使用微透鏡陣列而產(chǎn)生線路的光學(xué)設(shè)計的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施例提供一種設(shè)備，該設(shè)備包括基板支撐件；激光輻射源，該激光輻射源沿著光學(xué)路徑發(fā)射激光輻射；和照明光學(xué)器件，該照明光學(xué)器件沿著光學(xué)路徑設(shè)置。照明光學(xué)器件包括慢軸透鏡集合和快軸透鏡集合。設(shè)備進(jìn)一步包括均化器，該均化器沿著光學(xué)路徑設(shè)置在照明光學(xué)器件與基板支撐件之間。均化器包括柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列和柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列，其中柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列具有相對大于柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡間距的小透鏡間距，且第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸和第二微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸沿著軸定向，該軸平行于激光輻射源的快軸。
【專利說明】使用微透鏡陣列而產(chǎn)生線路的光學(xué)設(shè)計
[0001]背景發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實施例一般涉及半導(dǎo)體基板的熱處理。特別地，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體基板的激光熱處理。
[0003]相關(guān)技術(shù)的描述
[0004]在形成于硅晶片或諸如用于顯示的玻璃面板之類的其它基板中的硅和其它半導(dǎo)體集成電路的制造中需要熱處理。所需要溫度可在自小于250°C的相對低溫至大于IOOO0C、1200°C或甚至1400°C的范圍內(nèi)，且可用于各種工藝，諸如摻雜劑注入退火、結(jié)晶、氧化、氮化、硅化和化學(xué)氣相沉積以及其它工藝。
[0005]對于高級集成電路所需要的極淺(very shallow)電路特征,期望減少實現(xiàn)所需要熱處理的總熱預(yù)算。熱預(yù)算可認(rèn)為是在實現(xiàn)期望處理溫度所必需的高溫下的總時間。晶片需要在最高溫度下停留的時間可能極短。舉例而言，快速熱處理(Rapid thermalprocessing ;RTP)使用福射燈僅加熱晶片而不加熱腔室的其余部分,所述福射燈可很快開啟和關(guān)閉。使用極短(約20ns)激光脈沖的脈沖激光退火對僅加熱表面層而不加熱下層晶片有效，因此允許極短的斜升速率及斜降速率。
[0006]各種形式的最近開發(fā)的方法，有時稱為熱通量激光退火或動態(tài)表面退火(dynamicsurface annealing;DSA),使用錐形光導(dǎo)管和變像成像光學(xué)器件來產(chǎn)生照在晶片上的極強(qiáng)烈光束作為薄長線路的輻射。隨后在晶片的表面上沿垂直于線路光束的長尺寸的方向掃描線路。然而，據(jù)報告，用來沿著慢軸(即，線路長度方向)將圖像均化(homogenize)且成比例縮放的光導(dǎo)管易碎且難以制造，且易受與系統(tǒng)中其它光學(xué)器件的未對準(zhǔn)的影響。
[0007]因此，需要用于投射激光線路圖像的更有效且更經(jīng)濟(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)不太受對準(zhǔn)錯誤的影響且不易碎。
[0008]發(fā)明概沭
[0009]本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體基板的熱處理。在一個實施例中，提供用于處理半導(dǎo)體基板的熱處理設(shè)備。設(shè)備包括:基板支撐件；激光輻射源，該激光輻射源沿著在激光輻射源與基板支撐件之間的光學(xué)路徑發(fā)射激光輻射；照明光學(xué)器件，該照明光學(xué)器件沿著光學(xué)路徑設(shè)置，該照明光學(xué)器件包括慢軸透鏡集合和快軸透鏡集合，該慢軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡，該快軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡，該快軸透鏡集合設(shè)置在該慢軸透鏡集合的第一柱狀透鏡與第二柱狀透鏡之間；均化器(homogenizer)，該均化器沿著光學(xué)路徑設(shè)置在照明光學(xué)器件與基板支撐件之間用于使自激光輻射源的激光輻射均化，該均化器包括柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡(Ienslet)陣列和柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列，柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列具有相對大于柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡間距的小透鏡間距。在一個實例中，第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸和第二微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸沿著軸定向，該軸平行于激光輻射源的快軸。設(shè)備進(jìn)一步包括多個聚光透鏡，所述多個聚光透鏡沿著光學(xué)路徑設(shè)置在均化器與基板支撐件之間，用于在基板的表面處聚焦線路圖像，所述多個聚光透鏡具有至少五個具有全球形表面的透鏡。
[0010]在另一個實施例中，提供用于處理半導(dǎo)體基板的熱處理設(shè)備。設(shè)備包括:基板支撐件；激光二極管桿(bars)陣列，該激光二極管桿陣列在第一波長處發(fā)射激光輻射，該激光二極管桿陣列布置在沿著慢軸延伸的多個平行列內(nèi)，所述列的激光二極管桿沿著快軸布置在堆疊(stack)內(nèi)，其中慢軸和快軸與在激光二極管桿陣列與基板支撐件之間的光學(xué)路徑正交；照明光學(xué)器件，該照明光學(xué)器件沿著光學(xué)路徑設(shè)置在激光二極管桿陣列與基板支撐件之間，該照明光學(xué)器件包括偏振分光鏡、具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡的慢軸透鏡集合、具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡的快軸透鏡集合，該快軸透鏡集合設(shè)置在該慢軸透鏡集合的第一柱狀透鏡與第二柱狀透鏡之間；二向分光鏡，該二向分光鏡設(shè)置在該快軸透鏡集合的下游且構(gòu)造成將自加熱基板反射的第二波長和第三波長的激光輻射重導(dǎo)引至高溫計；和波片，該波片設(shè)置在二向分光鏡的下游以將激光輻射的偏振旋轉(zhuǎn)90度；均化器，該均化器沿著光學(xué)路徑設(shè)置在照明光學(xué)器件與基板支撐件之間，用于將激光輻射沿著慢軸均化，該均化器包括柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列和柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列，柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列具有相對大于柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡間距的小透鏡間距；和聚光透鏡集合，該聚光透鏡集合沿著光學(xué)路徑設(shè)置在均化器與基板支撐件之間，用于在基板之表面聚焦線路圖像，該聚光透鏡集合具有至少五個具有全球形表面的透鏡。
[0011]在又一個實施例中，提供用于處理半導(dǎo)體基板的熱處理設(shè)備。設(shè)備包括:基板支撐件；激光二極管桿陣列，該激光二極管桿陣列布置在沿著慢軸延伸的多個平行列內(nèi)，所述列的激光二極管桿沿著快軸排列在堆疊內(nèi)，慢軸大體垂直于快軸；照明光學(xué)器件，該照明光學(xué)器件設(shè)置在激光二極管桿陣列與基板支撐件之間，該照明光學(xué)器件包括慢軸透鏡集合和快軸透鏡集合，該慢軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡，該快軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡，該慢軸透鏡集合沿慢軸準(zhǔn)直激光束輻射，該快軸透鏡集合設(shè)置在該慢軸透鏡集合的第一柱狀透鏡與第二柱狀透鏡之間以沿快軸準(zhǔn)直激光束輻射；和均化器，該均化器設(shè)置在照明光學(xué)器件與基板支撐件之間，用于使由照明光學(xué)器件沿著慢軸準(zhǔn)直的激光束輻射均化，該均化器包括柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列和柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列，該柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列平行于柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列設(shè)置且與柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列間隔開，柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列具有相對大于柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡間距的小透鏡間距；和聚光透鏡集合，該聚光透鏡集合沿著光學(xué)路徑設(shè)置在均化器與基板支撐件之間用于在基板的表面聚焦線路圖像，聚光透鏡集合具有至少五個具有全球形表面的透鏡。
[0012]附圖簡要說明
[0013]因此，可詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征的方式，可參考各實施例獲得上文簡要概述的本發(fā)明的更具體描述，一些實施例圖示于附圖中。然而，應(yīng)注意的是，附圖僅描繪本發(fā)明的典型實施例，且因此不應(yīng)視為對本發(fā)明的范圍的限制，因為本發(fā)明可允許其它同等有效的實施例。
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熱通量激光退火設(shè)備的示例性透視圖。[0015]圖2概念上表示具有激光二極管桿陣列和光學(xué)器件的光學(xué)系統(tǒng)，所述激光二極管桿陣列和光學(xué)器件共同工作以產(chǎn)生且聚焦待導(dǎo)引至晶片上的均勻分布的激光。
[0016]圖3表示激光二極管桿陣列的端平面圖。
[0017]圖4A和圖4B表示經(jīng)由示例性照明光學(xué)器件傳播的輸出光束的慢軸視圖和快軸視圖。
[0018]圖5A表示微透鏡陣列均化器的慢軸視圖。
[0019]圖5B表示預(yù)均化透鏡陣列的一部分小透鏡陣列的慢軸特寫視圖。
[0020]圖6A表示經(jīng)由示例性傅里葉變換透鏡傳播的激光束的慢軸視圖。
[0021]圖6B表示傅里葉變換透鏡的在畸變函數(shù)(distortion function)與歸一化(normalized)輻射強(qiáng)度Ι(θ)以及照射度函數(shù)H(y)之間的關(guān)系。
[0022]圖7表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學(xué)系統(tǒng)的透鏡布置的慢軸視圖，該光學(xué)系統(tǒng)包括激光二極管桿陣列、照明光學(xué)器件、微透鏡陣列均化器、傅里葉變換透鏡和高溫計收集光學(xué)器件。
[0023]具體描沭
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熱通量激光退火設(shè)備的示例性透視圖。設(shè)備2一般包括用于二維掃描的支架(gantry)結(jié)構(gòu)10。支架結(jié)構(gòu)10可包括一對固定平行軌12、
14。將兩個平行支架橫梁16、18間隔設(shè)定距離固定在一起且支撐在固定軌12、14上，且由電機(jī)(未圖示)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)(未圖示)控制兩個平行支架橫梁16、18以共同沿著固定軌12、14在滾輪或球軸承(未圖示)上滑動。光束源20可滑動地支撐在支架橫梁16、18上，且可懸掛在橫梁16、18下方,光束源20由未圖不的電機(jī)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制以沿著支架橫梁16、18滑動?？蓪⒒?例如，硅晶片22)靜止地支撐在支架結(jié)構(gòu)10下方。如下文將更詳細(xì)論述，光束源20 —般包括激光光源和光學(xué)器件以產(chǎn)生光束24，該光束24照在晶片22上作為線路束26,線路束26 —般平行于固定軌12、14延伸，該方向在下文參考為慢方向(即，線路長度方向)。
[0025]盡管在此未圖示，但支架結(jié)構(gòu)10可進(jìn)一步包括Z-軸臺用于沿大體平行于扇形光束24的方向移動激光光源和光學(xué)器件,從而可控制地改變在光束源20與晶片22之間的距離且因此控制線路束26在晶片22上的聚焦。線路束26的示例性尺寸包括約5mm至約Icm的長度，例如約12mm,和約50 μ m至約90 μ m的寬度，例如約75 μ m,和220kff/cm2的示例性功率密度。或者，光束源及關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件可以是靜止的，而將晶片支撐在臺(例如，X-Y臺)上，光束源在二維上掃描該線路束。
[0026]在一個實施例中，可將支架橫梁16、18沿著固定軌12、14設(shè)定在特定位置，且光束源20沿著支架橫梁16、18以均勻速度移動以沿著稱為快方向(即，線路寬度方向)的方向垂直于線路束26的長尺寸掃描線路束26。或者，光束源20可以是靜止的，而相對于光束源20移動晶片22，從而自晶片22的一側(cè)至另一側(cè)掃描線路束26以照射晶片22的Icm條帶(swath)。線路束26足夠窄且沿快方向的掃描速度足夠快，使得晶片的特定區(qū)域僅暫時暴露至線路束26的光學(xué)輻射，但在線路束的峰值處的強(qiáng)度足夠加熱表面區(qū)域至極高溫度。然而，晶片22的較深部分未經(jīng)顯著加熱且因此充當(dāng)散熱片以快速冷卻表面區(qū)域。一旦快掃描已完成，則將由X-Y臺移動的支架橫梁16、18或晶片22移動至新位置以使得線路束26沿著該線路束26的長尺寸移動，該線路束26的長尺寸沿著慢軸延伸。隨后再次執(zhí)行快掃描以照射晶片22的鄰近條帶?？赡苎刂馐?0的蛇形路徑重復(fù)交替的快掃描和慢掃描直至已將整個晶片22熱處理。
[0027]在圖2中概念上表示示例性光束源20，圖2表示包括激光二極管桿陣列和光學(xué)器件的光學(xué)系統(tǒng)200，所述激光二極管桿陣列和光學(xué)器件共同工作以產(chǎn)生待聚焦在晶片22上的均勻分布的激光。在一個實施例中，光學(xué)系統(tǒng)200大體包括激光二極管桿陣列202、照明光學(xué)器件204、均化器206、傅里葉變換透鏡(或場透鏡)208和高溫計收集光學(xué)器件210，該均化器206可以是微透鏡陣列。箭頭“A”表示在約808nm處的激光輻射是由激光二極管桿陣列202產(chǎn)生且經(jīng)由照明光學(xué)器件204、微透鏡陣列均化器206、傅里葉變換透鏡208按順序透射至晶片。自加熱晶片發(fā)出的一部分熱輻射是由傅里葉變換透鏡208收集且通過微透鏡陣列均化器206、照明光學(xué)器件204朝著激光二極管桿陣列202反向行進(jìn)。可將光束反射器(未圖示)布置在微透鏡陣列均化器206與照明光學(xué)器件204之間以將在高溫計波長(940nm、1550nm，箭頭“B”)處自加熱晶片發(fā)射的一部分熱輻射導(dǎo)引至高溫計收集光學(xué)器件210，從而監(jiān)測正進(jìn)行熱處理的晶片的溫度。為避免或最小化對激光二極管桿陣列202的熱沖擊，照明光學(xué)器件204可包括一或更多束集堆(dumps)(未圖示)以收集自加熱晶片反射的熱輻射。下文將更詳細(xì)地論述光學(xué)系統(tǒng)200。
[0028]圖3表示激光二極管桿陣列202的端平面圖。激光二極管桿陣列202可具有多個二極管桿302，每一個都包括期望數(shù)目的激光二極管(未圖示)，例如，在二極管桿302上安裝且分隔400 μ m間距的約25個激光二極管?？蓪⒍O管桿302彼此平行而布置以形成激光桿堆疊304。二極管桿302和堆疊304的數(shù)目可取決于工藝所需要的輸出功率而改變。在輸出需求為自全部二極管桿陣列可獲得至少1600W的情況中，限制自給定二極管桿發(fā)射的總功率可有利于增加激光二極管的使用壽命。舉例而言，可將每一二極管桿302的總輸出功率限制為約60W。在間距為約1.8mm (高度)且二極管桿長度為約IOmm的一個實施例中，功率密度/桿為約330W/cm2。為補(bǔ)償較低的光輸出，已決定，可要求總共9個二極管桿302 (沿快軸方向)的3個堆疊304 (沿慢軸方向)來滿足整體功率需求。因此，激光二極管桿陣列202具有如所示以3X9陣列分組的總共27個二極管桿302。
[0029]每一二極管桿302大體對應(yīng)于p-n結(jié)，該p-η結(jié)構(gòu)造為在適合于熱處理應(yīng)用的波長處發(fā)射光束，例如，在約190nm與約950nm之間，且在808nm處為使用照明的特定應(yīng)用。由于二極管桿302的幾何結(jié)構(gòu)，來自每一離散二極管桿302的原始輸出光束在快軸和慢軸兩個方向上(兩個方向皆垂直于光束方向)是高度發(fā)散且不對稱的。典型快軸發(fā)散為約40°半高全寬(Full Width Half Maximum;FffHM)且慢軸發(fā)散為約10° FWHM。對于大多數(shù)應(yīng)用，使用一或更多光學(xué)元件將輸出光束再成形為具有矩形截面的輸出光束可為有利。由于沿快軸方向觀察到更高發(fā)散，諸如柱狀透鏡(未圖示)的光學(xué)元件可覆蓋每一激光二極管以沿著快軸方向準(zhǔn)直具有發(fā)散角Φ (圖4圖示輸出光束發(fā)散Φ的慢軸視圖)的輸出光束。在一個實施例中，對于全部操作電流，輸出光束穿過光學(xué)系統(tǒng)200沿著慢軸的發(fā)散小于7.5°半高全寬(FWHM)且沿著快軸的發(fā)散小于0.2° FWHM。
[0030]在一個實施例中，二極管桿302可具有約2mm至約20mm的長度，例如沿慢軸方向約10mm，且與鄰近二極管桿分隔約0.5mm至約3mm的桿間距“P”，例如沿快軸方向分隔約
1.8mm或更少。堆疊間隔“d”(堆疊中心至堆疊中心)可介于約5mm與約25mm之間,例如約12mm或更少。激光二極管桿陣列202可具有約5mm至約30mm的高度“H”(該高度由桿的數(shù)目和桿間隔設(shè)定)，例如約14.4mm,和約15mm至約50mm的寬度“W”(該寬度也由桿的數(shù)目和桿間隔設(shè)定)，例如約34_。設(shè)想包括二極管桿302的間隔、間距和/或大小的設(shè)置可取決于輸出功率需求而改變。據(jù)信具有此特定幾何結(jié)構(gòu)的激光二極管桿陣列202提供具有一深寬比的光束，該深寬比有利于由微柱狀透鏡的一個或多個陣列的均化和有利于使用具有球形表面的透鏡成像光束線路，如下文將更詳細(xì)論述。
[0031]圖4A和圖4B表示經(jīng)由示例性照明光學(xué)器件400傳播的輸出光束的慢軸視圖和快軸視圖。當(dāng)輸出光束到達(dá)微透鏡陣列均化器206時，照明光學(xué)器件400以正確的慢軸發(fā)散和數(shù)值孔徑(numerical aperture; NA)準(zhǔn)直且聚光來自激光二極管桿陣列202的輸出光束。照明光學(xué)器件400還幫助消除均化器照明對激光二極管電流的依賴且提供微透鏡陣列均化器206的恒定角度慢軸照明。在一個實施例中，照明光學(xué)器件400可包括偏振分光鏡402(在附圖中識別為“LI”)、高溫計二向分光鏡404 (識別為“L6”)、波片406 (識別為“L7”)、慢軸透鏡集合408 (識別為“L2”和“L5”)和快軸透鏡集合410 (識別為“L3”和“L4”)。偏振分光鏡402可設(shè)置在激光二極管桿陣列202的下游且構(gòu)造為產(chǎn)生具有正交偏振方向的一個組分或兩個組分。偏振分光鏡402構(gòu)造為確保自激光二極管桿陣列202的輸出光束到達(dá)具有指定線性偏振的偏振分光鏡402且將非指定線性偏振的光自光學(xué)路徑重導(dǎo)引至束集堆(未圖示)，該具有指定線性偏振的偏振分光鏡402將沿著光學(xué)軸Z (光學(xué)路徑)透射輸出光束。在一個實例中，偏振分光鏡402放置在相對于慢軸約45度的角度處?？蓪⒉ㄆ?06(諸如四分之一(λ/4)波片)設(shè)置在光束路徑中，諸如在偏振分光鏡402與微透鏡陣列均化器206之間的位置，以使得通過波片406的線性偏振光束變?yōu)閳A偏振。在一個實例中，波片406設(shè)置在高溫計二向分光鏡404與微透鏡陣列均化器206之間。
[0032]在偏振光束通過慢軸透鏡集合408、快軸透鏡集合410、高溫計二向分光鏡404、波片406和光學(xué)系統(tǒng)200的剩余部分(即，如圖2所示的微透鏡陣列均化器206和傅里葉變換透鏡208)之后,某些光束可經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)200自晶片22的表面向后反射。在此反向透射期間，光束與波片406的第二次碰撞使得光束再次變?yōu)榫€性偏振，但旋轉(zhuǎn)了 90°。在光束與偏振分光鏡402第二次碰撞后，激光輻射經(jīng)導(dǎo)引至束集堆，從而保護(hù)激光二極管桿陣列202免受潛在損害。
[0033]自加熱晶片22發(fā)出的具有950nm或更大的波長的熱輻射由高溫計二向分光鏡404重導(dǎo)引至高溫計(圖7)。將高溫計的輸出供應(yīng)至控制器(未圖示)，該控制器將已檢測的光電流轉(zhuǎn)換為晶片溫度且將該晶片溫度與期望溫度比較，從而調(diào)整供應(yīng)至激光二極管桿陣列202的功率(稍后將詳細(xì)論述)。
[0034]慢軸透鏡集合408可包括(按自對象(object)側(cè)A至圖像側(cè)B的順序)彼此間隔開的柱狀透鏡408a和柱狀透鏡408b，且有效焦距f約120mm?？燧S透鏡集合410設(shè)置在柱狀透鏡408a與柱狀透鏡408b之間且可包括(按自對象側(cè)A至圖像側(cè)B的順序)間隔開的柱狀透鏡410a和柱狀透鏡410b，以便包括在快軸方向具有放大率1.1.8x的焦點望遠(yuǎn)鏡或擴(kuò)束器。在一個實施例中，柱狀透鏡408a具有面朝對象側(cè)A的凸透鏡表面420，而柱狀透鏡408b具有面朝圖像側(cè)B的凸透鏡表面422。柱狀透鏡410a具有面朝對象側(cè)A的凹透鏡表面426，而柱狀透鏡410b具有面朝圖像側(cè)B的凸透鏡表面428 (圖4B)。下文在表I中提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例對于慢軸透鏡408 (B卩，柱狀透鏡408a和柱狀透鏡408b)和快軸透鏡410 (B卩，柱狀透鏡410a和柱狀透鏡410b)的詳細(xì)規(guī)定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理半導(dǎo)體基板的熱處理設(shè)備，所述熱處理設(shè)備包括: 基板支撐件； 激光輻射源，所述激光輻射源用于沿著光學(xué)路徑發(fā)射激光輻射； 照明光學(xué)器件，所述照明光學(xué)器件沿著所述光學(xué)路徑設(shè)置，所述照明光學(xué)器件包括: 慢軸透鏡集合，所述慢軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡；和 快軸透鏡集合，所述快軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡，所述快軸透鏡集合設(shè)置在所述慢軸透鏡集合的所述第一柱狀透鏡與所述第二柱狀透鏡之間；和 均化器，所述均化器沿著所述光學(xué)路徑設(shè)置在所述照明光學(xué)器件與所述基板支撐件之間，所述均化器包括: 第一微光學(xué)小透鏡陣列；和 第二微光學(xué)小透鏡陣列，其中所述第二微光學(xué)小透鏡陣列具有相對大于所述第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡間距的小透鏡間距，且所述第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸和所述第二微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸沿著軸定向，所述軸平行于所述激光輻射源的快軸。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述設(shè)備進(jìn)一步包括: 多個聚光透鏡，所述多個聚光透鏡沿著所述光學(xué)路徑設(shè)置在所述均化器與所述基板支撐件之間，其中所述多個聚光透鏡具有至少五個具有全球形表面的透鏡。`
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一微光學(xué)小透鏡陣列和所述第二微光學(xué)小透鏡陣列的每一個都具有多個彎曲表面。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一微光學(xué)小透鏡陣列和所述第二微光學(xué)小透鏡陣列是柱狀透鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述慢軸透鏡集合的所述第一柱狀透鏡具有面朝所述激光輻射源的凸透鏡表面且所述慢軸透鏡集合的所述第二柱狀透鏡具有面朝所述基板的所述表面的凸透鏡表面。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述快軸透鏡集合的所述第一柱狀透鏡具有面朝所述激光輻射源的凹透鏡表面且所述快軸透鏡集合的所述第二柱狀透鏡具有面朝所述基板的所述表面的凸透鏡表面。
7.一種用于處理半導(dǎo)體基板的熱處理設(shè)備，所述熱處理設(shè)備包括: 基板支撐件； 激光二極管桿陣列，所述激光二極管桿陣列在第一波長處發(fā)射激光輻射，所述激光二極管桿陣列布置在沿著慢軸延伸的多個平行列內(nèi)，所述列的激光二極管桿沿著快軸布置在堆疊中，其中所述慢軸和所述快軸與在所述激光二極管桿陣列與所述基板支撐件之間的光學(xué)路徑正交； 照明光學(xué)器件，所述照明光學(xué)器件沿著所述光學(xué)路徑設(shè)置在所述激光二極管桿陣列與所述基板支撐件之間，所述照明光學(xué)器件包括: 偏振分光鏡； 慢軸透鏡集合，所述慢軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡;快軸透鏡集合，所述快軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡，所述快軸透鏡集合設(shè)置在所述慢軸透鏡集合的所述第一柱狀透鏡與所述第二柱狀透鏡之間； 二向分光鏡，所述二向分光鏡設(shè)置在所述快軸透鏡集合的下游且構(gòu)造為將自所述加熱基板反射的第二波長和第三波長的激光輻射重導(dǎo)引至高溫計；和 波片，所述波片設(shè)置在所述二向分光鏡的下游以將激光輻射的所述線性偏振變換成為圓偏振； 均化器，所述均化器沿著所述光學(xué)路徑設(shè)置在所述照明光學(xué)器件與所述基板支撐件之間，用于沿著所述慢軸均化激光輻射，所述均化器包括: 第一微光學(xué)小透鏡陣列；和 第二微光學(xué)小透鏡陣列，所述第二微光學(xué)小透鏡陣列具有相對大于所述第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡間距的小透鏡間距；和 聚光透鏡集合，所述聚光透鏡集合沿著所述光學(xué)路徑設(shè)置在所述均化器與所述基板支撐件之間，用于在所述基板的表面處聚焦線路圖像，所述聚光透鏡集合具有至少五個具有全球形表面的透鏡。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述慢軸透鏡集合的所述第一柱狀透鏡具有面朝所述激光二極管桿陣列的凸透鏡表面且所述慢軸透鏡集合的所述第二柱狀透鏡具有面朝所述基板的所述表面的凸透鏡表面。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述快軸透鏡集合的所述第一柱狀透鏡具有面朝所述激光二極管桿陣列的凹透鏡表面且所述快軸透鏡集合的所述第二柱狀透鏡具有面朝所述基板的所述表面的凸透鏡表面。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸和所述第二微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸沿著軸定向，所述軸平行于所述激光輻射源的快軸。
11.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述均化器進(jìn)一步包括: 弱柱狀透鏡，所述弱柱狀透鏡放置在柱狀透鏡的所述第一微光學(xué)小透鏡陣列與柱狀透鏡的所述第二微光學(xué)小透鏡陣列之間。
12.一種用于處理半導(dǎo)體基板的熱處理設(shè)備，所述熱處理設(shè)備包括: 基板支撐件； 激光二極管桿陣列，所述激光二極管桿陣列布置在沿著慢軸延伸的多個平行列內(nèi)，所述列的激光二極管桿沿著快軸排列在堆疊中，所述慢軸大體垂直于所述快軸； 照明光學(xué)器件，所述照明光學(xué)器件設(shè)置在所述激光二極管桿陣列與所述基板支撐件之間，所述照明光學(xué)器件包括: 慢軸透鏡集合，所述慢軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡，所述慢軸透鏡集合沿著所述慢軸準(zhǔn)直激光束輻射；和 快軸透鏡集合，所述快軸透鏡集合具有彼此間隔開的至少第一柱狀透鏡和第二柱狀透鏡，所述快軸透鏡集合設(shè)置在所述慢軸透鏡集合的所述第一柱狀透鏡與所述第二柱狀透鏡之間以沿著所述快軸準(zhǔn)直激光束輻射；和 均化器，所述均化器設(shè)置在所述照明光學(xué)器件與所述基板支撐件之間，用于均化由所述照明光學(xué)器件沿著所述慢軸準(zhǔn)直的激光束輻射，所述均化器包括:柱狀透鏡的第一微光學(xué)小透鏡陣列；和 柱狀透鏡的第二微光學(xué)小透鏡陣列，所述第二微光學(xué)小透鏡陣列平行于柱狀透鏡的所述第一微光學(xué)小透鏡陣列設(shè)置且與柱狀透鏡的所述第一微光學(xué)小透鏡陣列間隔開，其中柱狀透鏡的所述第二微光學(xué)小透鏡陣列具有相對大于柱狀透鏡的所述第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡間距的小透鏡間距，且所述第一微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸和所述第二微光學(xué)小透鏡陣列的小透鏡軸沿著軸定向，所述軸平行于所述激光輻射源的快軸；和 聚光透鏡集合，所述聚光透鏡集合沿著所述光學(xué)路徑設(shè)置在所述均化器與所述基板支撐件之間用于在所述基板的表面處聚焦線路圖像，所述聚光透鏡集合具有至少五個具有全球形表面的透鏡。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述慢軸透鏡集合的所述第一柱狀透鏡具有面朝所述激光二極管桿陣列的凸透鏡表面且所述慢軸透鏡集合的所述第二柱狀透鏡具有面朝所述基板的所述表面的凸透鏡表面。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述快軸透鏡集合的所述第一柱狀透鏡具有面朝所述激光二極管桿陣列的凹透鏡表面且所述快軸透鏡集合的所述第二柱狀透鏡具有面朝所述基板的所述表面的凸透鏡表面。
15.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中柱狀透鏡的所述第一微光學(xué)小透鏡陣列和所述第二微光學(xué)小透鏡陣列具有本說明書的表2中所不的光學(xué)規(guī)定。
【文檔編號】H01L21/324GK103797564SQ201280044675
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月4日
【發(fā)明者】道格拉斯·E·霍姆格倫, 塞繆爾·C·豪厄爾斯 申請人:應(yīng)用材料公司