die Verweilzeit td die Dauer der Zeit, die das Linienbild einen vorgegebenen Punkt in der Bildebene oder auf dem Werkstück bedeckt.
  • Unter Verwendung der obigen Systeme und Verfahren kann ein modifiziertes Linienbild 36' einen Betrag an zeitlich gemittelter Intensitätsungleichförmigkeit aufweisen, der geringer ist als der Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit im Linienbild 36. Dies kann erreicht werden durch: i) Aufrechthalten des sekundären Bilds 66 und bei einer im Wesentlichen konstanten Energie und Einstellen (d. h. Beschleunigen und/oder Verlangsamen) des Scannens des sekundären Bilds, ii) selektiv Ändern der Energie des sekundären Bilds und Scannen dieses mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit oder iii) durch eine Kombination der Verfahren i) und ii).
  • Wo die Höhe der Intensität des sekundären Bilds 66 in einer ausgewählten Art und Weise variiert werden muss, kann ein einstellbarer Dämpfer bzw. Abschwächer 56 verwendet und durch ein Kontrollgerät bzw. Steuergerät 70 über ein Kontrollsignal bzw. Steuersignal S56 kontrolliert bzw. gesteuert werden. Alternativ oder in Kombination hiermit kann das Kontrollgerät bzw. Steuergerät 70 das sekundäre Lasersystem 50 unter Verwendung des Kontrollsignals bzw. Steuersignales S50 modulieren.
  • In einem Beispiel kann das Scanprofil so konfiguriert werden, dass das sekundäre Bild 66 nur über ausgewählte Bereiche des Linienbilds 36 gescannt wird, d. h. nur jene Bereiche, wo zusätzliche Intensität benötigt wird. Dies kann erreicht werden, indem das sekundäre Bild 66 mit im Wesentlichen „Null-Intensität” für ausgewählte Bereiche des Scanprofils, wo keine zusätzliche Intensität zum primären Bild zuaddiert werden muß, vorliegt.
  • ENERGIEANFORDERUNGEN FÜR DAS LASERHÄRTEN
  • Typische Intensitätsvariationen in einem herkömmlichen Linienbild für Laserhärtungsanwendungen liegen in der Regel zwischen 10 bis 20% (d. h. +/–5% bis +/–10%). Die Verarbeitungstemperaturvariationen aufgrund der Variationen bei der Energiedichte im Linienbild werden durch einen Energiedichtevariationsparameter μ(y), worin y das Maß in Richtung der langen Achse des Linienbildes 36 darstellt, berücksichtigt. Ein typischer Wert für μ(y) bei einer Härtungstemperatur von etwa 1300°C beträgt etwa 1 bis 2%. Typische Abmessungen für das primäre Bild 36 sind eine Länge L1Y = 10 mm und eine Breite W1X = 0,1 mm, während eine typische Energie (power) P des primären Laserstrahls 22 bis 500 W beträgt. Somit beträgt eine beispielhafte Energiedichte oder Intensität I1 (Energie P1 pro Fläche A1) in Zusammenhang mit dem primären Bild 36: I1 = P1/A1 = P/(L1Y·W1X) = (500 W)/([10 mm]·[0,1 mm]) = 500 W/mm2.
  • Die Energiedichte wird angegeben durch E = I1·td, worin td die Verweilzeit für den primären Lichtstrahl darstellt. Die Variation der Energiedichte beträgt dann: ΔE = μ·I1·td,
  • Das sekundäre Lasersystem 50 muss das sekundäre Bild 66 mit einer Energiedichte E bereitstellen, die ausreicht, um die Variation der Energiedichte ΔE im primären Bild 36 zu kompensieren.
  • In einem Beispiel ist die Breite W2X des sekundären Bilds 66 im Wesentlichen dieselbe, wie die Breite W1X des primären Bilds 36, d. h. W1X ~ W2X. In diesem Beispiel weist das sekundäre Bild 66 eine Fläche A2 = W2X·W2Y = W1X·W2Y auf. Auch in einem Beispiel wird das sekundäre Bild 66 über das primäre Bild 36 in einer Scanzeit ts gescannt, die einen Bruchteil der Verweilzeit td für den primären Lichtstrahl darstellt, so dass ts = ν·td, worin 0 < ν < 1 ist.
  • Die Energie P2, die durch das sekundäre Lasersystem 50 bereitgestellt werden muss, wird durch die Gleichung abgeschätzt: Max{(μ)}·I1·td = (P2·ts)/(W1X·W2Y)
  • Durch Umstellen unter Verwendung von I1 = P1/(W1X·L1Y), kann P2 ausgedrückt werden als: P2 = P1{W2Y/L1Y}·{(Max(μ))/ν}
  • Unter Verwendung von P1 = 500 W, max(μ) = 0,02, ν = 0,1, W2Y = 0,1 mm, L1Y = 10 mm, beträgt die sekundäre Energie P2 ~ 1 W. Unter Verwendung einer komfortablen Sicherheitsmarge von 10x ergibt sich P2 ~ 10 W. Dieser Wert für die sekundäre Energie wird ohne Weiteres bereitgestellt durch eine Anzahl von kommerziell erhältlichen CO2-Lasern und kann ebenfalls erhalten werden durch Umlenken eines Teils eines Hochleistungs-CO2-Lichtstrahls.
  • SEKUNDÄRES BILDSCANNEN UND KONTROLLE
  • Für ein Scannen des sekundären Bilds 66 mit konstanter Geschwindigkeit über mindestens einen Bereich des primären Bilds 36 mit einer Scangeschwindigkeit V in Richtung der langen Achse (d. h. Y-Richtung) wird die Energie des sekundären Bilds 66 als eine Funktion von y angegeben durch: νP2(y) = P1·μ(y)·[W1X/W1Y], wobei die y-Position des Zentrums (z. B. Flächenmittelpunkt) des sekundären Bilds 66 bei einer vorgegebenen Scanzeit ts angegeben wird durch y = V·ts.
  • Zur Modulation der Verweilzeit td geht ν von einer Konstante zu einer Funktion des Abstands entlang des primären Bilds über, d. h. ν → ν(y).
  • Wie oben beschrieben, können statische und dynamische Linienbildungleichförmigkeiten auftreten. Die statischen Ungleichförmigkeiten können durch Strahlmodulation, Restwärme, etc. verursacht werden, während die dynamischen Ungleichförmigkeiten (sog. Strahlwobbel) verursacht werden können durch Variationen des Brechungsindex in einem Strahlpfad und Vibrationen der Optik. Die Frequenzen der dynamischen Variationen in der Linienbildgleichförmigkeit übersteigen typischerweise 100 Hz nicht.
  • Ein Verfahren zur Kompensierung von statischen Ungleichförmigkeiten in einem primären Bild 36 umfasst das Scannen des primären Bilds über einen Satz von einen oder mehreren Test(Blanket)-Wafern. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Messen der Wärmeemission (Emissivität) von jedem Wafer, um ein Maß der Variation der Intensität des primären Bilds 36 in Richtung der langen Achse zu erhalten. Hier wird angenommen, dass die Emission vom Wafer proportional zur Intensität des primären Bilds 36 ist. Noch genauer ist die Wafertemperatur proportional zur Intensität, wobei die Emission vom erhitzten Wafer mit der Temperatur durch die Planck-Gleichung in Zusammenhang steht. Diese Annahme ist im Allgemeinen für Intensitätsmessungen, die hier beabsichtigt sind, geeignet.
  • Die statistische Analyse (d. h. das Mitteln) der Wafermessungen kann verwendet werden, um ein repräsentatives primäres Bild 36R (d. h. repräsentatives Intensitätsprofil) für das primäre Bild 36 zu bestimmen, das an sich verwendet werden kann, um das Scanprofil für das sekundäre Bild 66 zu definieren, das im Wesentlichen die statischen Ungleichförmigkeiten im repräsentativen primären Bild 36R kompensiert. Das resultierende repräsentative primäre Bild 36R kann im Speicher (z. B. im Kontrollgerät 70) gespeichert werden und kann für einen temperaturbasierten Regelkreis verwendet werden, der beim Scannen der Produktwafer eingesetzt wird.
  • Um ein Abdriften bei den Betriebsparametern des Systems 10 zu berücksichtigen, wie ein Altern des Lasers im primären Lasersystem 10 und der Komponenten im optischen Strahlkonditioniersystem 20, kann das repräsentative primäre Bild 36R periodisch aktualisiert werden, z. B. durch Durchführen von mehr Waferbelichtungen und Messungen unter Verwendung des primären Bilds 36. Das repräsentative primäre Bild 36R kann ebenfalls periodisch aktualisiert werden, wenn notwendig, im Hinblick auf bestimmte Ereignisse, wie nach den Hauptüberholungsprozeduren unter Einbeziehung von System 10, wie der optischen Wiederausrichtung, Ersatz von optischen Komponenten, Instandhaltung bzw. Wartung oder Ersatz von Lasern etc.
  • Um die zeitlich variierenden Intensitätsungleichförmigkeiten im Linienbild 36 zu kompensieren, kann das Scanprofil für das sekundäre Bild 66 unter Verwendung eines Realzeit-Feedbacksystems kontrolliert bzw. gesteuert werden. Wieder mit Bezug auf 1A umfasst das System 10 in einem Beispiel ein Wärmeemissions-Detektionssystem 80 (z. B. eine CMOS-Bildkamera oder einen CCD-Array), das dazu in der Lage ist, Wärmeemissionen bei Temperaturen von etwa 1300°C festzustellen, um ein Emissionsbild (Emissionsprofil) entlang der langen Achse aufzunehmen. Das Wärmeemissions-Detektionssystem 80 ist angeordnet, um das primäre Bild 36 zu sehen und ein Emissionsbild hiervon aufzunehmen und ein elektrisches Signal S80, das für das aufgenommene Emissionsbild repräsentativ ist, zu erzeugen. Das elektrische Signal S80 wird dem Kontrollgerät 70 bereitgestellt, das in einer beispielhaften Ausführungsform ausgestaltet ist, um die Emissionsbilder, verkörpert im elektrischen Signal S80, zu speichern und zu verarbeiten. In einem Beispiel bildet das Wärmeemissions-Detektionssystem 80 mit einer Geschwindigkeit von 200 Einzelbildern pro Sekunde oder größer ab, um eine ausreichende Probenfrequenz für Intensitätsvariationen bereitzustellen, die im primären Bild 36 auftreten.
  • Das Kontrollgerät 70 verarbeitet die elektrischen Signale S80 und führt eine Strahlprofilanalyse durch (z. B. statistisches Mitteln der Emissionsbilder und Umwandlung der gemessenen Emission zur Intensität), um ein repräsentatives primäres Bild 36R zu bilden. Die Realzeitkompensation des repräsentativen primären Bilds 36R wird dann durch Berechnen eines sekundären Bildscanprofils, basierend auf dem repräsentativen primären Bild 36R erreicht. Das Kontrollgerät 70 liefert dann das Kontrollsignal S50 zum sekundären Lasersystem und das Kontrollsignal S60 an das optische Scansystem 60, um das sekundäre Bildscannen gemäß des berechneten sekundären Bildscanprofils durchzuführen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Kontrollgerät 70 ein Computer oder umfasst einen Computer, wie einen Personal Computer oder eine Workstation oder ein unabhängiges Kontrollsystem, bzw. Steuersystem unter Verwendung irgendeiner Kombination von programmierbaren logischen Vorrichtungen, wie irgendeiner einer Anzahl von Mikroprozessortypen, zentraler Verarbeitungseinheiten (CPUs), Fließkomma-Logikgatteranordnungen (floating point gate arrays, FPGAs) oder anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (application specific integrated circuits, ASICs). Zusätzlich zu einem oder mehreren derartiger programmierbarer logischer Vorrichtungen kann das Kontrollgerät 70 auch eine Busarchitektur umfassen, um den Prozessor mit einer Speichervorrichtung zu verbinden, wie einem Harddisk-Laufwerk und geeigneten Eingabe- und Ausgabevorrichtungen (z. B. jeweils mit einer Tastatur und einer Anzeige).
  • In einem Beispiel kann das FPGA aufgebaut sein, um eine Emissionsbildanalyse sowie eine Realzeitkontrolleinheit mit geteiltem Speicher und direktem Speicherzugriff(direct memory access, DMA)-Datentransfer für den geteilten Speicher durchzuführen.
  • In einer Modifikation dieser Ausführungsform kann das Kontrollgerät bzw. Steuergerät 70 eine verteilte Logikschaltung mit einem Bildbeschaffungs- bzw. Erfassungs- und Verarbeitungs-Subsystem, enthaltend Bilderfassungs-Hardware, und unter Verwendung einer programmierbaren Logikvorrichtung (z. B. ein FPGA) zur Kontrolle und Verarbeitung der Wärmebilddaten verwenden. In einem Beispiel kommuniziert dieses Subsystem mit einem Realzeitkontroll-Subsystem, das einen Mikroprozessor und in Zusammenhang stehende Peripherien verwenden kann, unter Einsatz eines Realzeitbetriebssystems. Das Realzeitkontroll-Subsystem kann verwendet werden, um zwischen anderen Systemkontrollgeräten zu kommunizieren, genauso wie zur Durchführung von Kommando- und Kontrollfunktionen im Hinblick auf die Bildverarbeitung und Kontrolle des sekundären Bilds. Die Kommunikation zwischen den Subsystemen kann durch irgendeine Kombination von: einem Kommunikations-Interface (z. B. Ethernet, RS422), einem geteilten Logikbus und einem geteilten Speicherbus erfolgen.
  • Dynamische Instabilitäten der Intensität des primären Bilds 36 nehmen häufig die Form einer linearen Intensitätsverschiebung an, wie in 9 gezeigt, welche die Intensität (Counts) gegen den Abstand in Richtung der langen Achse (mm) aufträgt. Die Verschiebung bzw. Neigung des Intensitätsprofils ist durch die gepunktete Linie 88 gezeigt. Die Verschiebung bzw. Neigung des Intensitätsprofils ändert sich typischerweise im Lauf der Zeit, in der Regel mit einer Frequenz von etwa 100 Hz oder weniger. Die zufällige Art bestimmter Typen dynamischer Intensitätsvariationen, wie die zuvor erwähnte Verschiebung bzw. Neigung, verhindert die Vorabmessung dieser, um dann zu versuchen, diese unter Verwendung des sekundären Bilds 66 zu kompensieren.
  • Die Emissionsbilder können sehr komplex sein, wenn auf einem gemusterten Wafer gemessen wird. Die 10A und 10B sind repräsentative Darstellungen ähnlich zu 9 für das gemessene Emissionsbild des Linienbildes 36, gebildet auf einem gemusterten Siliciumwafer. Jede Darstellung umfasst einen Bereich 90, wo die Emissionsintensität mit einer relativ hohen Raumfrequenz moduliert wird, aufgrund des Wafermusters, gebildet durch verschiedene Vorrichtungsstrukturen (Linien, Formen, Bohrungen bzw. Lücken, Kerben bzw. Spalten, Ausrichtungsmarkierungen etc.), die gebildet werden, wenn der Wafer verarbeitet wird, um Halbleiterchips (d. h. integrierte Schaltungen) zu bilden.
  • Somit werden in einem Beispiel die Emissionsbilder vom Wärmeemissions-Detektionssystem 80, wie verkörpert in den Signalen S80, tiefpassgefiltert und dann in einer Art und Weise verarbeitet, die einen Vergleich mit dem statischen repräsentativen primären Bild 36R erlaubt. Die geeignete Einstellung wird dann für das Scanprofil für das sekundäre Bild 66 durchgeführt. 10C ist ähnlich zu 10B, aber wo das Emissionsbild (Signal S80) mit dem Tiefpassfilter gefiltert wurde, um die Hochfrequenzmodulation, verursacht durch das Wafermuster, zu entfernen.
  • Für Veränderungen des primären Bilds 36, die bei einer vorgegebenen Frequenz f (z. B. 100 Hz) auftreten, muss die Emissionsbilderfassüng und darauffolgende Sekundärbildscan-Profilberechnung mit einer Frequenz von etwa 2 f (z. B. 200 Hz) auftreten.
  • LASERHÄRTUNGSSYSTEM
  • Ein Laserhärten bei der Halbleiterverarbeitung wird typischerweise auf gemusterten Wafern durchgeführt. Die Absorption auf gemusterten Wafern variiert mit den Musterdimensionen, der Musterdichte und der Laserwellenlänge. Es wurde gezeigt, dass das Laserhärten mit einer Wellenlänge, die viel länger ist als die Musterdimensionen, die Streuung bzw. die Scattering reduziert und somit die Waferabsorption verstärkt.
  • 11 ist ein schematisches Diagramm eines Laserhärtungssystems 100, das das Linienbild-Bildungssystem 10 der vorliegenden Offenbarung umfasst. Ein beispielhaftes Laserhärtungssystem 100, für das das optische Linienbild-Bildungssystem 10 zur Verwendung geeignet ist, ist beispielsweise beschrieben in den US-Patenten Nr. 7,612,372 , 7,154,066 und 6,747,245 , wobei die Patente hier durch Bezugnahme einbezogen sind.
  • Das System 10 ist gezeigt und erzeugt den primären Lichtstrahl 32 und den sekundären Scanlichtstrahl 62, um das modifizierte Linienbild 36' zu bilden. Der primäre und sekundäre Lichtstrahl 32 und 62 haben eine Wellenlänge (z. B. nominal 10,6 μm von entweder demselben oder jeweiligen CO2-Lasern), der/die dazu in der Lage ist/sind, den Wafer 40 unter ausgewählten Bedingungen zu erhitzen. Derartige Bedingungen umfassen beispielsweise Erhitzen des Wafers 40 oder Bestrahlen des Wafers mit einer Strahlung aus einer Vorheizlichtquelle (nicht gezeigt), wobei die Strahlung eine Bandlückenenergie größer als die Halbleiterbandlückenenergie des Wafers aufweist, wodurch bewirkt wird, dass der Wafer die primären und sekundären Lichtstrahlen 32 und 62 in einem Ausmaß absorbiert, das ausreicht, den Wafer auf Härtungstemperaturen zu erhitzen.
  • Ein Beispiel der Bestrahlung des Wafers mit einer dritten (Vorheiz-)Lichtquelle, um den Wafer mehr CO2-Laserwellenlängen absorbieren zu lassen, ist nachfolgend in Zusammenhang mit 16 beschrieben und ist auch in den US-Patenten 7,098,155 , 7,148,159 und 7,482,254 beschrieben, von denen sämtliche durch Bezugnahme hier einbezogen sind. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen der primäre und sekundäre Lichtstrahl 32 und 61 dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Wellenlänge auf.
  • Der Wafer 40 wird von einer Spannvorrichtung 110 mit einer oberen Oberfläche 112 getragen bzw. gehalten bzw. gestützt. In einem Beispiel ist die Spannvorrichtung 110 aufgebaut, um den Wafer 40 zu erhitzen. Die Spannvorrichtung 110 ihrerseits wird von einer Bühne 120 getragen, die ihrerseits von einer Platte 130 getragen wird. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Spannvorrichtung 110 in die Bühne 120 einbezogen. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist die Bühne 120 bewegbar, einschließlich verschiebbar und drehbar.
  • Der Wafer 40 ist beispielhaft mit Halbleiterstrukturen in Form von Source- und Drain-Bereichen 150S und 150D, gebildet bei oder nahe der Waferoberfläche 44 als Teil einer Schaltung (z. B. Transistor) 156 gezeigt. Es ist festzuhalten, dass die relative Größe der Source- und Drain-Bereiche 150S und 150D in der Schaltung 156, verglichen mit den Dimensionen des Wafers 40, in 11 aus Gründen der Veranschaulichung stark übertrieben sind. In der Praxis sind die Source- und Drain-Bereiche 150S und 150D sehr schmal, haben eine Tiefe in der Waferoberfläche 44 von etwa 1 μm oder weniger. Die Source- und Drain-Bereiche 150S und 150D bilden das oben erwähnte Wafermuster, das eine Hochfrequenzmodulation bewirken kann, wenn ein Emissionsbild des primären Bilds 36 aufgenommen wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das System 100 weiterhin ein Kontrollgerät 170, das mit dem System 10 elektrisch verbunden ist (einschließlich des Kontrollgeräts 70 darin, siehe 1A und 1B) und mit einem Bühnenkontrollgerät 122. Das Bühnenkontrollgerät 122 ist mit der Bühne 120 elektrisch gekoppelt und ist aufgebaut, um die Bewegung der Bühne über Instruktionen vom Kontrollgerät 170 zu kontrollieren bzw. zu steuern. Das Kontrollgerät 170 ist aufgebaut, um den Betrieb des Systems 100 im Allgemeinen und des Systems 10 und des Bühnenkontrollgeräts 122 im Speziellen zu kontrollieren bzw. zu steuern.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Kontrollgerät bzw. Steuergerät 170 ein Computer oder enthält einen Computer, wie einen Personal Computer oder eine Workstation, erhältlich von irgendeinem einer Anzahl von gut bekannten Computerfirmen, wie Dell Computer Inc., Austin Texas. Das Kontrollgerät 170 umfasst bevorzugt irgendeine Anzahl von kommerziell erhältlichen Mikroprozessoren, eine geeignete Busarchitektur, um den Prozessor mit einer Speichervorrichtung, wie einem Harddisk-Laufwerk zu verbinden, sowie geeigneten Eingabe- und Ausgabevorrichtungen (z. B. jeweils mit einer Tastatur und einer Anzeige).
  • Mit weiterem Bezug zu 11 und auch zu den 1A und 1B wird der primäre Lichtstrahl 32 auf die Waferoberfläche 44 gerichtet, um hierauf das primäre Bild 36 zu bilden, während der sekundäre Lichtstrahl 62 gemäß eines Scanprofils, wie oben diskutiert, gescannt wird, um das sekundäre Bild 66 über mindestens einen Bereich des primären Bilds zu scannen, um das modifizierte Linienbild 36' zu bilden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform wird das modifizierte Linienbild 36' über die Waferoberfläche 44, wie durch den Pfeil 180 angegeben, gescannt. 12 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Waferscanpfads 200 (gestrichelte Linie), über den das modifizierte Linienbild 36' gescannt wird. Der Waferscanpfad 200 umfasst eine Anzahl n von linearen Scanpfadabschnitten 202-1, 202-2, ... 202-j ... 202-n. Angrenzende lineare Scanpfadabschnitte (z. B. 202-j und 202-j + 1) werden durch schrittweises Abtasten des modifizierten Linienbildes 36' durch einen Schrittabstand DS von einem linearen Scanpfad zum nächsten gebildet. Der Schrittabstand DS (stepping distance) ist in der Regel geringer als die Linienbild-Länge L1Y, so dass es mindestens eine gewisse Überlappung zwischen den Linienbildern für die angrenzenden Scanpfadabschnitte 202 gibt. Die Größe der Linienbildüberlappung für herkömmliche Laserhärtungssysteme gegenüber jener, die hier offenbart sind, wird nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert.
  • Das Scannen des modifizierten Linienbilds 36' über den Waferscanpfad 200 resultiert in schnellem Erhitzen der Waferoberfläche (hinunter bis zu einer Tiefe von etwa 1 μm oder weniger) bis zu einer Temperatur (z. B. zwischen 1000 und 1300°C). Dies ist ausreichend, um Dotiermittel in den Source- und Drain-Bereich 150S und 150D zu aktivieren, während auch ein rasches Abkühlen der Waferoberfläche möglich ist, so dass die Dotiermittel im Wesentlichen nicht diffundieren und hierdurch die geringe Tiefe der Source- und Drain-Bereiche aufrechterhalten wird.
  • Eine typische Scangeschwindigkeit des modifizierten Linienbildes 36' über die Waferoberfläche 44 für die linearen Waferscanpfadabschnitte 202 reicht von 25 mm/sec bis zu 1000 mm/sec. In einem Beispiel können entweder das modifizierte Linienbilder 36' oder der Wafer 40 oder beide während des Scannens bewegt werden, um den Waferscanpfad 200 zu definieren.
  • Durchsatzerhöhungen
  • Die Laserhärtung in der Halbleiterverarbeitung erfordert sehr präzise Temperaturkontrolle über den gesamten Bereich, der gehärtet wird. Am häufigsten treibt die Spitzentemperatur den Härtungsprozess an.
  • Mit Bezug auf 13A im Falle, wo der Härtungsstrahl ein Linienbild 36 bildet, das in Richtung der langen Achse nicht gleichförmig ist, und insbesondere an den Linienbildenden 36E sich eine Lücke bzw. Spalte G zwischen den angrenzenden Scanabschnitten 202 des Waferscanpfads 200 bilden kann, resultieren Bereiche der darunterliegenden Waferoberfläche 44 (11), die nicht vollständig belichtet werden, wenn der Schrittabstand DS zu groß ist. Eine Lücke G kann im Allgemeinen auftreten, wenn der Schrittabstand DS = L1Y, d. h. der Schrittabstand ist gleich der Länge des Linienbildes 36.
  • Es ist hier festzuhalten, dass in einem Beispiel die Linienbild-Länge L1Y durch den Abstand in Richtung der langen Achse definiert ist, über die das Laserhärten stattfindet, wenn das Linienbild über den Wafer gescannt wird. Dieses Maß entspricht in der Regel einem vorgegebenen Intensitätsgrenzwert im Linienbild und hängt von der Linienbild-Scangeschwindigkeit (oder entsprechend der Verweilzeit td) ab.
  • Somit ist es im Allgemeinen notwendig, dass die Linienbilder 36 für die angrenzenden Scanabschnitte 202 des Waferscanpfads 200 überlappen, um die Härtungsgleichförmigkeit über den Wafer 40 zu verbessern. In einem herkömmlichen Laserhärtungssystem wird das Linienbild 36 mit der Hälfte deren Länge L1Y oder weniger (d. h. DS ≤ L1Y/2 oder mindestens 50% Überlappung) zwischen angrenzenden Pfadabschnitten 202 „abgeschritten”, so dass jeder Punkt auf dem Wafer durch das Linienbild zweimal gescannt wird. Dies wird in 13B schematisch veranschaulicht, die zwei überlappende Linienbildprofile entlang der langen Achse und Linienbilder für angrenzende Scanpfadabschnitte 202 für ein herkömmliches Linienbild mit einer im Wesentlichen Intensitätsungleichförmigkeit an deren Enden 36E zeigt. Unglücklicherweise wird der Waferdurchsatz verringert, da eine wesentliche Überlappung der Linienbilder für angrenzende Scanpfadabschnitte vorliegen muss.
  • Anhand eines Beispiels nimmt man ein 10 mm langes Linienbild 36 und einen 5 mm Schrittabstand DS zwischen angrenzenden Scanpfadabschnitten des Waferscanpfads 200 (d. h. 50% Linienbildüberlappung). Das Laserhärten eines 300 mm Wafers erfordert (300 mm)/(5 mm) = 60 Schritte. Für einen kleineren Schrittabstand DS = 2,5 mm (d. h. 75% Linienbildüberlappung), wird jeder Punkt auf dem Wafer vier Mal gehärtet und der Waferscanpfad 200 erfordert 120 Schritte.
  • Mit Bezug auf 13C kann das modifizierte Linienbild 36' gebildet werden, um viel steilere Intensitätsprofile bei den Rändern bzw. Enden bzw. Kanten 36E' zu haben, so dass wesentlich geringeres Überlappen der Linienbilder 36' für angrenzende Scanpfadabschnitte 202 erforderlich ist. Der Durchsatz wird somit durch Erhöhen des Schrittabstands DS zwischen den angrenzenden Scanpfadabschnitten, um näher an der vollen Länge L1Y des modifizierten Linienbildes 36' zu sein, erhöht.
  • In einem Beispiel ist die Größe der Überlappung, die zwischen den angrenzenden Scanpfadabschnitten 202 für das modifizierte Linienbild 36' erforderlich ist, geringer als 50% und kann kleiner als 5% sein (d. h. L1Y/20 ≤ DS ≤ L1Y/2). Ein typischer Linienbildüberlappungsbereich für das modifizierte Linienbild 36' beträgt 5 bis 10% (d. h. L1Y/20 ≤ DS ≤ L1Y/10). Somit kann für eine 10 mm Länge für ein modifiziertes Linienbild 36' der Schrittabstand DS mehr als 9,5 mm betragen, woraus nur 32 Schritte für das Laserhärten eines 300 mm Wafers resultieren.
  • Der Waferdurchsatz beim Laserhärten ist direkt mit der Anzahl von Schritten zwischen den angrenzenden Scanpfadabschnitten im Waferscanpfad 200 verknüpft. Ein typischer „Schritt und Scan” für den Waferscanpfad 200 dauert etwa 1 Sekunde. Somit erfordert ein herkömmliches Laserhärtungssystem für die obigen Laserhärtungsbeispiele zwischen etwa 60 und 120 Sekunden für das Laserhärten eines Wafers für ein Linienbild, überlappend zwischen 50 und 75%. Im Gegensatz hierzu benötigt das Laserhärtungssystem der vorliegenden Offenbarung zwischen etwa 32 und 34 Sekunden für ein Linienbild, überlappend zwischen 5 und 10%. Somit kann der Waferdurchsatz zum Laserhärten auf nahezu das zweifache erhöht werden, indem das Härtungsverfahrens unter Verwendung des modifizierten Linienbildes 36' durchgeführt wird.
  • Verbesserte Wärmeemissionsdetektion
  • Wie oben in Zusammenhang mit 1A und 1B erläutert, umfasst das System 10 ein Wärmeemissions-Detektionssystem 80. Während der Zeit, die für das Aufnehmen und Verarbeiten des Emissionsmusters erforderlich ist, ist es mit dem Wärmeemissions-Detektionssystem 80, wie in den 1A und 1B gezeigt, möglich, dass sich das Wärmeemissionsmuster ändern kann. Dies könnte zu einer Änderung des Emissionsbilds führen und dies könnte zu einem weniger als optimal modifizierten Linienbild 36' führen.
  • 14 ist ähnlich zu 1A und veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform des Systems 10, das einen alternativen Aufbau für das Wärmeemissions-Detektionssystem 80 aufweist. Das Wärmeemissions-Detektionssystem 80 von 16 umfasst einen dichroitischen bzw. Kaltlichtspiegel 82, angeordnet entlang der Achse A1 zwischen dem optischen Scansystem 60 und dem sekundären Lasersystem 50. Der dichroitische bzw. Kaltlichtspiegel 82 ist aufgebaut, um den anfänglichen sekundären Laserstrahl 52 der Wellenlänge λ52 durchzulassen und das Wärmeemissionslicht 63 von der Waferoberfläche 44 zu reflektieren, wobei das Wärmeemissionslicht eine Wellenlänge λE aufweist, die nahe bei der Wellenlänge λ52 liegt, aber nicht mit dieser identisch ist. Der dichroitische bzw. Kaltlichtspiegel 82 ist entlang der Achse A1 in einer derartigen Art und Weise angeordnet, dass dieser eine optische Achse A3 definiert, die einen Winkel zur Achse A2 aufweist, z. B. einen rechten Winkel hierzu bildet. Das Wärmeemissions-Detektionssystem 80 umfasst ebenfalls in der Reihenfolge entlang der optischen Achse A3 einen Polarisator 84, eine Fokuslinse 86, einen Bandpassfilter 88 und einen Photodetektor 92. Der Photodetektor 92 umfasst ein oder mehrere Photodetektorelemente 94. In einem Beispiel umfasst der Photodetektor 92 ein einzelnes Photodetektorelement 94.
  • Das Wärmeemissions-Detektionssystem 80 umfasst das optische Scansystem 60, das ebenfalls verwendet wird, um aus dem anfänglichen sekundären Laserstrahl 52 den Scanlaserstrahl 62 zu bilden, der über die Waferoberfläche 44 scannt. Das Wärmeemissions-Detektionssystem 80 teilt somit im Wesentlichen dasselbe mit dem sekundären Bild 66 in Zusammenhang stehende Sichtfeld (field-of-view, FOV). Dies ist schematisch durch das Wärmeemissionslicht 63 der Wellenlänge λE veranschaulicht, das von der Waferoberfläche 44 emittiert wird und das durch das optische Scansystem 60 gesammelt wird. Somit überlappen die FOVs des optischen Systems 60 und des Wärmeemissions-Detektionssystems 80 (das ebenfalls das optische Scansystem umfasst) im Wesentlichen und folgen einander während des Scannens des sekundären Bilds 66.
  • Im Betrieb von System 10, wie modifiziert nach 14, wird das Emissionslicht 63 von der Waferoberfläche 44 emittiert, in Reaktion auf die Erwärmung durch das modifizierte Linienbild 36' (oder unmittelbar durch das sekundäre Bild 66). Das Emissionslicht 63 wird durch das optische Scansystem 60 gesammelt und in Richtung des dichroitischen bzw. Kaltlichtspiegels 82 gerichtet. Der dichroitische bzw. Kaltlichtspiegel ist aufgebaut (z. B. mit Beschichtungen, nicht gezeigt), um das Emissionslicht 63 an der Achse A3 zum Polarisator 84 hinunter zu reflektieren, der dieselbe Polarisation aufweist, wie das sekundäre Lasersystem 50. Das polarisierte Emissionslicht 63 läuft weiter zur Fokuslinse 86, die das Emissionslicht auf den Photodetektor 92 fokussiert. Der vor dem Photodetektor 92 angeordnete Filter 88 dient dazu, die irrelevanten beziehungsweise nicht relevanten Wellenlängen außerhalb der engen Wellenlängenbande ΔλE in Zusammenhang mit dem Emissionslicht 63 (die Wellenlänge λE kann angesehen werden als eine zentrale Wellenlänge des engen Emissionslichtwellenlängenbands ΔλE) herauszufiltern.
  • Somit wird das Emissionslicht 63 Punkt für Punkt gesammelt, während das modifizierte Linienbild 36' über die Waferoberfläche 44 scannt. In einem Beispiel liegt die Emissionswellenlänge λE nahe bei der Wellenlänge λ52 des sekundären Laserstrahls 52, um die Abbildungsfehler bzw. Anomalien innerhalb einer akzeptablen Toleranz zu halten. In einem Beispiel ist die Fokuslinse aufgebaut, um mindestens teilweise Abbildungsfehler, die vom optischen Scansystem beim Betrieb mit einer Emissionswellenlänge λE herrühren, zu kompensieren. In einem Beispiel unterscheidet sich λE von λ52 um 100 bis 200 nm.
  • Das Wärmeemissions-Detektionssystem 80 von 14 ermöglicht, dass das Wärmeemissionslicht 63 von der Waferoberfläche 44 im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Scannen des sekundären Bildes 66 bestimmt wird. Da die Detektion des Emissionslichts 63 unter Verwendung eines schnellen Photodetektors 92 erreicht wird, ist das entsprechende elektrische Emissionssignal S80 fast sofort für den Regelkreis des sekundären Bilds 66 verfügbar. Dies verbessert die Geschwindigkeit, mit der das sekundäre Bild 66 variiert werden kann, um Intensitätsungleichförmigkeit im Linienbild 36 zu kompensieren. Der Aufbau des Systems 10 von 14 ist ebenfalls weniger komplex als derjenige, der in den 1A und 1B gezeigt ist, teilweise weil keine 2D-Bildbeschaffung und Bildnachbearbeitung erforderlich ist.
  • Temperaturmessung
  • Um die Temperatur der Waferoberfläche 44 genau zu kontrollieren bzw. zu steuern muss man dazu in der Lage sein, deren Temperatur exakt zu messen. Die Bestimmung des Emissionslichts 63, wie oben beschrieben, liefert an sich nicht die Waferoberflächentemperatur. Um die Temperatur der Waferoberfläche 44 zu messen, muss die Emissivität ε gemessen werden. Bei einer vorgegebenen Temperatur hängt die Emissivität ε von der Wellenlänge λE, dem Sichtwinkel und der Polarisation des Emissionslichts 63 ab.
  • Ein Verfahren zum Messen der Emissivität ε ist, die Reflektivität und Transmission des Wafers bei der Wellenlänge λE zu bestimmten. In einem Beispiel wird dies unter Verwendung des sekundären Laserstrahls 62 erreicht. Wenn die Wellenlänge λ52 des sekundären Laserssystems 52 oberhalb oder nahe der Si-Absorptionskante liegt (d. h. etwa bei 1,1 μm), dann kann die Emissivität ε gemessen werden durch Messen (oder in anderer Weise bestimmen) der Reflektivität und Transmissivität des sekundären Laserstrahls, der auf den Wafer 40 auftrifft. Jedoch kann die Transmissivität des Wafers vernachlässigt werden und nur eine Messung der Waferreflektivität notwendig sein, wenn λ52 < 1 μm oder λ52 > 1 μm in Kombination mit den hohen Waferoberflächentemperaturen in Zusammenhang mit dem Laserhärten.
  • Für die Genauigkeit ist es am Besten, wenn viel reflektiertes Licht 62R vom sekundären Lichtstrahl 62, das von der Waferoberfläche 44 reflektiert wird, gesammelt wird. 15 ist eine vergrößerte Darstellung eines optischen Kollektorsystems 300, angeordnet, um das reflektierte Licht 62R zu sammeln. Das optische Kollektorsystem 300 ist relativ zu einem optischen Scansystem 60 angeordnet gezeigt beziehungsweise dargestellt, das wie im Beispiel gezeigt einen Scanspiegel 61M und eine Fokuslinse 61L umfasst. Das optische Kollektorsystem 300 ist in das System 10 einbezogen und umfasst entlang einer Achse A4 eine Ulbricht-Kugel beziehungsweise intergierende Kugel (integrating sphere) 310 mit einer Blende 312. Ein Photodetektor 320 ist angrenzend an die Blende 312 angeordnet, um das Licht zu detektieren, das aus der Ulbricht-Kugel durch die Blende austritt.
  • In einem Beispiel ist mindestens ein Neutraldichtefilter 316 zwischen der Blende 312 und dem Photodetektor 320 angeordnet, um die Intensität des Lichts, das den Photodtektor 320 erreicht, zu kontrollieren. Der Photodetektor 320 erzeugt ein Photodetektorsignal S320, das für die Energie des reflektierten Lichts 62R, gesammelt durch die Ulbricht-Kugel 310, repräsentativ ist und liefert dieses Signal (nachfolgend das reflektierte Energiesignal) zum Kontrollgerät 70.
  • Wieder mit Bezug auf 14 umfasst System 100 einen Energiesensor 350, aufgebaut, um in Echtzeit den Betrag der Energie zu messen, die auf die Waferoberfläche 44 auftrifft. In einem Beispiel ist der Energiesensor 350 einbezogen in das sekundäre Lasersystem 50 gezeigt. Der Energiesensor 350 erzeugt ein elektrisches Signal SP (nachfolgend das emittierte Energiesignal), das für die detektierte Energie repräsentativ ist, das in dem in 14 gezeigten Beispiel für die Energie im anfänglichen sekundären (bzw. sekundären Anfangs-)Laserstrahl 52 repräsentativ ist. Der Energiesensor 350 liefert ein elektrisches Signal SP zum Kontrollgerät 70. Es ist festzuhalten, dass der Energiesensor 350 irgendwo zwischen dem sekundären Lasersystem und der Waferoberfläche 44 angeordnet sein kann.
  • In dem in 14 gezeigten Fall, wo der Energiesensor 350 stromaufwärts des optischen Scansystems angeordnet ist, muss die Transmission des optischen Scansystems bei der Bestimmung des Betrags der Energie im sekundären Lichtstrahl 62, der tatsächlich auf die Waferoberfläche 44 auftrifft, berücksichtigt werden. Insbesondere kann die Transmission des optischen Scansystems 60 dem Kontrollgerät 70 zugeführt werden, um den Betrag der Energie im sekundären Laserstrahl 62 zu berechnen.
  • Das emittierte Energiesignal SP und das reflektierte Energiesignal S320 werden in Echtzeit gemessen. Durch Vergleich der zwei Signale (einschließlich irgendwelcher Berechnungen im Hinblick auf die Transmission des optischen Scansystems 60, wie oben beschrieben) wird die Emissivität ε auf einer Punkt-zu-Punkt-Basis berechnet, wenn das sekundäre Bild 66 über die Waferoberfläche 44 scannt. Die berechnete Emissivität ε wird dann verwendet, um eine Lokaltemperaturmessung zu erhalten, die gegenüber Emissivitätsvariationen aufgrund irgendwelcher Muster, die auf der Waferoberfläche 44 vorliegen, unempfindlich ist. Dies wiederum ermöglicht es, den Betrag der Energie, die für den sekundären Laserstrahl 62 erforderlich ist, um das modifzierte Linienbild 36' zu bilden, mit einem Regelkreis zu steuern bzw. zu kontrollieren.
  • In einem Beispiel wird die Temperatur T aus der gemessenen Emissivität ε durch Lösen der nachfolgenden Gleichung bestimmt:
    Figure 00310001
    wobei ε die gemessene Emissivität darstellt, Ω ist ein fester Winkel, über den das Wärmeemissionslicht 63 gesammelt wird, C1 und C2 sind bekannte Konstanten und Wλ ist ein gemessenes Emissionssignal. Das Wärmeemissions-Detektionssystem 80 wird bevorzugt bei einer bekannten Temperatur, wie der mit dem Härtungsverfahren zusammenhängenden Schmelztemperatur, kalibriert.
  • Da die Emissivität ε eine Funktion der Wellenlänge λE darstellt, garantiert das Auswählen von λE ausreichend nahe an λ52 (z. B. 150 nm), eine ausreichend exakte Temperaturberechnung und daher eine exakte Regelkontrolle des sekundären Lasersystems 50.
  • Das reflektierte Licht 62R umfasst sowohl spiegelnde als auch nicht-spiegelnde Komponenten, wobei letztere hauptsächlich aufgrund von Waferoberflächenmustern auftreten. Folglich ist die Genauigkeit der Emissivitätsmessung eine Funktion der numerischen Blende des optischen Kollektorsystems 300. In einem Beispiel weist das optische Kollektorsystem 300 eine numerische Blende in der Größe von 0,2 auf. In einem Beispiel ist das optische Kollektorsystem 300 mit einer numerischen Blende derart aufgebaut, dass jegliche Fehler bei der Emissivitätsberechnung, die davon herrühren, dass nicht sämtliches reflektiertes Licht 62R gesammelt wird, gegenstandslos werden, wenn mit einer Waferoberflächentemperaturmessung verglichen wird, die die Emissivitätsvariationen nicht kompensiert.
  • 16 ist ähnlich zu 14 und veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform des Systems 10, das eine Vorheizlichtquelle 400 umfasst, die entlang einer optischen Achse A5 angeordnet ist, die die optische Achse A2 schneidet. Die Vorheizlichtquelle 400 emittiert einen Vorheizlichtstrahl 402 entlang der optischen Achse A5. Der Vorheizlichtstrahl 402 weist eine Wellenlänge λPH < 1 μm auf. Beispielhafte Vorheizlichtquellen umfassen Diodenlaser, 532 nm-Festkörperlaser, grüne Faserlaser und dergleichen.
  • Ein dichroitischer oder Kaltlichtspiegel 410 wird an der Kreuzung der optischen Achsen A2 und A5 angeordnet, die angrenzend zum sekundären Lasersystem 50 liegt. Der dichroitische bzw. Kaltlichtspiegel 410 ist aufgebaut, um den Vorheizlichtstrahl 402 zu reflektieren und den anfänglichen sekundären (bzw. sekundären Anfangs-)Laserstrahl 52 zu übertragen. Der Vorheizlichtstrahl 402 wird dann der Waferoberfläche 44 entlang im Wesentlichen desselben optischen Pfades als anfänglicher sekundärer Laserstrahl 52 und sekundärer Laserstrahl 62, um ein Bild 416 auf der Waferoberfläche 44 zu bilden, bereitgestellt. Der dichroitische bzw. Kaltlichtspiegel 410 ermöglicht somit, dass der Vorheizlichtstrahl 402 und der anfängliche sekundäre Laserstrahl 52 gleichzeitig durch das optische Scansystem 60 laufen.
  • Der dichroitische bzw, Kaltlichtspiegel 82 des Wärmeemissions-Detektionssystems 80 ist aufgebaut, um den Vorheizlichtstrahl 402 zu übertragen. Auch in einer beispielhaften Ausführungsform ist das optische Scansystem 60 aufgebaut, um den Unterschied der Wellenlänge zwischen dem anfänglichen sekundären Lichtstrahl 52 und dem Vorheizlichtstrahl 402 anzupassen. Auch in einer beispielhaften Ausführungsform ist ein optisches System 420 zwischen der Vorheizlichtquelle 400 und dem dichroitischen bzw. Kaltlichtspiegel 410 angeordnet. Das optische System 420 ist aufgebaut, um zusammen mit dem optischen Scansystem 60 zu arbeiten, um ein Bild 460 auf der Waferoberfläche 44 zu bilden.
  • Der Aufbau von 16 kann beispielsweise dort verwendet werden, wo die Temperatur des Wafers 40 erhöht werden muss, bevor das Laserhärten durchgeführt wird. Ein Beispiel, wo ein derartiges Vorheizen vorteilhaft ist, ist in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2010/0084744 beschrieben, die hier durch Bezugnahme mit einbezogen wird.
  • Für den Fachmann im Stand der Technik wird es offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Somit ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung die Modifikationen und Variationen dieser Offenbarung umfassen, vorausgesetzt, sie liegen im Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
  • Die Erfindung umfasst Aspekte, die in den nachfolgenden Sätzen offenbart sind, die Teil der Beschreibung darstellen, aber keine Ansprüche sind:
    • Sätze 1. Optisches Linienbild-Bildungssystem zum thermischen Härten eines Halbleiterwafers mit einer Oberfläche, umfassend: ein primäres optisches System, aufgebaut um ein Linienbild zu bilden, das eine lange Achse aufweist sowie einen ersten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit entlang der langen Achse; ein sekundäres Lasersystem, das einen sekundären Laserstrahl erzeugt, der eine sekundäre Laserstrahlwellenlänge und eine sekundäre Laserstrahlintensität aufweist; ein optisches Scansystem mit einem ersten Sichtfeld, aufgebaut, um den sekundären Laserstrahl aufzunehmen und hieraus ein sekundäres Bild auf der Waferoberfläche zu bilden, wobei das sekundäre Bild mindestens teilweise mit dem Linienbild überlappt und über mindestens einen Bereich des Linienbilds gescannt wird, um ein zeitlich gemitteltes modifziertes Linienbild zu bilden mit einem zweiten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit, der geringer ist als der erste Betrag; ein Wärmeemissions-Detektionssystem, aufgebaut, um das Wärmeemissionslicht von der Waferoberfläche durch das optische Scansystem und über ein zweites Sichtfeld, das im Wesentlichen dasselbe wie das erste Sichtfeld des optischen Scansystems darstellt, zu detektieren, wobei das Wärmeemissions-Detektionssystem aufgebaut ist, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem detektierten Wärmeemissionslicht entspricht; und ein Kontroll- bzw. Steuergerät, aufgebaut, um das elektrische Signal aufzunehmen und in Reaktion hierauf mindestens eines von: die Intensität des sekundären Laserstrahls und die Scangeschwindigkeit des sekundären Laserstrahls einzustellen.
    • 2. System nach Satz 1, wobei das Wärmeemissionslicht eine Emissionswellenlänge aufweist, die sich von der sekundären Laserstrahlwellenlänge zwischen 100 und 200 nm unterscheidet.
    • 3. System nach Satz 1, wobei das Wärmeemissions-Detektionssystem weiterhin umfasst: einen dichroitischen bzw. Kaltlichtspiegel, angeordnet in einem optischen Pfad zwischen dem sekundären Lasersystem und dem optischen Scansystem, wobei der dichroitische bzw. Kaltlichtspiegel aufgebaut ist, um den sekundären Laserstrahl zu übertragen und das Wärmeemissionslicht zu reflektieren; einen Polarisator, angeordnet, um die reflektierte Wärmeemission aufzunehmen und zu polarisieren, um dieselbe Polarisation wie der sekundäre Laserstrahl aufzuweisen; eine Fokuslinse, angeordnet im Fokus des polarisierten Wärmeemissionslichts; einen Photodetektor, angeordnet, um das fokussierte polarisierte Wärmeemissionslicht aufzunehmen; und ein Bandpassfilter, angeordnet zwischen dem dichroitischen bzw, Kaltlichtspiegel und dem Photodetektor und aufgebaut, um das Wärmeemissionslicht durchzulassen und Licht mit der sekundären Laserstrahlwellenlänge zu blockieren.
    • 4. System nach Satz 1, weiterhin umfassend: ein optisches Kollektorsystem, aufgebaut, um Licht vom sekundären Laserstrahl aufzunehmen, das von der Waferoberfläche reflektiert wird und in Reaktion hierauf ein Photodetektorsignal zu erzeugen, das für den Betrag an Energie im reflektierten Licht repräsentativ ist; einen Energiesensor im sekundären Lasersystem, aufgebaut, um den Betrag an Energie im sekundären Laserstrahl zu messen; und wobei das Kontrollgerät aufgebaut ist, um die Reflektivität des sekundären Laserstrahls, basierend auf dem Betrag an Energie im reflektierten Licht und den Betrag an Energie im sekundären Laserstrahl zu berechnen.
    • 5. System nach Satz 4, weiterhin umfassend: das Steuer beziehungsweise Kontrollgerät, das aufgebaut ist, um die Temperatur der Waferoberfläche, basierend auf der gemessenen Wärmeemission und der berechneten Reflektivität zu berechnen.
    • 6. System nach Satz 4, wobei das optische Kollektorsystem weiterhin eine Ulbricht-Kugel und einen Photodetektor aufweist.
    • 7. System nach Satz 1, weiterhin umfassend: eine Vorheizlichtquelle, die einen Vorheizlichtstrahl mit einer Wellenlänge von weniger als 1 μm emittiert, wobei der Vorheizlichtstrahl zur Waferoberfläche über das optische Scansystem gerichtet bzw. geführt wird.
    • 8. Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten modifizierten Linienbildes auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers, umfassend: Bilden eines Linienbildes in der Bildebene mit einem ersten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit entlang der langen Achse; Bilden und Scannen eines sekundären Bildes in Richtung der langen Achse über mindestens einen Bereich des Linienbildes, während die Emissivität von einem Teil der Waferoberfläche in Zusammenhang mit dem gescannten sekundären Bild gemessen wird; und Einstellen mindestens eines von: der Scangeschwindigkeit oder der Intensität des sekundären Bildes, basierend auf der gemessenen Emissivität, um ein modifiziertes Linienbild mit einem zweiten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit in Richtung der langen Achse zu bilden, der kleiner ist als der erste Betrag.
    • 9. Verfahren nach Satz 8, weiterhin umfassend: Bestimmen einer Temperatur, basierend auf der gemessenen Emissivität und der Reflektivität des sekundären Bildes von der Waferoberfläche und Durchführen des Einstellens mindestens eines von: der Scangeschwindigkeit oder der Intensität, basierend auf der bestimmten Temperatur.
    • 10. Verfahren nach Satz 8, weiterhin umfassend: Bilden des sekundären Bildes mit einem sekundären optischen System mit einem optischen Pfad; und Durchführen der Messung der Emissivität für mindestens einen Teil des optischen Pfads des sekundären optischen Systems.
    • 11. Verfahren nach Satz 8, weiterhin umfassend das Scannen des sekundären Bildes unter Verwendung eines optischen Scansystems.
    • 12. Verfahren nach Satz 8, weiterhin umfassend das lokale Erhitzen der Waferoberfläche mit einem Vorheizlichtstrahl mit einer Wellenlänge von weniger als 1 μm.
    • 13. Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten modifizierten Linienbildes auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers, umfassend: Bilden eines Linienbildes in der Bildebene mit einem ersten Betrag von Intensitätsungleichförmigkeit in einer Richtung entlang der langen Achse; Bilden eines sekundären Bildes, das mindestens teilweise mit dem Linienbild überlappt; Scannen des sekundären Bildes in Richtung der langen Achse über mindestens einen Bereich des primären Bildes, während die Emissivität und die Reflektivität von einem Bereich der Waferoberfläche in Zusammenhang mit dem gescannten sekundären Bild gemessen wird; Berechnen der Waferoberflächentemperatur, basierend auf der gemessenen Reflektivität und Emissivität; und Einstellen mindestens eines von: der Scangeschwindigkeit oder der Intensität des sekundären Bildes, basierend auf der berechneten Waferoberflächentemperatur.
    • 14. Verfahren nach Satz 13, weiterhin umfassend: Bilden des sekundären Bildes mit einem sekundären optischen System mit einem optischen Pfad; und Durchführen der Messung der Emissivität über mindestens einen Bereich des optischen Pfads des sekundären optischen Systems.
    • 15. Verfahren nach Satz 13, weiterhin umfassend das Scannen des sekundären Bildes unter Verwendung eines optischen Scansystems.
    • 16. Verfahren nach Satz 13, weiterhin umfassend das lokale Erhitzen der Waferoberfläche mit einem Vorheizlichtstrahl mit einer Wellenlänge von weniger als 1 μm.
    • 17. Verfahren nach Satz 13, weiterhin umfassend: das Messen der Reflektivität unter Verwendung einer Ulbricht-Kugel, angeordnet, um Licht vom gescannten sekundären Bild, das von der Waferoberfläche reflektiert wird, aufzunehmen; und das Messen eines Betrags an Energie im sekundären Bild.
    • 18. Verfahren nach Satz 17, weiterhin umfassend das Erzeugen von sekundärem Licht aus einem sekundären Lasersystem, um das sekundäre Bild zu bilden, und Messen des Betrags an Energie im sekundären Bild unter Verwendung eines Energiesensors im sekundären Lasersystem.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (18)

  1. Optisches Linienbild-Bildungssystem zum thermischen Härten eines Halbleiterwafers mit einer Oberfläche, umfassend: ein primäres optisches System, aufgebaut um ein Linienbild zu bilden, das eine lange Achse aufweist sowie einen ersten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit entlang der langen Achse; ein sekundäres Lasersystem, das einen sekundären Laserstrahl erzeugt, der eine sekundäre Laserstrahlwellenlänge und eine sekundäre Laserstrahlintensität aufweist; ein optisches Scansystem mit einem ersten Sichtfeld, aufgebaut, um den sekundären Laserstrahl aufzunehmen und hieraus ein sekundäres Bild auf der Waferoberfläche zu bilden, wobei das sekundäre Bild mindestens teilweise mit dem Linienbild überlappt und über mindestens einen Bereich des Linienbilds gescannt wird, um ein zeitlich gemitteltes modifziertes Linienbild zu bilden mit einem zweiten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit, der geringer ist als der erste Betrag; ein Wärmeemissions-Detektionssystem, aufgebaut, um das Wärmeemissionslicht von der Waferoberfläche durch das optische Scansystem und über ein zweites Sichtfeld, das im Wesentlichen dasselbe wie das erste Sichtfeld des optischen Scansystems darstellt, zu detektieren, wobei das Wärmeemissions-Detektionssystem aufgebaut ist, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem detektierten Wärmeemissionslicht entspricht; und ein Kontroll- bzw. Steuergerät, aufgebaut, um das elektrische Signal aufzunehmen und in Reaktion hierauf mindestens eines von: die Intensität des sekundären Laserstrahls und die Scangeschwindigkeit des sekundären Laserstrahls einzustellen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das Wärmeemissionslicht eine Emissionswellenlänge aufweist, die sich von der sekundären Laserstrahlwellenlänge zwischen 100 und 200 nm unterscheidet.
  3. System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Wärmeemissions-Detektionssystem weiterhin umfasst: einen dichroitischen bzw. Kaltlichtspiegel, angeordnet in einem optischen Pfad zwischen dem sekundären Lasersystem und dem optischen Scansystem, wobei der dichroitische bzw. Kaltlichtspiegel aufgebaut ist, um den sekundären Laserstrahl zu übertragen und das Wärmeemissionslicht zu reflektieren; einen Polarisator, angeordnet, um die reflektierte Wärmeemission aufzunehmen und zu polarisieren, um dieselbe Polarisation wie der sekundäre Laserstrahl aufzuweisen; eine Fokuslinse, angeordnet im Fokus des polarisierten Wärmeemissionslichts; einen Photodetektor, angeordnet, um das fokussierte polarisierte Wärmeemissionslicht aufzunehmen; und ein Bandpassfilter, angeordnet zwischen dem dichroitischen bzw, Kaltlichtspiegel und dem Photodetektor und aufgebaut, um das Wärmeemissionslicht durchzulassen und Licht mit der sekundären Laserstrahlwellenlänge zu blockieren.
  4. System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend: ein optisches Kollektorsystem, aufgebaut, um Licht vom sekundären Laserstrahl aufzunehmen, das von der Waferoberfläche reflektiert wird und in Reaktion hierauf ein Photodetektorsignal zu erzeugen, das für den Betrag an Energie im reflektierten Licht repräsentativ ist; einen Energiesensor im sekundären Lasersystem, aufgebaut, um den Betrag an Energie im sekundären Laserstrahl zu messen; und wobei das Kontrollgerät aufgebaut ist, um die Reflektivität des sekundären Laserstrahls, basierend auf dem Betrag an Energie im reflektierten Licht und den Betrag an Energie im sekundären Laserstrahl zu berechnen.
  5. System nach Anspruch 4, weiterhin umfassend: das Kontrollgerät, das aufgebaut ist, um die Temperatur der Waferoberfläche, basierend auf der gemessenen Wärmeemission und der berechneten Reflektivität zu berechnen.
  6. System nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei das optische Kollektorsystem weiterhin eine Ulbricht-Kugel und einen Photodetektor aufweist.
  7. System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend: eine Vorheizlichtquelle, die einen Vorheizlichtstrahl mit einer Wellenlänge von weniger als 1 μm emittiert, wobei der Vorheizlichtstrahl zur Waferoberfläche über das optische Scansystem gerichtet bzw. geführt wird.
  8. Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten modifizierten Linienbildes auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers, umfassend: Bilden eines Linienbildes in der Bildebene mit einem ersten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit entlang der langen Achse; Bilden und Scannen eines sekundären Bildes in Richtung der langen Achse über mindestens einen Bereich des Linienbildes, während die Emissivität von einem Teil der Waferoberfläche in Zusammenhang mit dem gescannten sekundären Bild gemessen wird; und Einstellen mindestens eines von: der Scangeschwindigkeit oder der Intensität des sekundären Bildes, basierend auf der gemessenen Emissivität, um ein modifiziertes Linienbild mit einem zweiten Betrag an Intensitätsungleichförmigkeit in Richtung der langen Achse zu bilden, der kleiner ist als der erste Betrag.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin umfassend: Bestimmen einer Temperatur, basierend auf der gemessenen Emissivität und der Reflektivität des sekundären Bildes von der Waferoberfläche und Durchführen des Einstellens mindestens eines von: der Scangeschwindigkeit oder der Intensität, basierend auf der bestimmten Temperatur.
  10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 9, weiterhin umfassend: Bilden des sekundären Bildes mit einem sekundären optischen System mit einem optischen Pfad; und Durchführen der Messung der Emissivität für mindestens einen Teil des optischen Pfads des sekundären optischen Systems.
  11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, weiterhin umfassend das Scannen des sekundären Bildes unter Verwendung eines optischen Scansystems.
  12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, weiterhin umfassend das lokale Erhitzen der Waferoberfläche mit einem Vorheizlichtstrahl mit einer Wellenlänge von weniger als 1 μm.
  13. Verfahren zum Bilden eines zeitlich gemittelten modifizierten Linienbildes auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers, umfassend: Bilden eines Linienbildes in der Bildebene mit einem ersten Betrag von Intensitätsungleichförmigkeit in einer Richtung entlang der langen Achse; Bilden eines sekundären Bildes, das mindestens teilweise mit dem Linienbild überlappt; Scannen des sekundären Bildes in Richtung der langen Achse über mindestens einen Bereich des primären Bildes, während die Emissivität und die Reflektivität von einem Bereich der Waferoberfläche in Zusammenhang mit dem gescannten sekundären Bild gemessen wird; Berechnen der Waferoberflächentemperatur, basierend auf der gemessenen Reflektivität und Emissivität; und Einstellen mindestens eines von: der Scangeschwindigkeit oder der Intensität des sekundären Bildes, basierend auf der berechneten Waferoberflächentemperatur.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin umfassend: Bilden des sekundären Bildes mit einem sekundären optischen System mit einem optischen Pfad; und Durchführen der Messung der Emissivität über mindestens einen Bereich des optischen Pfads des sekundären optischen Systems.
  15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 14, weiterhin umfassend das Scannen des sekundären Bildes unter Verwendung eines optischen Scansystems.
  16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, weiterhin umfassend das lokale Erhitzen der Waferoberfläche mit einem Vorheizlichtstrahl mit einer Wellenlänge von weniger als 1 μm.
  17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 16, weiterhin umfassend: das Messen der Reflektivität unter Verwendung einer Ulbricht-Kugel, angeordnet, um Licht vom gescannten sekundären Bild, das von der Waferoberfläche reflektiert wird, aufzunehmen; und das Messen eines Betrags an Energie im sekundären Bild.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin umfassend das Erzeugen von sekundärem Licht aus einem sekundären Lasersystem, um das sekundäre Bild zu bilden, und Messen des Betrags an Energie im sekundären Bild unter Verwendung eines Energiesensors im sekundären Lasersystem.
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