在激光退火系統(tǒng)中用于控制邊緣輪廓的定制光瞳光闌形狀的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及具有用于將圖案成像于基板上的光學(xué)元件的激光退火系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及在激光退火系統(tǒng)中用于控制邊緣輪廓(edgeprofile)的定制光瞳光闌(customized pupil stop)形狀。
【背景技術(shù)】
[0003]熱處理普遍實(shí)行于半導(dǎo)體工業(yè)。半導(dǎo)體基板在歷經(jīng)許多轉(zhuǎn)化的情況下經(jīng)受受熱處理，這些變化包含:硅化，結(jié)晶化，氧化，柵極、源極、漏極和溝道結(jié)構(gòu)的摻雜、活化和退火，、以及類(lèi)似處理。熱處理技術(shù)已經(jīng)從簡(jiǎn)單的爐烘焙發(fā)展到各種形式的日益增快的快速熱處理，諸如RTP、尖峰退火(spike annealing)和激光退火。
[0004]傳統(tǒng)的激光退火處理使用激光發(fā)射器，激光發(fā)射器可以是具有光學(xué)元件的半導(dǎo)體激光器或固態(tài)激光器，光學(xué)元件會(huì)將激光加以聚焦、散焦、或者變化地加以成像而成為所需的形狀。一種普遍的方法是將激光成像成為一條線(xiàn)或細(xì)矩形圖像。在整個(gè)基板上掃描激光(或基板被移動(dòng)至激光下方)以處理基板表面。
[0005]眾所周知的是，用相干光產(chǎn)生的圖像表現(xiàn)出明顯的邊界(sharp definit1n)，但還包括一個(gè)顯著的峰突(overshoot)，或“振鈴(ringing) ”效應(yīng)，其特征在于在接近圖像邊緣處具有高強(qiáng)度非均勻性，而以非相干光所產(chǎn)生的相同的圖像則表現(xiàn)出較少的邊界，其特征在于平緩的肩部與有點(diǎn)拓寬的滾降(roll-off)寬度，但還表現(xiàn)出較少的峰突。在部分相干光的情況下，所產(chǎn)生的圖像相較于以完全相干光所產(chǎn)生的圖像具有減小的振鈴效應(yīng)，且表現(xiàn)出比以完全非相干光所產(chǎn)生的圖像更窄的滾降。在激光光學(xué)元件系統(tǒng)中使用孔可能會(huì)影響振鈴效應(yīng)和滾降。然而，目前的孔通常不提供有關(guān)于峰突和滾降的期望結(jié)果。
[0006]因此，本領(lǐng)域中存在對(duì)激光退火系統(tǒng)中的改良孔的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及具有用于在基板上提供圖像的光學(xué)元件的激光退火系統(tǒng)。光學(xué)元件可包含將圖像整形以暴露于基板的表面上的多個(gè)孔或一個(gè)孔。該圖像可由光學(xué)元件系統(tǒng)內(nèi)的孔的形狀加以確定。
[0008]—個(gè)實(shí)施方式提供一種用于在光學(xué)系統(tǒng)中使用的裝置。該裝置包含:光源，該光源適于提供具有第一數(shù)值孔徑的照射；第一孔，該第一孔受該光源照射且適于形成圖像；以及第二孔，該第二孔設(shè)置于該第一孔的下游。該裝置進(jìn)一步包含中繼光學(xué)元件(relayoptic)，該中繼光學(xué)元件包含第二數(shù)值孔徑，該第二數(shù)值孔徑由該第二孔所限定，其中該第二孔適于匹配比值，該比值是沿第一方向和第二方向在平面上的所述第一孔的所述第一數(shù)值孔徑比上所述中繼光學(xué)元件的所述第二數(shù)值孔徑的比值，所述第二方向垂直于所述第一方向。
【附圖說(shuō)明】
[0009]因此，通過(guò)參照實(shí)施方式，以能詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征的方式，可獲得以上簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明的更具體描述，附圖中圖解了這些實(shí)施方式中的一些實(shí)施方式。但是，應(yīng)注意到，附圖只圖解了本發(fā)明的典型實(shí)施方式，因此不視為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其他等效的實(shí)施方式。
[0010]圖1是根據(jù)某些實(shí)施方式的熱處理裝置的示意圖。
[0011]圖2是根據(jù)某些實(shí)施方式的圖1的熱處理裝置中的光學(xué)元件的示意圖。
[0012]圖3是根據(jù)某些實(shí)施方式的中繼孔的平面圖。
[0013]為了有助于了解，已經(jīng)在任何可能的地方使用相同的參考標(biāo)記來(lái)表示各圖共有的相同元件。預(yù)期一個(gè)實(shí)施方式的元件與特征可有利地并入在其他實(shí)施方式中，而不用另外詳述。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及具有用于將圖案成像于基板上的光學(xué)元件的激光退火系統(tǒng)。光學(xué)元件可包含將圖像整形以暴露于基板的表面上的多個(gè)孔或一個(gè)孔。該圖像可由光學(xué)元件系統(tǒng)內(nèi)的孔的形狀加以確定。
[0015]圖1是用于基板的激光處理的系統(tǒng)100的平面圖。系統(tǒng)100包含能量模塊102以及脈沖控制模塊104，能量模塊102具有產(chǎn)生多個(gè)激光脈沖的多個(gè)脈沖激光源，脈沖控制模塊104將各個(gè)激光脈沖組合成組合激光脈沖。脈沖控制模塊104控制這些組合激光脈沖的強(qiáng)度、頻率特性、以及極化特性。系統(tǒng)100還包含脈沖整形模塊106以及均化器(homogenizer) 108，脈沖整形模塊106調(diào)整這些組合激光脈沖的時(shí)間剖面(temporalprofile)，均化器108通過(guò)將組合激光脈沖疊加成為單一均勻場(chǎng)而調(diào)整這些脈沖的空間能量分布。在一個(gè)實(shí)施方式中，均化器108所產(chǎn)生的光包含提供均勻場(chǎng)的兩道激光光束。
[0016]系統(tǒng)100進(jìn)一步包含孔構(gòu)件116以及中繼光學(xué)元件118，孔構(gòu)件116從單一均勻場(chǎng)中去除殘留的邊緣非均勻度，中繼光學(xué)元件118便于激光能量場(chǎng)與基板支撐件110上設(shè)置的基板精確對(duì)準(zhǔn)?？刂破?12耦接于能量模塊102以控制激光脈沖的產(chǎn)生、耦接于脈沖控制模塊104以控制脈沖特性、以及耦接于基板支撐件110以控制基板相對(duì)于能量場(chǎng)的移動(dòng)。包圍系統(tǒng)(enclosure system) 114—般而言包圍系統(tǒng)100的操作部件。
[0017]激光器可以是能夠形成高功率激光輻射的短脈沖的任何類(lèi)型激光器，短脈沖例如持續(xù)時(shí)間(durat1n)少于約100納秒(nsec)。通常，使用具有超過(guò)500種空間模式(spatial mode)且M2高于約30的高模態(tài)(modality)激光器。諸如Nd: YAG激光器、Nd:玻璃激光器、鈦摻雜藍(lán)寶石(titanium-sapphire)激光器或者其他稀土摻雜的晶體激光器之類(lèi)的固態(tài)激光器被頻繁地使用，但可以使用氣體激光器，這些氣體激光器諸如是準(zhǔn)分子激光器，例如氯化氣(XeC12)激光器、氟化氬(ArF)激光器、或氟化氪(KrF)激光器。
[0018]激光可由例如q_開(kāi)關(guān)(被動(dòng)的(passive)或主動(dòng)的(active))、增益開(kāi)關(guān)(gainswitching)、或鎖模(mode locking)來(lái)開(kāi)關(guān)。也可在緊鄰激光器的輸出部處使用普克爾斯盒(Pockels cell)，以通過(guò)中斷激光器所發(fā)射的光束而形成脈沖。一般而言，能用于脈沖激光處理的激光能夠產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間介于約I納秒(nsec)與約100微秒(μ sec)之間的、具有介于約100毫焦耳(mj)與約I焦耳(J)之間的能量值的激光輻射脈沖，通常是在約8納秒(nsec)內(nèi)具有約I焦耳的能量值的激光福射脈沖。這些激光可具有介于約200納米(nm)與約2000納米之間的波長(zhǎng)，諸如介于約400納米與約1000納米之間的波長(zhǎng)，例如約532納米的波長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，這些激光是q_開(kāi)關(guān)倍頻Nd = YAG激光。這些激光可皆工作于同一波長(zhǎng)，或這些激光中的一個(gè)或更多個(gè)激光可工作于與能量模塊102內(nèi)的其他激光不同的波長(zhǎng)。這些激光可被放大以發(fā)展所期望的功率級(jí)。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中，放大介質(zhì)(amplificat1n medium)具有與產(chǎn)生激光的介質(zhì)(lasing medium)相同或相似的組成成分。每一個(gè)激光脈沖通常本身被放大，但在某些實(shí)施方式中，所有激光脈沖可在組合之后被放大。
[0019]傳送至基板的典型激光脈沖可以是多激光脈沖的組合。多脈沖產(chǎn)生于受控時(shí)間且彼此之間具有受控關(guān)系，使得當(dāng)多脈沖被組合時(shí)，單激光輻射脈沖使得具有受控的時(shí)間和空間能量剖面、受控的能量上升(energy rise)、持續(xù)時(shí)間、衰減以及受控的能量不均勻性的空間分布?？刂破?12可具有耦接于每一個(gè)激光器(例如每一個(gè)激光器的每一個(gè)開(kāi)關(guān))的脈沖發(fā)生器(例如耦接于電壓源的電子計(jì)時(shí)器)以控制來(lái)自于每一個(gè)激光器的脈沖的產(chǎn)生。
[0020]圖2是圖1的熱處理裝置中的光學(xué)元件的局部示意圖。圖2所繪示的光學(xué)元件包含孔構(gòu)件116與中繼光學(xué)元件118，孔構(gòu)件116例如是以上所描述的。孔構(gòu)件116，例如投射孔件，一般位于系統(tǒng)100內(nèi)的中繼光學(xué)元件118的上游處。因此，光在經(jīng)過(guò)中繼光學(xué)元件118之前，必定穿過(guò)孔構(gòu)件116中的開(kāi)口(或孔)。一般而言，孔構(gòu)件116起光束整形孔的作用，光束整形孔把從一個(gè)或更多個(gè)源自于孔構(gòu)件116上游的激光光束而來(lái)的光截?cái)?。在一個(gè)實(shí)施方式中，孔構(gòu)件116可實(shí)質(zhì)上是矩形的。應(yīng)注意，在此所描述的光學(xué)系統(tǒng)可工作在IX的放大倍率，然而也可預(yù)期其他放大倍率。因此，在孔構(gòu)件116處圖像的“尺寸”與該圖像在基板表面上時(shí)的尺寸相同。