高效率的线形成光学系统及方法_3

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的长度L中的±5%的范围内(或者在其他情况下是±2%的范围内)的优选强度均匀性。
[0060]请重新参照第1图,穿过狭缝光圈44的第一透射光24P由中继光学系统50的第一光学器件52A聚焦于中间焦点平面IFP处的第二光圈器件60上。中间焦点平面IFP包含坐标X’以坐标y’以与第一光圈器件40处的(x,y)坐标相区分。此聚焦产生第二强度分布I’(X’,r ),此由物平面0P处的强度分布I (X,y)的一维傅立叶变换(在X’方向上)所定义。
[0061]在物平面0P处的强度分布I (X)可被定义为(其中(dl)/2 = a):
[0062]I (x) = G(x).rect (x/a),
[0063]其中rect (x/a):在x | >a时为0 ;在x = a时为1/2 ;且在x | <a时为1,且G(x)=exp (-X2),因此,可得 I’(x’)为:
[0064]I,(x,)= F{I (x)} = F{rect (x/a).exp (~x2)} = [a.sine (x,.a/2) ] D [ ( π )1/2exp {_ π 2x’ 2}],其中符号口表示卷积运算。
[0065]图3A是在第二光圈器件60处的第一透射光24P的强度分布I’(X’)对x’ (mm)的图。图3B是图3B的第二光圈器件60从+z方向来看的前视图。参照第3B图,叶片62被设置以使入射到第二光圈器件60的第一透射光24P的一部分24P’穿过狭缝光圈64而第一透射光24P的相应部分24B’由第二光圈器件60的叶片62所遮挡。第一透射光24P的一部分24P’因此被称为第二透射光,且由中继光学系统50的下游部分所使用以形成线图像80。
[0066]图3A示出了如下细节:能够在哪里放置叶片62以具有选择宽度d2,从而使选择量的第二透射光24P’穿过。强度分布I’(X’ )示出强中心峰P0被一些较小的峰所围绕,较小的峰的尺寸自强度分布I’(X’)的中心衰减。在中心峰P0的任一侧的第一峰以P1表示,且该第一峰P1由第一最小值ml及第二最小值(最小)m2所围绕的最大值MX所定义。在示例中,狭缝光圈64被定义为具有宽度d2,叶片62的各边缘63位于对应的第一峰P1内,使狭缝光圈64透射与第一峰P1相关联的光的至少一部份。
[0067]在其他的示例中,第二光圈器件60被配置以使叶片62的边缘63位于最大值MX与第二最小值m2的对应的第一峰P1之内,举例来说,如果在X轴的正侧(positive side)上的X值在最大值MX处被定义为工^且在第二最小值m2处被定义为X ?2,且叶片62的边缘63的X位置被定义为x63,那么正侧叶片62的边缘63的位置的条件可表示为xMX彡X 63彡X ?2。负侧叶片62的边缘63的对应条件可表示为-Χηι2< -χ63^Ξ -χΜΧ。此空间的过滤条件被发现可提供形成线图像80的最佳结果,其具有强度非均匀的可接受的程度,例如,如在长度L的长方向上所测量的±5%内。
[0068]在示例中,第一透射光24Ρ在中间焦点平面IFP由第二光圈器件60遮挡的量大约为5%至8%使得第一透射光24Ρ的大约95%至92%被透射来形成第二透射光24Ρ’。这允许中继光学系统50在像平面IP形成线图像80,该线图像的效率是相对于提供到物平面IP的输入能量或强度的至多约75%,相较于现有技术的约15%的效率。
[0069]进一步,在一个示例中,线图像80在长方向(即,X方向)上的强度均匀性可满足在长度L的长方向上具有±5%的公差,且在另一示例中可满足±2%的公差。
[0070]使用第二透射光24P’在像平面IP处形成线图像80。该第二透射光24P’在x方向上被定义为强度分布I’(X’ )的截断形式,且可被表示如下,其中F{.}代表傅立叶变换运算。
[0071]I,(X,)= F {I (X)}.rect (x,/b),其中 b = (d2) /2
[0072]= [a.sine (x,.a/2) ] D [ ( π ) 1/2exp {- n 2x,2} ].rect (x,/b)
[0073]强度分布IL(x)是I’(x’)的一维反傅立叶变换,即,
[0074]lL(x) = F ΜΓ (X,)}
[0075]由图3A可看出在上述I’(X’)的表示式中第二光圈器件60定义一维“rect”方程式,且供以移除沿X’轴的较高空间频率成分的选择量。因为需要这些较高空间频率成分以形成高清晰的线图像,此高清晰的线图像包含在第一光圈器件40处的输入(调节)激光束24的强度变化,第二光圈器件60的过滤起到了使线图像80在长方向上的强度变化平滑的作用。另一方面,由于这些较高空间频率成分具有相对低的强度,大部分的第一透射光24P穿过狭缝光圈64来形成第二透射光24P’。
[0076]图4A是在像平面IP的线图像80于长方向的强度分布IL (x)对x (mm)的图,且经由示例示出由系统10所形成的两种不同尺寸的线L = 10mm(实线)及L = 7.5mm(虚线)。在示例中,线图像80的长度L可在5mm ^ L ^ 100mm的范围中。
[0077]图4B是强度分布IL(y)对y ( μπι)的图且示出线图像80的强度分布IL(y)在短方向上(即,y方向)具有高斯形状,此高斯形状定义约为75 μπι的示例宽度w。在示例的实施例中,宽度w可在25 μπι < w < 100 μπι的范围中。如上所述,在示例中,宽度w可由光束调节光学系统30定义而使得中继光学系统50是圆柱形的,其在Y-Z平面没有光能。
[0078]值得注意的是,在线图像80在短方向(S卩,y方向)上扫描的情况下,线图像80在短尺寸上的强度分布IL(y)无需满足像长尺寸的强度分布IL(x)那样的均匀性公差。在此情况下,在y方向上的强度变化在扫描过程中被平均了。在图4B的强度分布IL(y)的图中,线图像80在y方向上的强度具有约± 10%的变化。
[0079]反射中继光学系统
[0080]图5为示例系统10的示意图,示例系统10包含反射中继光学系统50及折叠面镜光学系统90,折叠面镜光学系统90用于将线图像80引导至设置于像平面IP的晶片W的平面WS。反射中继光学系统50包含凹面镜形式的以偏轴配置来设置的第一光学组件52A及第二光学组件52B。中继光学系统50也包含用作折向(fold)穿过物平面0P上的第一光圈器件40的第一透射光24P的光学路径的折叠面镜Fl、F2、F3。折叠面镜F2设置在第二光圈器件60之后,使得入射到第二光圈器件60的第一透射光24P中,仅有第一透射光24P的中心部分(即,第二透射光24P’ )被折叠面镜F2反射以穿过中继光学系统50的其余部分。因此,示例中继光学系统50包含反射光学器件,即其不包含折射光学器件。当激光光源20操作于红外线波长(例如,标称10.6 μπι的0)2激光波长)时,此配置是期望的。
[0081 ] 折叠面镜F3反射前述第二透射光24Ρ’且引导至第二光学组件52Β,其引导第二透射光24Ρ’至包含至少一个折叠面镜F4的折叠面镜光学系统90。在示例中,折叠面镜光学系统90可以被配置以补偿非平行的物平面0Ρ及像平面IP而使得线图像80可适当地成像于晶片W的表面WS上。
[0082]激光退火系统
[0083]图6为包含此文公开的线形成光学系统10的示例激光退火系统100的示意图。可适用线形成光学系统10的示例激光退火系统记载于,举例来说,美国专利N0.7,612,372、7,514,305、7,494,942、7,399,945、7,154,066、6,747,245 及 6,366,308 中。
[0084]图6中的激光退火系统100包含沿光轴A1的前述线形成光学系统10,其中激光光源20发射的初始激光束22具有波长(例如,来自C02激光器的标称10.6 μπι),此波长在选择条件下可被晶片W吸收且将晶片W加热。此些选择条件包含,举例来说,以第二辐照束(未示出)来加热晶片W或者辐照晶片W,其中第二辐射束具有比晶片W的半导体带隙能量更大的带隙能量,因此造成晶片W吸收第二透射光24Ρ’至足以加热晶片W至退火温度的程度。以第二激光光源辐照晶片W以使晶片W可吸收第二透射光24Ρ’的示例记载于美国专利 N0.7,098,155、7,148,159 及 7,482,254 中。
[0085]晶片W是由具有上表面112的块110所支撑,在示例中,块110被配置为加热晶片Wo块110然后由载台120所支撑,载台120然后由平台130支撑。在示例实施例中,块110被结合到载台120。在另一示例的实施例中,载台120是为可移动式,包含可转移及可旋转。
[0086]以举例方式示出的晶片W具有器件特征,器件特征是以源极区150S及漏极区150D的形式呈现,源极区150S及漏极区150D形成在或接近于晶片W的表面WS,其作为形成于晶片W中的电路(例如,晶体管)156的一部分。值得注意的是,为易于示例,电路156的源极区150S及漏极区15
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