[发明专利]具超短驻留时间之雷射退火系统及方法

权利要求书

1.一种超快速雷射退火系统，适用于对具有一晶圆表面的一半导体晶圆进行退火，包括：

一主雷射系统，以一第一波长形成主影像于该晶圆表面，其中该主影像增加在一第二波长之下的光吸收总量；及

一次雷射系统，以该第二波长形成次影像于该晶圆表面，其中该次影像至少部分地座落于该主影像中；

其中，该次雷射系统包含一扫描光学系统，该扫描光学系统以实质上介于1毫秒至100毫秒的范围间的一驻留时间扫描该次影像于该晶圆表面，藉以使该晶圆表面达到实质上介于350°C与1250°C之间的一尖峰退火温度T_AP。

2.如权利要求1所述的超快速雷射退火系统，还包含：

一热辐射侦测器系统，可操作地设置以侦测来自位在次影像位置的晶圆表面的热辐射，并且产生一热发射电讯号；

一收集光学系统，可操作地设置以收集来自次激光束的反射光并且产生一反射光电讯号，该次激光束系反射自位在次影像位置的该晶圆表面；

一功率传感器，设置以量测该次激光束以及产生代表该次激光束的一功率电讯号；及

一控制器，可操作地连接于该热辐射侦测器系统、该收集光学系统、该功率传感器以及该次雷射系统，该控制器设置以接收及处理该热发射电讯号、该功率电讯号以及该反射光电讯号，并且决定在次影像位置上的一晶圆表面温度T_S。

3.如权利要求2所述的超快速雷射退火系统，其中该热辐射侦测器系统以及该扫描光学系统包含重迭的光学路径区段。

4.如权利要求2所述的超快速雷射退火系统，其中该控制器系设置以根据所量测到的晶圆表面温度T_S来控制次激光束的总功率。

5.如权利要求4所述的超快速雷射退火系统，其中该主影像与该次影像产生一尖峰退火温度，该尖峰退火温度在该半导体晶圆表面上的变异量不超过±3°C。

6.如权利要求2所述的超快速雷射退火系统，其中该扫描光学系统包含一扫描镜，该扫描镜可操作地连接于一镜驱动器，其中该镜驱动器可操作地连接于该控制器且被该控制器所控制。

7.如权利要求1所述的超快速雷射退火系统，其中该第一波长实质上系在300奈米至650奈米的范围间。

8.如权利要求1所述的超快速雷射退火系统，其中该第二波长实质上系在500奈米至10.6微米的范围间。

9.如权利要求1至8任一项所述的超快速雷射退火系统，其中该次雷射系统包含一纤维雷射，该纤维雷射具有实质上在50瓦至5000瓦的范围间的一输出功率。

10.如权利要求1所述的超快速雷射退火系统，其中该半导体晶圆包含一装置晶圆，该装置晶圆具有一厚度，该厚度系选自：a)10微米至100微米之间及b)500微米至1000微米之间。

11.一种对具有一晶圆表面的一半导体晶圆执行退火的方法，包含：

在该晶圆表面上以一第一波长形成一主影像，其中该主影像增加在一第二波长下的光吸收量；

在该晶圆表面上以一第二波长形成一次影像，其中该次影像至少部分地座落于该主影像中；

以实质上介于1毫秒至100毫秒之间的一驻留时间扫描该次影像于该晶圆表面，使该晶圆表面达到实质上介于350°C与1250°C的范围间的一尖峰退火温度T_AP。

12.如权利要求11所述的方法，其中该第一波长实质上系在300奈米至650奈米的范围间。

13.如权利要求12所述的方法，其中该第二波长实质上系在500奈米至10.6微米的范围间。

14.如权利要求11所述的方法，还包含：

量测位在被扫描的该次影像的位置上的一晶圆表面温度T_S；及

控制用以形成该次影像的次激光束的总功率以保持该尖峰退火温度的变异量于±3°C以内。