使用微透镜阵列而产生线路的光学设计制造技术

本发明专利技术的实施例提供一种设备，该设备包括基板支撑件；激光辐射源，该激光辐射源沿着光学路径发射激光辐射；和照明光学器件，该照明光学器件沿着光学路径设置。照明光学器件包括慢轴透镜集合和快轴透镜集合。设备进一步包括均化器，该均化器沿着光学路径设置在照明光学器件与基板支撑件之间。均化器包括柱状透镜的第一微光学小透镜阵列和柱状透镜的第二微光学小透镜阵列，其中柱状透镜的第二微光学小透镜阵列具有相对大于柱状透镜的第一微光学小透镜阵列的小透镜间距的小透镜间距，且第一微光学小透镜阵列的小透镜轴和第二微光学小透镜阵列的小透镜轴沿着轴定向，该轴平行于激光辐射源的快轴。

Optical design of a circuit using microlens arrays

The embodiment of the invention provides a device, the device includes a substrate support; the source of laser radiation, the laser radiation along the optical path of laser radiation emission; and lighting optical device, the illumination optics disposed along the optical path. The illumination optical device includes a collection of slow axis lenses and a collection of fast axis lenses. The device further includes a homogenizing device that is disposed between the illumination optical device and the substrate support along the optical path. All of the first light device comprises a cylindrical lens, small lens array and cylindrical lens second small micro optical lens array, wherein the cylindrical lens second micro optical lens array has a first small micro cylindrical lens is greater than the relatively small lens small spacing distance between the lens science lenslet array, small lens axis lens the first optical axis and small lens array and second optical lenslet array along the axial direction of the shaft, the fast axis parallel to the laser radiation source.

【技术实现步骤摘要】
使用微透镜阵列而产生线路的光学设计本申请是申请日为2012年10月12日、申请号为201280044675.5、名称为“使用微透镜阵列而产生线路的光学设计”的专利技术专利申请的分案申请。背景专利
本专利技术的实施例一般涉及半导体基板的热处理。特别地，本专利技术涉及半导体基板的激光热处理。相关技术的描述在形成于硅晶片或诸如用于显示的玻璃面板之类的其它基板中的硅和其它半导体集成电路的制造中需要热处理。所需要温度可在自小于250℃的相对低温至大于1000℃、1200℃或甚至1400℃的范围内，且可用于各种工艺，诸如掺杂剂注入退火、结晶、氧化、氮化、硅化和化学气相沉积以及其它工艺。对于高级集成电路所需要的极浅(veryshallow)电路特征，期望减少实现所需要热处理的总热预算。热预算可认为是在实现期望处理温度所必需的高温下的总时间。晶片需要在最高温度下停留的时间可能极短。举例而言，快速热处理(Rapidthermalprocessing；RTP)使用辐射灯仅加热晶片而不加热腔室的其余部分，所述辐射灯可很快开启和关闭。使用极短(约20ns)激光脉冲的脉冲激光退火对仅加热表面层而不加热下层晶片有效，因此允许极短的斜升速率及斜降速率。各种形式的最近开发的方法，有时称为热通量激光退火或动态表面退火(dynamicsurfaceannealing；DSA)，使用锥形光导管和变像成像光学器件来产生照在晶片上的极强烈光束作为薄长线路的辐射。随后在晶片的表面上沿垂直于线路光束的长尺寸的方向扫描线路。然而，据报告，用来沿着慢轴(即，线路长度方向)将图像均化(homogenize)且成比例缩放的光导管易碎且难以制造，且易受与系统中其它光学器件的未对准的影响。因此，需要用于投射激光线路图像的更有效且更经济的光学系统，该光学系统不太受对准错误的影响且不易碎。专利技术概述本专利技术一般涉及半导体基板的热处理。在一个实施例中，提供用于处理半导体基板的热处理设备。设备包括：基板支撑件；激光辐射源，该激光辐射源沿着在激光辐射源与基板支撑件之间的光学路径发射激光辐射；照明光学器件，该照明光学器件沿着光学路径设置，该照明光学器件包括慢轴透镜集合和快轴透镜集合，该慢轴透镜集合具有彼此间隔开的至少第一柱状透镜和第二柱状透镜，该快轴透镜集合具有彼此间隔开的至少第一柱状透镜和第二柱状透镜，该快轴透镜集合设置在该慢轴透镜集合的第一柱状透镜与第二柱状透镜之间；均化器(homogenizer)，该均化器沿着光学路径设置在照明光学器件与基板支撑件之间用于使自激光辐射源的激光辐射均化，该均化器包括柱状透镜的第一微光学小透镜(lenslet)阵列和柱状透镜的第二微光学小透镜阵列，柱状透镜的第二微光学小透镜阵列具有相对大于柱状透镜的第一微光学小透镜阵列的小透镜间距的小透镜间距。在一个实例中，第一微光学小透镜阵列的小透镜轴和第二微光学小透镜阵列的小透镜轴沿着轴定向，该轴平行于激光辐射源的快轴。设备进一步包括多个聚光透镜，所述多个聚光透镜沿着光学路径设置在均化器与基板支撑件之间，用于在基板的表面处聚焦线路图像，所述多个聚光透镜具有至少五个具有全球形表面的透镜。在另一个实施例中，提供用于处理半导体基板的热处理设备。设备包括：基板支撑件；激光二极管杆(bars)阵列，该激光二极管杆阵列在第一波长处发射激光辐射，该激光二极管杆阵列布置在沿着慢轴延伸的多个平行列内，所述列的激光二极管杆沿着快轴布置在堆叠(stack)内，其中慢轴和快轴与在激光二极管杆阵列与基板支撑件之间的光学路径正交；照明光学器件，该照明光学器件沿着光学路径设置在激光二极管杆阵列与基板支撑件之间，该照明光学器件包括偏振分光镜、具有彼此间隔开的至少第一柱状透镜和第二柱状透镜的慢轴透镜集合、具有彼此间隔开的至少第一柱状透镜和第二柱状透镜的快轴透镜集合，该快轴透镜集合设置在该慢轴透镜集合的第一柱状透镜与第二柱状透镜之间；二向分光镜，该二向分光镜设置在该快轴透镜集合的下游且构造成将自加热基板反射的第二波长和第三波长的激光辐射重导引至高温计；和波片，该波片设置在二向分光镜的下游以将激光辐射的偏振旋转90度；均化器，该均化器沿着光学路径设置在照明光学器件与基板支撑件之间，用于将激光辐射沿着慢轴均化，该均化器包括柱状透镜的第一微光学小透镜阵列和柱状透镜的第二微光学小透镜阵列，柱状透镜的第二微光学小透镜阵列具有相对大于柱状透镜的第一微光学小透镜阵列的小透镜间距的小透镜间距；和聚光透镜集合，该聚光透镜集合沿着光学路径设置在均化器与基板支撑件之间，用于在基板之表面聚焦线路图像，该聚光透镜集合具有至少五个具有全球形表面的透镜。在又一个实施例中，提供用于处理半导体基板的热处理设备。设备包括：基板支撑件；激光二极管杆阵列，该激光二极管杆阵列布置在沿着慢轴延伸的多个平行列内，所述列的激光二极管杆沿着快轴排列在堆叠内，慢轴大体垂直于快轴；照明光学器件，该照明光学器件设置在激光二极管杆阵列与基板支撑件之间，该照明光学器件包括慢轴透镜集合和快轴透镜集合，该慢轴透镜集合具有彼此间隔开的至少第一柱状透镜和第二柱状透镜，该快轴透镜集合具有彼此间隔开的至少第一柱状透镜和第二柱状透镜，该慢轴透镜集合沿慢轴准直激光束辐射，该快轴透镜集合设置在该慢轴透镜集合的第一柱状透镜与第二柱状透镜之间以沿快轴准直激光束辐射；和均化器，该均化器设置在照明光学器件与基板支撑件之间，用于使由照明光学器件沿着慢轴准直的激光束辐射均化，该均化器包括柱状透镜的第一微光学小透镜阵列和柱状透镜的第二微光学小透镜阵列，该柱状透镜的第二微光学小透镜阵列平行于柱状透镜的第一微光学小透镜阵列设置且与柱状透镜的第一微光学小透镜阵列间隔开，柱状透镜的第二微光学小透镜阵列具有相对大于柱状透镜的第一微光学小透镜阵列的小透镜间距的小透镜间距；和聚光透镜集合，该聚光透镜集合沿着光学路径设置在均化器与基板支撑件之间用于在基板的表面聚焦线路图像，聚光透镜集合具有至少五个具有全球形表面的透镜。附图简要说明因此，可详细理解本专利技术的上述特征的方式，可参考各实施例获得上文简要概述的本专利技术的更具体描述，一些实施例图示于附图中。然而，应注意的是，附图仅描绘本专利技术的典型实施例，且因此不应视为对本专利技术的范围的限制，因为本专利技术可允许其它同等有效的实施例。图1是根据本专利技术的一个实施例的热通量激光退火设备的示例性透视图。图2概念上表示具有激光二极管杆阵列和光学器件的光学系统，所述激光二极管杆阵列和光学器件共同工作以产生且聚焦待导引至晶片上的均匀分布的激光。图3表示激光二极管杆阵列的端平面图。图4A和图4B表示经由示例性照明光学器件传播的输出光束的慢轴视图和快轴视图。图5A表示微透镜阵列均化器的慢轴视图。图5B表示预均化透镜阵列的一部分小透镜阵列的慢轴特写视图。图6A表示经由示例性傅里叶变换透镜传播的激光束的慢轴视图。图6B表示傅里叶变换透镜的在畸变函数(distortionfunction)与归一化(normalized)辐射强度I(θ)以及照射度函数H(y)之间的关系。图7表示根据本专利技术的一个实施例的光学系统的透镜布置的慢轴视图，该光学系统包括激光二极管杆阵列、照明光学器件、微透镜阵列均化器、傅里叶变换透镜和高温计收集光学器件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理半导体基板的热处理设备，所述热处理设备包括：基板支撑件，所述基板支撑件具有基板接收表面；光束源，所述光束源具有快轴，用于沿着与所述基板支撑件的所述基板接收表面交叉的光学路径发射光束；均化器，所述均化器沿着所述光学路径设置在所述光束源与所述基板支撑件之间，所述均化器包括：第一透镜阵列，所述第一透镜阵列具有柱状透镜的小透镜阵列；和第二透镜阵列，所述第二透镜阵列具有柱状透镜的小透镜阵列，其中所述第二透镜阵列的小透镜阵列的至少两个相邻柱状透镜具有比所述第一透镜阵列的小透镜阵列的至少两个相邻柱状透镜的间距更大的间距。

【技术特征摘要】
2011.11.04 US 61/555,938;2012.10.10 US 13/649,0281.一种用于处理半导体基板的热处理设备，所述热处理设备包括：基板支撑件，所述基板支撑件具有基板接收表面；光束源，所述光束源具有快轴，用于沿着与所述基板支撑件的所述基板接收表面交叉的光学路径发射光束；均化器，所述均化器沿着所述光学路径设置在所述光束源与所述基板支撑件之间，所述均化器包括：第一透镜阵列，所述第一透镜阵列具有柱状透镜的小透镜阵列；和第二透镜阵列，所述第二透镜阵列具有柱状透镜的小透镜阵列，其中所述第二透镜阵列的小透镜阵列的至少两个相邻柱状透镜具有比所述第一透镜阵列的小透镜阵列的至少两个相邻柱状透镜的间距更大的间距。2.如权利要求1所述的设备，所述设备进一步包括：多个聚光透镜，所述多个聚光透镜沿着所述光学路径设置在所述均化器与所述基板支撑件之间，其中所述多个聚光透镜包括至少五个球面透镜。3.如权利要求1所述的设备，其中所述光束源以在约190nm与约950nm之间的波长发射光束。4.如权利要求1所述的设备，其中所述第二透镜阵列的小透镜阵列的每一个柱状透镜和所述第一透镜阵列的小透镜阵列的每一个柱状透镜都沿平行于所述快轴的轴定向。5.一种用于处理半导体基板的热处理设备，所述热处理设备包括：基板支撑件，所述基板支撑件具有基板接收表面；激光二极管杆阵列，所述激光二极管杆阵列沿着与所述基板支撑件的所述基板接收表面交叉的光学路径以第一波长发射激光辐射，所述激光二极管杆阵列布置在沿着慢轴延伸的多个平行列内，所述列的激光二极管杆沿着快轴布置在堆叠中，其中所述慢轴和所述快轴与在所述激光二极管杆阵列和所述基板支撑件之间的光学路径正交；照明光学器件，所述照明光学器件沿着所述光学路径设置在所述激光二极管杆阵列和所述基板支撑件之间，所述照明光学器件包括：慢轴透镜集合，所述慢轴透镜集合具有彼此间隔开的至少第一柱状透镜和第二柱状透镜；和快轴透镜集合，所述快轴透镜集合具有彼此间隔开的至少第一柱状透镜和第二柱状透镜，所述快轴透镜集合设置在所述慢轴透镜集合的所述第一柱状透镜与所述第二柱状透镜之间；和均化器，所述均化器沿着所述光学路径设置在所述照明光学器件与所述基板支撑件之间，用于沿着所述慢轴均化激光辐射，所述均化器包括：第一透镜阵列，所述第一透镜阵列具有柱状透镜的小透镜阵列；和第二透镜阵列，所述第二透镜阵列具有柱状透镜的小透镜阵列，其中所述第二透镜阵列的小透镜阵列的至少两个相邻柱状透镜具有比所述第一透镜阵列的小透镜阵列的至少两个相邻柱状透镜的间距更大的间距。6.如权利要求5所述的设备，其中所述照明光学器件进一步包括：二向分光镜，所述二向分光镜设置在所述快轴透镜集合的下游且构造为将自加热基板反射的第二波长和第三波长的激光辐射重导引至高温计；和波片，所述波片设置在所述二向分光镜的下游以将激光辐射的线性偏振变换成为圆偏振。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·E·霍姆格伦，塞缪尔·C·豪厄尔斯，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US