JP2008520096A - レーザベースアニーリングシステムにおける高温測定用の多重バンドパスフィルタリング - Google Patents

Abstract

熱処理システムは、レーザ波長で発光するレーザ放射ソースと、反射表面と基板サポートとの間に配置され、処理する基板を保持することができるビーム投影光学部品と、高温計波長に応答的な高温計と、該レーザ放射ソースと該ビーム投影光学部品との間にある、該レーザ波長を含む第１の波長範囲の光の第１の光学経路と、該ビーム投影光学部品と該高温計との間にある、該高温計波長を含む第２の波長範囲の光の第２の光学経路とを有する波長応答光学要素とを含んでいる。該システムはさらに、該レーザ放射ソースと該波長応答光学要素の間に高温計波長ブロックフィルタを含むことができる。
【選択図】 図６

Description

発明者

Ｂｒｕｃｅ Ｅ．Ａｄａｍｓ、Ｄｅａｎ Ｊｅｎｎｉｎｇｓ、Ａａｒｏｎ Ｍ．Ｈｕｎｔｅｒ、Ａｂｈｉｌａｓｈ Ｊ．Ｍａｙｕｒ、Ｖｉｊａｙ Ｐａｒｉｈａｒ、およびＴｉｍｏｔｈｙ Ｎ．Ｔｈｏｍａｓ

関連出願の相互参照

[001]本出願は、２００４年１１月１２日に出願された米国仮特許出願第６０／６２７，５２７号の利益を主張するものである。

発明の分野

[002]本発明は一般的に、半導体基板の熱処理に関する。とりわけ、本発明は、半導体基板のレーザ熱処理に関する。

発明の背景

[003]熱処理は、シリコンウェーハや、ディスプレイ用のガラスパネルなどの他の基板に形成されたシリコンおよび半導体集積回路の製作に必要とされる。必要とされる温度は、２５０℃未満の比較的低い温度から、１０００℃、１２００℃、さらには１４００℃よりも高い温度に及ぶことがあり、またドーパント注入アニーリング、結晶化、酸化、窒化、シリコン化および化学気相堆積法などのさまざまなプロセスに使用されてもよい。

[004]高度な集積回路に必要な非常に浅い回路特徴について、必要な熱処理を達成する際に全熱量を減らすことが大いに望まれる。熱量は、所望の処理温度を達成するのに必要な高温での全時間とみなされることがある。ウェーハが最高温度にとどまる必要がある時間は極めて短い可能性がある。

[005]急速加熱処理（ＲＴＰ）は、チャンバの残りの部分ではなくウェーハのみを加熱するために極めて迅速にＯＮおよびＯＦＦにされることが可能な放射ランプを使用する。極めて短い（約２０ｎｓ）レーザパルスを使用するパルスレーザアニーリングは、下地ウェーハではなく表面層のみを加熱するのに効果的であるため、極めて短いランプアップおよびランプダウンレートを許容することができる。

[006]熱流束レーザアニーリングや動的表面アニーリング（ＤＳＡ）と称されることもある種々の形態の近年開発された手法が、２００２年１２月１８日に出願された米国特許出願第１０／３２５，４９７号に基づいたＪｅｎｎｉｎｇｓらによるＰＣＴ／２００３／００１９６９６６号に説明されており、これは全体を参照として個々に組み込まれている。Ｍａｒｋｌｅは異なる形態を米国特許第６，５３１，６８１号に、Ｔａｌｗａｒはさらに別のバージョンを米国特許第６，７４７，２４５号に説明している。

[007]ＪｅｎｎｉｎｇｓおよびＭａｒｋｌｅのバージョンは、ウェーハに衝突する極めて強力な光ビームを放射の細長いラインとして生成するためにＣＷダイオードレーザを使用する。このラインは次いで、ラインビームの長い寸法に直交する方向でウェーハの表面に走査される。

発明の概要

[008]熱処理システムは、レーザ波長で発光するレーザ放射ソースと、反射表面と基板サポートとの間に配置された、処理する基板を保持することができるビーム投影光学部品と、高温計波長に応答的な高温計と、該レーザ放射ソースと該ビーム投影光学部品との間にある、該レーザ波長を含む第１の波長範囲の光の第１の光学経路と、該ビーム投影光学部品と該高温計との間にある、該高温計波長を含む第２の波長範囲の光の第２の光学経路とを有する波長応答光学要素とを含んでいる。該システムはさらに、該レーザ放射ソースと該波長応答光学要素との間に高温計波長ブロックフィルタを含むことができる。好ましくは、該高温計は光検出器およびレーザ波長ブロックフィルタを含む。好ましい実施形態において、該レーザ放射ソースはレーザエミッタアレイを含み、該高温計波長ブロックフィルタは、該アレイに対して角度が付けられることによって、エミッタの隣接するもの同士の間のゾーンに該高温計波長の光を反射させる反射表面を備えている。好ましい実施形態において、該ビーム投影光学部品は、該レーザ波長の放射のラインビームを該基板サポートにわたって基板平面に投影し、該システムはさらに、該ラインビームを横断する高速軸を有するラインビーム走査装置を含んでいる。

発明の詳細な説明

[0015]Ｊｅｎｎｉｎｇｓらによる上記参照された出願に説明されている装置の一実施形態が図１の概略的正投影図に図示されている。２次元走査用の構台（gantry）構造１０は、１対の固定パラレルレール１２、１４を含んでいる。２つのパラレル構台ビーム１６、１８は、固定レール１２、１４から離れて、かつこれにサポートされている設定距離において共に固定され、図示されていないモータと、固定レール１２、１４に沿ってローラやボール軸受上をスライドするドライブ機構とによってコントロールされる。ビームソース２０は構台ビーム１６、１８にスライド可能にサポートされており、図示されていないモータと、これらに沿ってスライドするドライブ機構とによってコントロールされるビーム１６、１８の下方に吊るされることがある。シリコンウェーハ２２や他の基板は構台構造１０の下方に静止してサポートされる。ビームソース２０は、レーザ光ソースと、ウェーハ２２に衝突する下方ファン形状ビーム２４を、従来低速方向と称される固定レール１２、１４に略平行に延びるラインビーム２６として生成するための光学部品とを含んでいる。本明細書に図示されていないが、構台構造はさらに、ファン形状ビーム２４に略平行な方向にレーザ光ソースおよび光学部品を移動させるためのＺ軸ステージを含んでいるため、ビームソース２０とウェーハ２２間の距離をコントロール可能に変更させることができ、したがってウェーハ２２に対するラインビーム２６の焦点合わせをコントロールすることができる。ラインビーム２６の例示的な寸法は長さ１ｃｍかつ幅６６ミクロンであり、例示的な電力密度は２２０ｋＷ／ｃｍ^２である。代替的に、ビームソースおよび関連光学部品は静止していてもよいのに対して、ウェーハは、２次元に走査するステージ上にサポートされる。

[0016]通常の動作において、構台ビーム１６、１８は固定レール１２、１４に沿った特定の位置に設定され、ビームソース２０は構台ビーム１６、１８に沿って均一な速度で移動されて、従来高速方向と称される方向の長い寸法に直交するラインビーム２６を走査する。したがって、ラインビーム２６は、ウェーハ２２の一方の側から他方に走査されて、ウェーハ２２の１ｃｍ範囲を照射する。ラインビーム２６は十分狭く、高速方向の走査速度は、ウェーハの特定のエリアがラインビーム２６の光学放射に瞬間的にだけ暴露される程度高速であるが、ラインビームのピークの強度は、表面領域を極めて高い温度に加熱するのに十分である。しかしながら、ウェーハ２２のより深い部分はそれほど加熱されず、さらに表面領域を迅速に冷却するためのヒートシンクとして作用する。高速走査が完了されると、ラインビーム２６が、低速軸に沿って延びる長い寸法に沿って移動されるように、構台ビーム１６、１８は固定レール１２、１４に沿って新たな位置に移動される。次いで高速走査が実行されて、ウェーハ２２の近接する範囲を照射する。ウェーハ２２全体が熱処理されるまで、交互の高速および低速走査が、恐らくビームソース２０の蛇行経路で反復される。

[0017]光学ビームソース２０はレーザアレイを含んでいる。一例が図２および図３に正投影的に図示されており、ここで約８１０ｎｍのレーザ放射が２つのレーザバースタック３２から光学システム３０に生成され、このうちの一方が図４の端面図に図示されている。各レーザバースタック３２は、ＧａＡｓ半導体構造の垂直ｐ−ｎ接合に一般的に対応し、横方向に約１ｃｍ延び、かつ約０．９ｍｍで分離されている１４個のパラレルバー３４を含んでいる。通常、水冷却層はバー３４間に配置される。４９個のエミッタ３６が各バー３４に形成され、各々は、直交方向に異なる発散角を有するそれぞれのビームを発する個別ＧａＡｓレーザを構成する。図示されているバー３４は、長い寸法が多くのエミッタ３６に対して延びるように位置決めされ、低速軸に沿って整列され、この短い寸法は高速軸に沿って整列された１ミクロン未満のｐ−ｎ空乏層に対応する。高速軸に沿った小型ソースサイズは高速軸に沿った効果的なコリメーションを許容する。発散角は高速軸に沿って大きく、低速軸に沿っては比較的小さい。

[0018]図２および図３に戻ると、２つの円筒形小型レンズアレイ４０がレーザバー３４に沿って位置決めされ、高速軸に沿って狭ビームのレーザ光をコリメートする。これらは接着剤によってレーザスタック３２に固着され、発光エリア３６に延びるようにバー３４と整列されてもよい。

[0019]光学ビームソース２０はさらに従来の光学要素を含むことができる。当業者によるこのような要素の選択はこのような例に制限されないが、このような従来の光学要素は、インタリーバおよび偏光マルチプレクサを含むことができる。図２および３の実施例において、２つのバースタック３２からの２セットのビームがインタリーバ４２に入力され、これは、多ビームスプリッタータイプの構造を有しており、２つの内部斜面、例えば光を選択的に反射および透過させる反射パラレルバンド上に特殊コーティングを有している。このようなインタリーバはＲｅｓｅａｒｃｈ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｏｐｔｉｃｓ（ＲＥＯ）から市販されている。インタリーバ４２において、バー３４からスタック３２の一方の側へビームが代替的に反射または透過されることによって、対応する選択的な透過／反射を経るバー３４からのビームとスタック３２のもう一方の側でインタリーブされて、個別エミッタ３６から他の方法で間隔をあけられた放射プロファイルを充填することができるように、パターン化金属反射バンドが、２つのバースタック３２から１セットのビームごとに角度付き表面に形成される。

[0020]第１のセットのインタリーブビームが４分の１波長板４８を通過して、第２のセットのインタリーブビームに対してその偏光を回転させる。両セットのインタリーブビームは、ダブル偏光ビームスプリッタの構造を有する偏光マルチプレクサ（ＰＭＵＸ）５２に入力される。このようなＰＭＵＸはＲｅｓｅａｒｃｈ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｏｐｔｉｃｓから市販されている。第１の対角インタフェース層５４および第２の対角インタフェース層５６によって２つのセットのインタリーブビームは、その前面から共通軸に沿って反射される。第１のインタフェース５４は通常、ハードリフレクタ（ＨＲ）として設計された誘電干渉フィルタとして実現されるのに対して、第２のインタフェース５６はレーザ波長で偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）として設計された誘電干渉フィルタとして実現される。結果として、第１のインタフェース層５４から反射された第１のセットのインタリーブビームは第２のインタフェース層５６の背面に衝突する。４分の１波長板４８によって導入された偏光回転ゆえに、第１のセットのインタリーブビームは第２のインタフェース層５６を通過する。ＰＭＵＸ５２によって出力されたソースビーム５８の強度は、２つのセットのインタリーブビームのどちらかの強度から倍増される。

[0021]図面において個別に示されているが、インタリーバ４２、４分の１波長板４８およびＰＭＵＸ５２およびこのインタフェース５４、５６、ならびに入力および出力面に取り付けられることがある追加フィルタは通常、ＵＶ硬化性エポキシなどのプラスチックカプセル材料によって共に接合されて、剛性光学システムを提供する。重要なインタフェースは、レーザスタック３２への小型レンズ４０のプラスチック固着であり、この上でこれらはバー３４に整列されなければならない。ソースビーム５８は１セットの円筒形レンズ６２、６４、６６を通過して、低速軸に沿ってソースビーム５８に焦点に合わせる。

[0022]１次元光パイプ７０は低速軸に沿ってソースビームを均質化する。円筒形レンズ６２、６４、６６によって焦点を合わされたソースビームは光パイプ７０に入り、有限発散角は低速軸に沿っているが、実質的には高速軸に沿ってコリメートされている。図５の正投影図により明確に図示されている光パイプ７０はビームホモゲナイザーとて作用し、低速軸上で間隔をあけられているバースタック３２において多くのエミッタ３６によって導入された低速軸に沿ってビーム構造を減らす。光パイプ７０は、全内部反射を減らすためにかなり高い屈折率を有する光学ガラスの矩形スラブ７２として実現されてもよい。これは低速軸に沿った短い寸法と、高速軸に沿った長い寸法とを有している。スラブ７２は、入力面７６上の低速軸に沿って収束するソースビーム５８の軸７４に沿って実質的な距離を延びている。ソースビーム５８は、スラブ７２の上部および底部表面から数回内部反射されることによって、低速軸に沿ってテクスチャリングの多くを除去することができ、かつ、これが出力面７８に延びる場合に低速軸に沿ってビームを均質化することができる。しかしながら、ソースビーム５８はすでに、高速軸に沿って（円筒形小型レンズ４０によって）十分コリメートされ、スラブ７２は、ソースビーム５８がスラブ７２のサイド表面に内部反射されないが、高速軸に沿ってそのコリメーションを維持するのに十分幅広いものである。光パイプ７０は、出入りアパーチャとビームの収束および発散をコントロールするために軸方向に沿って先細りされてもよい。１次元光パイプは代替的に、スラブ７２の上面および下面に一般的に対応する２つの平行反射表面として実現可能であり、ソースビームはこれらの間を通過する。

[0023]光パイプ７０によって出力されたソースビームは一般的に均一である。図６の概略図にさらに図示されているように、さらなるアナモルフィックレンズセット、つまり光学部品８０、８２は低速軸において出力ビームを拡大させ、またウェーハ２２上に所望のラインビーム２６を投影するために略球状レンズを含んでいる。アナモルフィック光学部品８０、８２はソースビームを２次元に成形し、制限長の狭ラインビームを生成する。高速軸の方向において、（システムは有限ソース共役によって設計されてもよいよいが）出力光学部品は、光パイプの出力のソースの無限共役と、ウェーハ２２の結像平面の有限共役とを有しているのに対して、低速軸の方向においては、出力光学部品は、光パイプ７０の出力におけるソースの有限共役と、結像平面の有限共役とを有している。さらに、低速軸の方向において、レーザバーの多くのレーザダイオードからの不均一放射は光パイプ７０によって均質化される。光パイプ７０の均質化能力は、光が光パイプ７０を横切って反射される回数に大きく左右される。この回数は、光パイプ７０の長さ、もしあれば先細りの方向、出入りアパーチャのサイズならびに光パイプ７０への発射角によって判断される。さらなるアナモルフィック光学部品は、ウェーハ２２の表面上の所望の寸法のラインビームにソースビームの焦点を合わせる。

[0024]ＲＴＰおよび他のタイプの放射熱処理に関して頻発する問題は、熱処理されるウェーハの温度を監視することである。ウェーハに結合された光量はウェーハにすでに形成されている表面構造に大きく左右されるために、温度測定が望まれる。さらに、光ソース条件はわずかに変更することがある。広角高温計が、ウェーハの大部分を監視するために一般的にＲＴＰと併用される。このような高温計は、常時ウェーハの小エリアのみを照射するフォーカスレーザビームについては一般的に不適切であり、ウェーハのバルクを環境温度付近のままにする。

[0025]本発明の一態様は、フォトダイオードなどの光学検出器６１と、レーザ放射の波長、例えば８１０ｎｍをブロックする光学フィルタ６３とを含む、図６に概略的に図示された、レーザソース光の焦点をウェーハに合わせて、ウェーハ２２上のラインビーム２６の近接部分から発せられた熱放射をリバース方向の高温計６０に向けるのに使用される同じ光学部品を使用する。高温計フィルタ６３は好ましくは、対象温度で迅速に変化するＰｌａｎｋｉａｎ黒体放射曲線の領域にセンタリングされた狭通過帯域フィルタである。好ましい高温計通過帯域は１５５０ｎｍでセンタリングされる（この場合、検出器６１はＩｎＧａＡｓフォトダイオードであってもよい）。多数の代替例のうちの１つとして、高温計通過帯域は９５０ｎｍにセンタリングされてもよい（この場合、検出器６１はＳｉフォトダイオードであってもよい）。通過帯域は、短い波長では数十ｎｍにわたって、長い波長では恐らく１００ｎｍにわたって延びることがある。光学部品は一般的に反転性であるため、リバース方向においてラインビーム２６上、またはこれに極めて近いウェーハ２２の小エリアのみを検出して、あるサイズのバースタックの発光面を一般的に有しているエリアにその画像を光学的に拡大する。小レーザビームアニーリングによって、ラインビーム２６の直近の近接部分においても表面層温度の相当な変化があるが、Ｐｌａｎｋｉａｎ黒体スペクトルの性質によって、最も熱いエリアは熱発光放射を決定付ける（ｄｏｍｉｎａｔｅ）。通常、８１０ｎｍのレーザ波長を桁違いにブロックし、かつ高温計波長からレーザ自然発光を実質的にブロックする１５５０ｎｍまたは９５０ｎｍ付近の通過帯域を有する狭バンド干渉フィルタ６３が使用される。２つのＰＭＵＸインタフェース５４、５６は、その偏光に関係なく高温計波長を通過させるように設計されている。このような機能は、高温計波長ではなく８１０ｎｍソース放射にチューニングされた干渉ミラーによって実現可能である。第１のインタフェース５４はハードリフレクタ（ＨＲ）干渉フィルタであるが、第２のインタフェース５６は、８１０ｎｍまたは他のレーザ波長にチューニングされた偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であるように、従来のインタフェース５４、５６は設計される。本発明について、ＰＢＳインタフェース５６での干渉フィルタは、レーザ光の第１の偏光（またはこの少なくとも大部分）を反射しつつ高温計波長での第１の偏光の実質的部分（例えば、７２％）を通過させる程度にデチューンされる。同様に、ＨＲインタフェース５４での干渉フィルタは、両波長の他の偏光の大部分を反射しつつ高温計波長での第１の偏光の大部分（例えば、９０％）を通過させるように再設計される。ＰＭＵＸインタフェース５４、５６および狭バンド高温計フィルタ６３の両方のフィルタリングの結果として、光検出器６１は熱（黒体放射）スペクトルの一部における狭バンド光学信号のみを受信する。従って、本発明において特定の波長をブロックまたは許容する光学フィルタまたは経路は、たとえその波長の光のすべてを完全にブロックまたは完全に許容するとしても十分である。

[0026]光検出器６１の出力はソースコントローラ６５に供給され、これは検出された光電流をウェーハ温度に変換して、これを所望の温度と比較することによって、レーザバー３２に供給された電力を調整して、所望のウェーハ温度の方向においてその光学出力を増減させる。

[0027]この手法の難しさは、ＧａＡｓや他の半導体レーザが、通常高温計波長に重畳する低レベル自然発光のかなり広いスペクトルを有していることである。高温計フィルタ６３が高温計波長でブロックしない自然発光の結果として、光検出器６１は、追加フィルタリングなしで、（ａ）高温計波長でのウェーハ黒体放射と、（ｂ）高温計波長でのレーザソース自然発光の一部の両方を検出するであろう。

[0028]高温計性能は、バースタック３２とインタリーバ４２との間に置かれたノッチフィルタ６７、またはインタリーバ４２とＰＭＵＸ５２との間に置かれたノッチフィルタ６８によって高温計波長でのレーザソース自然放射を取り除くことによって大きく改良可能である。ノッチフィルタ６７または６８は、具体的にはいずれの波長、例えば１５５０ｎｍまたは９５０ｎｍが高温計フィルタ６３によって通過されても高温計波長でソース放射をブロックし、少なくとも８１０ｎｍのレーザ放射を通過させる。高温計波長の透過係数に対するレーザ波長の透過係数の比は桁違いであるはずである。フィルタ６７、６８の最低限の要件は、短い波長での放射が高温計を本質的に劣化させずに、これらがレーザ波長よりも長い波長、例えば８１０ｎｍをブロックすることである。ノッチフィルタ６７、６８は、スタンドアローンフィルタとして実現されてもよいが、インタリーバ４２またはＰＭＵＸ５２のいずれかにコーティングされた干渉フィルタとして容易に実現されてもよい。

[0029]図７の断面図に図示された、第１のノッチフィルタ６７の好都合な形態は、各レーザスタック３２が置かれ、かつ小型レンズ４０が発光エリア３６にわたるレーザスタックに接着剤によって固着されているハウジング７９を含んでいる。小型レンズ４０は、略コリメートビームを生成するために図面に直交して延びるレーザバー３４に沿って延びる小型円筒形レンズである。ハウジング７９の上部は、高温計フィルタ６７に対応する干渉フィルタ８４が高温計波長を選択的に反映し、かつレーザ波長を通過させるように形成されたＩｎｆｒａｓｉｌ（光学石英）のフラットウィンドウつまりウィンドウスラブ８３によってシールされている。レーザ放射に対する反射防止コーティングがウィンドウ８３の片面または両面に形成されてもよい。シールされた構造は、小型レンズ４０がレーザスタック３２から剥がれ、かつ不整合がレーザソースにおける熱逃走をもたらしても、有機汚染がハウジングの内部に制限され、下流光学部品に影響しないという利点を有している。

[0030]しかしながら、反射放射は、加熱およびモードホッピングの両方ゆえにレーザバーでの問題を生成する。この問題を解決するために、ハウジングの壁８６、８８は一定でない高さを有しており、ウィンドウ８３および取り付けられたフィルタ８４は、入射ビーム８１に直交する平面に対して約１°または他の適切な角度で傾斜される。結果として、高温計波長の反射放射は、発光エリア間、つまりスタックバー３４間のゾーンにおいてレーザスタック３２に衝突する反射ビーム９０の斜角で反射される。これによって放射はレーザ構造に結合されない。傾斜ウィンドウ８３のさらなる利点は、任意の反射レーザ放射はまた発光エリア３６から偏向されることである。さらに、バー３４間のバースタックの層は、通常、水冷却チャネル（図示せず）を含有しているため、反射放射の熱エネルギーは即座に吸収される。ハウジング７９およびシールウィンドウ８３は十分に不透過性の構造を構成すべきであるため、不具合に起因する任意の蒸発残渣が、不具合を検出して、レーザスタック３２への電力を除去するのに十分な時間の間構造内に閉じ込められる。

[0031]図８の断面図に図示されている代替構造は高温計フィルタ８４を、シールされたハウジング内の傾斜ウィンドウ８３の底部に置くため、この不具合もまたハウジング７９の内側に閉じ込められる。図９の断面図に図示されたさらなる代替構造は等しい高さのハウジング側壁８６、８８を有している。楔形ウィンドウ９２は側壁８６、８８の上に平らにあるが、高温計フィルタ８４は、楔ウィンドウ９２の上面の発光ビーム８１に対して傾斜される。

[0032]光学ソースとウェーハ間のアナモルフィック光学部品は、通常、反射防止コーティングを含んでいる。本発明によって、反射防止および他のコーティングは、レーザ波長だけではなく高温計波長に対しても設計される必要がある。

[0033]本発明は走査済みラインビームについて説明されてきたが、これはまた、基板の隣接する部分を順次照射するパルスレーザシステムに適用されてもよい。しかしながら、ＣＷ走査動作は、高温計の観点から時間的に不変の温度である走査済み領域によって高温計がイメージングされる点において好都合である。

[0034]システム全体の何らかの再設計によって、ＰＭＵＸインタフェースによって実行される波長フィルタリングは、レーザ波長での選択透過および高温計波長での選択反射と置換可能である。インタリーバ４２または偏向マルチプレクサ５２のいずれかなしで、またはこれらの両方なしで本発明を実施することができる。考えられる一例として、反射表面５４、５６に類似の（またはこれらのうちの１つに類似の）光学要素が、本発明を実施するのに用いられてもよく、この要素は偏向マルチプレクサの一部ではない。

[0035]本発明は好ましい実施形態を具体的に参照して詳細に説明されてきたが、この変形および修正が、本発明の主旨および範囲を逸脱せずになされてもよいことが理解される。

本発明で用いられる熱流束レーザアニーリング装置の正投影図である。 図１の装置の光学コンポーネントの異なる視点からの正投影図である。 図１の装置の光学コンポーネントの異なる視点からの正投影図である。 図１の装置の半導体レーザアレイの一部の端面図である。 図１の装置の均質化光パイプの正投影図である。 好ましい実施形態に従った、図２〜４の特徴を含むシステムの概略図である。 本発明の高温計波長ブロック光学フィルタの異なる実施形態の断面立面図である。 本発明の高温計波長ブロック光学フィルタの異なる実施形態の断面立面図である。 本発明の高温計波長ブロック光学フィルタの異なる実施形態の断面立面図である。

符号の説明

２２…ウェーハ、２６…ラインビーム、４０…小型レンズ、４２…インタリーバ、５２…ＰＭＵＸ、５４、５６…ＰＭＵＸインタフェース、６０…高温計、６１…光学検出器、６３…光学フィルタ、６５…ソースコントローラ、６７、６８…ノッチフィルタ、７９…ハウジング、８１…入射ビーム、８３…ウィンドウスラブ、８４…干渉フィルタ、８６、８８…壁、９２…楔形ウィンドウ

Claims (20)

1. レーザ波長で発光するレーザ放射ソースと、
   高温計波長での放射を通過させずに前記レーザ波長での放射を反射するようにチューニングされた反射表面と、
   前記反射表面と、熱処理される基板との間に配置された光学部品と、
   前記光学部品の反対側の前記反射表面の一方の側に位置決めされた高温計であって、前記高温計波長に感応的である高温計であって、前記光学部品が熱処理される前記基板の領域を前記高温計上にイメージングする高温計と、
   前記レーザ放射ソースと前記反射表面との間に配置された、前記高温計波長を含む前記レーザ放射ソースによって発光された放射の一部をブロックするための第１の光学フィルタと、
   を備える熱処理システム。
2. 前記高温計が、光検出器と、前記高温計波長を通過させるが前記レーザ波長は通過させない第２の光学フィルタとを含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記レーザ放射ソースがレーザエミッタのアレイを備えており、前記第１の光学フィルタが、前記アレイに対して角度が付けられることによって前記エミッタのうちの隣接するもの同士の間のゾーンに前記高温計波長の光を反射させるための反射表面を備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記光学部品が前記レーザ波長の放射のラインビームを前記基板に投影し、前記システムはさらに、前記ラインビームを横断する高速軸を有するラインビーム走査装置を備える、請求項１に記載のシステム。
5. レーザ波長で発光するレーザ放射ソースと、
   前記レーザ波長と高温計波長のうちの一方での放射を反射して、前記レーザおよび高温計波長のうちのもう一方を通過させるようにチューニングされたフィルタリング表面と、
   前記フィルタリング表面と、熱処理される基板との間に配置された、レーザ放射を前記基板上に投影するための光学部品と、
   前記フィルタリング表面に対して位置決めされ、前記高温計波長で前記基板から発光された放射を受け取るための高温計と、
   前記レーザ放射ソースと前記フィルタリング表面との間に配置された、前記高温計波長を含む前記レーザ放射ソースによって発光された放射の一部をブロックするための第１の光学フィルタと、
   を備える熱処理システム。
6. レーザソースの出力をフィルタリングして、高温計波長での放射を抑制するステップと、
   前記フィルタリング済み出力を熱処理される基板に向けるステップと、
   前記高温計波長での放射を検出して前記基板の温度を監視するステップと、
   を備える熱処理方法。
7. 前記向けるステップが、前記フィルタリング済み出力を第１の方向に１セットの光学部品を介して通過させて前記基板上にラインビームを作成する工程と、前記高温計波長での前記放射を反対方向に前記１セットの光学部品を介して通過させる工程と、を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記向けるステップがさらに、前記高温計波長での前記放射を、前記レーザソースのレーザ波長での放射から分離する工程を含む、請求項７に記載の方法。
9. 基板を熱処理するための熱処理システムであって、
   レーザ波長でのコヒーレント放射を照射する発光ダイオードを含むレーザ放射ソースと、
   前記コヒーレント放射を通過させ、かつ温度測定波長での放射をブロックする第１の光学フィルタと、
   前記基板の熱特性を測定するように構成された光学検出器と、
   前記基板と前記光学検出器との間に配置された、前記レーザ波長での放射をブロックし、かつ前記温度測定波長での放射を通過させる第２の光学フィルタと、
   を備えるシステム。
10. 第１の方向に前記コヒーレント放射のラインビームを前記基板上に投影し、かつ反対の第２の方向に熱放射を前記基板から前記光学検出器に対して前記第２の光学フィルタを介して向ける共通の光学部品をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１および第２の光学フィルタが、少なくとも１０の、前記レーザおよび温度測定波長間の吸収比を有する、請求項９に記載のシステム。
12. 前記第１のフィルタが、前記コヒーレント放射の入射ビームに対してある角度で傾斜された法線を有する光学表面を有する、請求項９に記載のシステム。
13. 前記角度が、前記温度測定波長の光を、前記発光ダイオードのそれぞれの間のゾーンに反射させるように選択される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記スタックの発光面における複数のバー軸に沿って配列された複数のダイオードレーザを備えるレーザバースタックと、
    前記スタックに固着され、かつ前記バー軸のそれぞれに沿って延びる複数の円筒形レンズと、
    前記バー軸間の近接部分における前記スタックに向けて非透過光を反射するように選択されたある角度で前記発光面に対して傾斜された平面に配列されたフィルタと、
    を備える光学ソース。
15. 前記レーザバースタックを収容するハウジングと、
    前記発光面に対して前記角度で傾斜された表面を有し、かつ前記ハウジングをシールするウィンドウと、
    をさらに備え、
    前記フィルタが前記表面に接着された干渉フィルタである、請求項１４に記載のソース。
16. レーザ波長で発光するレーザ放射ソースと、
    前記反射表面と基板サポートとの間に配置された、処理する基板を保持することができるビーム投影光学部品と、
    高温計波長に応答的な高温計と、
    前記レーザ放射ソースと前記ビーム投影光学部品との間にある、前記レーザ波長を含む第１の波長範囲の光の第１の光学経路と、前記ビーム投影光学部品と前記高温計との間にある、前記高温計波長を含む第２の波長範囲の光の第２の光学経路とを有する波長応答光学要素と、
    を備える熱処理システム。
17. 前記レーザ放射ソースと前記波長応答光学要素との間の高温計波長ブロックフィルタをさらに備える、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記高温計が光検出器およびレーザ波長ブロックフィルタを含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記レーザ放射ソースがレーザエミッタのアレイを備えており、前記高温計波長ブロックフィルタが、前記アレイに対して角度を付けられることによって前記エミッタの隣接するもの同士の間のゾーンに前記高温計波長の光を反射させる反射表面を備える、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記ビーム投影光学部品が前記レーザ波長の放射のラインビームを前記基板サポートにわたる基板平面に投影し、前記システムがさらに、前記ラインビームを横断する高速軸を有するラインビーム走査装置を備える、請求項１９に記載のシステム。

Images