[發明專利]通過線束改進的熱處理

有效

• 申請號: 201410097021.X
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104043900B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: S·R·卡爾森;K·W·肯尼迪;R·J·馬丁森
• 申請（專利權）人: 恩耐公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;H01L21/268;B23K26/064;B23K26/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

本發明涉及通過線束改進的熱處理，其中多束、多波長處理系統包含被配置以分別向襯底提供束的兩個或更多個激光器。所述激光器具有波長、脈沖持續時間、束面積、束強度、脈沖能量、偏振、重復率以及能夠獨立地選擇的其他束屬性。可以通過以第一波長的大面積束預加熱，之后曝光至第二波長的聚焦束，來減小需要局部加熱的處理過程中的襯底變形，從而將局部區域加熱至期望的處理溫度。對于一些處理，選擇多個波長以在襯底中獲得所期望的能量沉積。

技術領域

本公開內容涉及基于多波長激光的材料處理。

背景技術

許多制造工藝包含一個或多個基于激光的處理步驟。曝光至脈沖激光束可以被用于材料燒蝕、再結晶、退火或其他處理。例如，脈沖激光束已經被用來部分地熔化非晶硅層，以促進部分結晶。在其他實施例中，基于燒蝕處理，施加激光脈沖以移除表面層。連續波激光已經被用在焊接和其他處理中。這樣的基于激光的處理允許對處理區域的精確控制，且可以通過基于光纖的束輸送系統來方便地輸送一些束。然而，由于材料對所選擇波長的固有光學響應，可用的處理方法是有限的。這些限制傾向于制約材料處理的類型和通過基于激光的光學處理可實現的可用性能。

發明內容

曝光設備（exposure apparatus）包括：第一光纖，被耦合以接收第一光束；以及，第二光纖，被耦合以接收第二光束。所述第一光束與第一波長相關聯，且所述第二光束與第二波長相關聯。光學系統被定位，以接收來自所述第一光纖的第一光束和來自所述第二光纖的第二光束，并且將第一線束（line beam）和第二線束分別引導至襯底（substrate）的表面。在一些實施例中，所述第一線束和所述第二線束分別具有長度和寬度，其中所述長度大于所述寬度，且所述第一線束和所述第二線束在所述襯底的表面處、在如下一個區域中部分地重疊，所述區域的長度對應于所述長度中的至少一個。在其他實施例中，所述第一線束和所述第二線束分別具有長度和寬度，其中所述長度大于所述寬度，且所述第一線束和所述第二線束在表面處、在對應于至少一個寬度的方向上間隔開。在代表性的實施例中，所述第一線束具有的面積大于所述第二線束的面積，且在表面處，第二線束的面積被包含在第一線束的面積內。在一些替代方案中，所述第一波長和所述第二波長是不同的波長，且所述第一線束和所述第二線束在所述襯底的表面處基本重疊。在另一些實施方案中，所述第一光束是與第一脈沖持續時間和第一脈沖重復率相關聯的脈沖光束，且所述第二光束是與第二脈沖持續時間和第二脈沖重復率相關聯的脈沖光束。通常，所述第一脈沖持續時間和所述第二脈沖持續時間是不同的，或者所述第一脈沖重復率和所述第二脈沖重復率是不同的。

在附加的實施例中，所述第一線束在所述襯底的表面上具有的面積大于所述第二線束的面積，且所述第一光束的波長在所述襯底中的吸收系數小于所述第二波長在所述襯底中的吸收系數。在一些實施方案中，所述第一光纖具有的纖芯直徑（core diameter）與所述第二光纖的纖芯直徑不同。在其他實施例中，掃描系統能操作，以掃描所述線束，使得所述第一線束在所述第二線束之前被掃描跨越所述襯底區域。在又一些實施例中，所述第一線束被配置以加熱所述襯底的一個區域，之后將所述襯底的所述區域曝光至所述第二線束。在其他替代方案中，所述光學系統包含第一光學系統和第二光學系統，其中所述第一光學系統被定位以形成所述第一線束，且所述第二光學系統被定位以形成所述第二線束。根據其他實施例，所述第一線束被配置以焊接所述襯底，且所述第二線束被配置以對已焊接的襯底進行退火。