CN104741780A - 用于校正激光脉冲的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种校正激光脉冲的方法和用于校正激光脉冲的装置。校正激光脉冲的方法包含以下过程：测量个别激光脉冲，其中测量从多个激光光源射出且由每一个别衰减器进行强度调节的所述个别激光脉冲的峰值；控制每一衰减器的入射角，其中在所测量的个别激光脉冲的所述峰值处于预先设置的个别误差范围之外时调节指派给处于误差范围之外的激光光源的个别衰减器的所述入射角；以及重复所述测量所述个别激光脉冲的过程和所述控制个别衰减器的所述入射角的过程，直到所测量的个别激光脉冲的所述峰值处于预先设置的个别误差范围内为止。通过校正每一激光光源的脉冲波形的变化，可防止工艺中的缺陷。

Description

用于校正激光脉冲的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于校正激光脉冲的方法和装置，且更明确地说，涉及用于在将激光脉冲辐射到衬底时校正激光脉冲的能量强度的方法和装置。
背景技术
因为在沉积薄膜后执行退火时由于衬底大小的增大而难以确保均匀性，所以存在许多替代方案，其中之一是使用激光脉冲的退火方法。
三个主要因素可影响激光退火。三个因素包含：线束轮廓，其表示所辐射的激光束的线长度和均匀性；激光能量，其表示激光脉冲的能量强度；以及脉冲形状，其表示激光束的脉冲形状。这三个因素是可随激光脉冲的次数增加而变化的值。当这些因素具有超过参考范围的值时，退火工艺中的缺陷增加，大规模生产的操作时间减少，且因此存在限制在于，生产效率降低。
从多个激光光源射出的激光脉冲经由衰减器和光学系统而辐射到衬底。然而，当使用利用两个或两个以上的激光光源以在所述激光光源之间互补能量的设施时，随着时间过去，在激光光源之间发生散射的变化，且因此存在限制在于，难以维持由初始激光光源的组合产生的脉冲的形状。
为了解决这种限制，将相同的高电压供应到激光光源中的每一个，这具有限制在于，激光光源之间的散射的变化根据激光光源的特性而发生，且激光光源之间的输出能量的散射也取决于所使用的激光脉冲量的增大而变化。
【专利文献】
(专利文献0001)第10-2011-0070265号韩国专利公开。
发明内容
本发明提供校正从两个或两个以上激光光源发射而输出的激光脉冲的脉冲波形的变化的装置和方法。且，本发明通过控制其它外围装置而不是激光光源自身来校正激光脉冲的变化。
根据一示范性实施例，一种校正激光脉冲的方法包含以下过程：测量个别激光脉冲，其中测量从多个激光光源射出(发射)且由每一个别衰减器进行强度调节的所述个别激光脉冲的峰值；控制每一衰减器的入射角，其中在所测量的个别激光脉冲的所述峰值处于预先设置的个别误差范围之外时调节指派给处于误差范围之外的激光光源的个别衰减器的所述入射角；以及重复所述测量所述个别激光脉冲的过程和所述控制个别衰减器的所述入射角的过程，直到所测量的个别激光脉冲的所述峰值处于预先设置的个别误差范围内为止。
所述控制所述个别衰减器的所述入射角的过程可包含：当所述所测量的个别激光脉冲的所述峰值小于预先设置的个别峰值时，调节指派给小于所述预先设置的个别峰值的激光光源的个别衰减器的所述入射角以致使个别激光脉冲的所述峰值达到所述误差范围的下限。
所述控制所述个别衰减器的所述入射角的过程可包含：当所述所测量的个别激光脉冲的所述峰值超过预先设置的个别峰值时，调节指派给超过所述预先设置的个别峰值的激光光源的所述个别衰减器的所述入射角以致使个别激光脉冲的所述峰值达到所述误差范围的上限。
根据另一示范性实施例，一种校正激光脉冲的方法包含以下过程：测量个别激光脉冲的同步以检查在从多个激光光源射出且由每一个别衰减器进行强度调节的激光脉冲之间是否存在同步延迟；以及控制个别衰减器的入射角，其中当存在所述同步延迟时，指派给激光光源的个别衰减器的所述入射角经调节以改变激光脉冲的强度。
在所述测量所述个别激光脉冲的所述同步的过程中，可检查是否同时检测到每一激光脉冲的峰值以检查所述同步延迟。
可取决于经同步延迟的时间长度来确定同步延迟的激光光源的入射角的强度。
激光光源的激光脉冲的能量强度可随着经同步延迟的所述时间长度增大而增大。
根据另一示范性实施例，一种用于校正激光脉冲的装置包含：多个个别激光光源，射出(发射)激光脉冲；个别衰减器，指派给每一激光光源以控制激光脉冲的入射角来调节激光脉冲的强度；个别激光脉冲测量单元，测量从所述个别衰减器输出的个别激光脉冲的波形；以及反馈校正单元，取决于所测量的个别激光脉冲的变化而调节指派给每一激光光源的个别衰减器的入射角，以致使个别激光脉冲的波形处于误差范围内。
所述个别激光脉冲测量单元可测量从所述多个激光光源射出且穿过每一个别衰减器的个别激光脉冲的峰值。
所述反馈校正单元可逐步调节指派给处于误差范围之外的激光光源的个别衰减器的入射角，以致使所测量的个别激光脉冲的所述峰值处于预先设置的个别误差范围内。
所述个别激光脉冲测量单元可检查从所述多个激光光源射出且穿过每一个别衰减器的激光脉冲之间是否存在同步延迟。
所述反馈校正单元可在存在同步延迟时调节指派给具有所述同步延迟的激光光源的个别衰减器的入射角以改变激光脉冲的强度。
根据本发明，通过校正从两个或两个以上的激光光源输出的激光脉冲的脉冲波形的变化，可恒定地维持辐射到衬底的激光脉冲。因此，通过校正每一激光光源的脉冲波形的变化，可防止工艺中的缺陷。
附图说明
可结合附图从以下描述更详细地理解示范性实施例。
图1为根据本发明的实施例的激光校正装置的框图。
图2(a)为取决于在第一激光脉冲与第二激光脉冲之间存在同步的曲线图。
图2(b)为取决于在第一激光脉冲与第二激光脉冲之间不存在同步的曲线图。
图3为根据本发明的实施例的通过使用激光脉冲的峰值来校正激光强度的过程的流程图。
图4为根据本发明的实施例的通过使用激光脉冲的同步来校正激光强度的过程的流程图。
图5(a)和图5(b)展示通过将第一激光脉冲与第二激光脉冲相加而获得的波形。
图6(a)、图6(b)、图6(c)、图6(d)展示根据本发明的实施例的在发生同步延迟时增大激光脉冲的强度的过程。
【主要元件标号说明】
10：激光脉冲
11：第一激光脉冲
12：第二激光脉冲
100：激光光源
100a：第一激光光源
100b：第二激光光源
100c：激光光源
100n：激光光源
200：衰减器
200a：第一衰减器
200b：第二衰减器
200c：衰减器
200n：衰减器
300：光学系统
400：个别激光脉冲测量单元
500：反馈校正单元
S310、S320、S330、S410、S420：过程
具体实施方式
下文参看附图更详细地描述本发明的示范性实施例。然而，本发明按不同形式体现且不应视为限于本文所阐述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本发明是详尽且完整的，且向所属领域的技术人员全面地传达本发明的范围。图式上的相同符号表示相同组件。
在下文中，虽然通过使用激光校正装置来描述本发明的实施例，但显而易见的是，所述实施例还可应用于应用激光校正装置的所有衬底处理装置、激光处理装置、激光退火装置和激光热处理装置。
图1为根据本发明的实施例的激光校正装置的框图。
根据本发明的实施例的激光校正装置可实施于将激光脉冲辐射到衬底以将衬底退火的装置中。本发明不限于此，且可应用于各种激光校正装置，例如，从衬底移除薄膜的激光剥离装置。
激光校正装置包含多个激光光源100、指派给每一激光光源100的衰减器200、测量从衰减器200输出的激光脉冲的个别激光脉冲测量单元400、光学系统300以及反馈校正单元500。
激光光源100射出激光脉冲。从激光光源100射出的激光脉冲可从反射镜(未图示)反射，且辐射向处理室中的衬底的表面。激光光源100具有产生激光束的已知配置，且取决于将使用的激光脉冲的波长，可使用各种类型的装置，例如，KrF准分子激光装置和ArF准分子激光装置。举例来说，激光光源100可包含以下各个中的一个或一个以上：例如Ar激光器、Kr激光器或准分子激光束等气体激光脉冲；具有通过将Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一个或一个以上作为掺杂剂添加到单晶YAG、YVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3或GdVO4或者多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3或GdVO4而获得的介质的激光脉冲；玻璃激光束；红宝石激光束；翠绿宝石激光束；Ti：蓝宝石激光束；铜蒸汽激光脉冲；或金蒸汽激光束。激光光源100呈单个或多个，且激光光源100中的每一个(100a、100b、100c或100n)由激光光源控制模块(未图示)控制以个别地射出激光脉冲。
激光光源控制模块(未图示)控制每一激光光源100的射出以能够以所要激光强度辐射衬底。
个别衰减器200设置在每一激光光源100的激光行进路径上，调节入射到衰减器200的激光脉冲的强度，且输出经调节的激光脉冲。
通常，可通过控制从光源100射出的激光脉冲的入射角来调节入射光学系统的激光脉冲的强度。因为衰减器的入射角的控制是已知的，所以不提供相关详细描述。个别衰减器200(200a、200b、200c或200n)被指派给每一激光光源100，在这种情况下，举例来说，第一衰减器200a设置在从第一激光光源100a射出的激光脉冲的行进路径上，且第二衰减器200b设置在从第二激光光源100b射出的激光脉冲的行进路径上。供参考，虽然图1展示多个衰减器分别指派给激光光源，但另一实施例可实施单一衰减器而非多个衰减器。当实施单一个别衰减器时，实施对应的个别衰减器以从每一激光光源个别地接收激光脉冲以执行个别控制。
光学系统300设置在从个别衰减器200输出的激光束相加的行进路径上，且处理从衰减器200输出且相加的激光脉冲的形状和能量分布。也就是说，形状和能量分布经处理以使得从激光光源100射出的激光脉冲经由光学系统300变成线状激光束。激光脉冲可被处理为线状射束，其比照射衬底的整个表面的具有宽区域的表面状射束容易聚集。为此，光学系统300可包含处理激光束的形状的扩束望远镜以及使所处理的激光束的能量分布均匀的射束均匀器。
个别激光脉冲测量单元400测量从个别衰减器200输出的个别激光脉冲的波形。举例来说，可通过使用两种方法来测量激光脉冲的波形。一种方法是测量从多个激光光源100射出且穿过每一个别衰减器200的个别激光脉冲的峰值。从每一激光光源100射出的激光脉冲的强度经由个别衰减器200来调节，在这种情况下，激光脉冲的峰值得以测量。另一种方法是检查从多个激光光源100射出且穿过每一个别衰减器200的激光脉冲之间是否存在同步延迟。有许多检查同步延迟的方法。举例来说，可通过检查何时出现每一激光脉冲的峰值且接着检查在出现每一激光脉冲的峰值的同时是否检测到目标激光脉冲的峰值来检查同步延迟。每一激光光源100由激光光源控制模块(未图示)同步，且当尚未执行同步时，不同时检测激光脉冲的峰值。供参考，图2(a)展示同时检测到峰值(最大值)，这是因为第一激光脉冲与第二激光脉冲同步，且图2(b)展示在不同时间检测到第一激光脉冲和第二激光脉冲的峰值，这是因为尚未执行同步。
需要测量激光脉冲的峰值和检查在激光脉冲之间是否已执行同步，以进行反馈校正。
反馈校正单元500取决于所测量的个别激光脉冲的变化而调节指派给每一激光光源100的个别衰减器200的入射角，以使得个别激光脉冲的波形不处于误差范围之外。
举例来说，为了使激光脉冲的波形的峰值处于预先设置的个别误差范围内，调节指派给处于误差范围之外的激光光源100的个别衰减器200的入射角，以调节强度。或者，当存在同步延迟时，调节指派给具有同步延迟的激光光源100的个别衰减器200的入射角，以改变激光脉冲的强度以便不处于误差范围之外。
在下文中，参看图3和图4来描述反馈校正的两个实例。
图3为根据本发明的实施例的通过使用激光脉冲的峰值来校正激光强度的过程的流程图。
参看图1和图3，执行测量个别激光脉冲的过程S310，其中测量从多个激光光源100射出且经由个别衰减器200进行强度调节的个别激光脉冲的峰值。当激光光源100包含两个激光光源100(即，第一激光光源100a和第二激光光源100b)时，其具有不同激光脉冲强度。举例来说，当由第一激光光源100a和第二激光光源100b最终辐射到衬底的最终激光脉冲的峰值需要为100毫焦/平方厘米时，如果从第一激光光源100a的第一衰减器200a输出的第一激光脉冲的峰值为70毫焦/平方厘米时，那么将从第二激光光源100b的第二衰减器200b输出的第二激光脉冲的峰值确定为30毫焦/平方厘米。
供参考，激光脉冲的能量强度可使用各种单位，但本发明的实施例可按表示每单位面积(平方厘米)的能量(毫焦)的能量密度(毫焦/平方厘米)来表示强度。
当使用激光脉冲时，在激光脉冲之间存在能量强度的变化，且因此难以维持由初始激光脉冲的组合产生的脉冲的形状。举例来说，因为在如图5(a)所示的初始阶段，第一激光光源100a的第一激光脉冲11的峰值为70毫焦/平方厘米且第二激光光源100b的第二激光脉冲12的峰值为30毫焦/平方厘米，所以辐射到衬底的相加的激光脉冲10的峰值为100毫焦/平方厘米，且因此表示正常输出。
然而，如图5(b)所示，当第二激光光源100b的第二激光脉冲的峰值随着时间变化为刚好25毫焦/平方厘米时，辐射到衬底的最终激光脉冲10的峰值为刚好95毫焦/平方厘米。因此，需要校正辐射到衬底的最终激光脉冲的峰值的总和以成为100毫焦/平方厘米(其为初始值)。
为了解决这种限制，本发明具有在各别激光脉冲的峰值处于预先设置的个别误差范围之外时逐步调节指派给处于误差范围之外的激光光源100的个别衰减器200的入射角的过程S320。
举例来说，如图5(b)所示，当误差范围为±1％时，指派给第二激光光源100b的第二衰减器200b的入射角经逐步调节以使得第二激光光源100b的脉冲的峰值处于30毫焦/平方厘米±1％(即，29毫焦/平方厘米到31毫焦/平方厘米的范围)内。
当所测量的个别激光脉冲的峰值小于预先设置的个别峰值时，指派给具有较小峰值的激光光源100的个别衰减器200的入射角经调节以使得个别激光脉冲的峰值达到误差范围的下限。举例来说，当如图5(b)所示第二激光光源100b的脉冲的峰值为25毫焦/平方厘米时，第一个别衰减器200的入射角经逐步调节以达到误差范围的下限，即，29毫焦/平方厘米。
相比之下，当所测量的个别激光脉冲的峰值超过预先设置的个别峰值时，指派给具有超出的峰值的激光光源100的个别衰减器200的入射角经调节以使得个别激光脉冲的峰值达到误差范围的上限。举例来说，当第二激光光源100b的脉冲的峰值为33毫焦/平方厘米时，第一个别衰减器200的入射角经逐步调节以达到误差范围的上限，即，31毫焦/平方厘米。
重复地执行逐步控制衰减器200的过程S310和S320，直到在过程S330中，所测量的个别激光脉冲的峰值处于预先设置的个别误差范围内为止。
图4为根据本发明的实施例的通过使用激光脉冲的同步来校正激光强度的过程的流程图。
执行测量个别激光脉冲的同步的过程S410，其检查在从多个激光光源100射出且由每一个别衰减器200进行强度调节的激光脉冲之间是否存在同步延迟。
当使用多个激光光源100时，在从每一激光光源100射出的个别激光脉冲之间需要同步。从两个激光光源100射出的激光脉冲之间的同步的实例展示在图6(a)中。通过经同步的第一激光脉冲和第二激光脉冲的总和而获得的最终激光脉冲辐射到衬底。
然而，当使用激光脉冲时，在激光脉冲之间存在能量强度的变化，且因此难以维持由初始激光脉冲的组合产生的脉冲的形状。在这种情况下，如图6(b)所示，第二激光脉冲12延迟，且因此不与第一激光脉冲11同步。在这种情况下，每一时区的第一激光脉冲11和第二激光脉冲12的总和减小，结果为激光能量强度小于经同步的脉冲的激光能量强度。
供参考，在测量个别激光脉冲的同步的过程中，可通过使用各种方法来检查同步是否延迟。举例来说，可检查是否同时检测到每一激光脉冲的峰值，以便检查是否存在同步延迟。参看图6(b)，可见出现第一激光脉冲11的峰值的时间不同于出现第二激光脉冲12的峰值的时间。当出现峰值的时间相互不同时，确定存在同步延迟。
当存在同步延迟时，本发明调节指派给激光光源100的个别衰减器200的入射角以改变激光脉冲的强度。举例来说，如图6(c)所示，通过控制指派给第一激光光源100a的第一衰减器200a的入射角与指派给第二激光光源100b的第二衰减器200b的入射角两个，可将第一激光脉冲11的强度和第二激光脉冲12的强度分别增大10％。在这种情况下，因为如图6(d)所示两个激光脉冲的总和增大，所以可具有所要能量强度。
通过随着经同步延迟的时间长度增大而增大激光光源100的激光脉冲的能量强度，来执行每一个别衰减器200的入射角的调节。因为激光脉冲倾向于从峰值开始变小，所以通过随着经同步延迟的时间长度增大而增大激光脉冲的能量强度，来控制衰减器200的入射角。
根据本发明的实施例，通过校正从两个或两个以上的激光光源输出的激光脉冲的脉冲波形的变化，可恒定地维持辐射到衬底的激光脉冲。因此，通过校正每一激光光源的脉冲波形的变化，可防止工艺中的缺陷。
虽然本申请人参考附图和示范性实施例来描述本发明，但本发明不限于此且由随附权利要求界定。因此，所属领域的技术人员可实施各种变化和修改而不偏离随附权利要求的技术精神。

Claims (12)

1.一种校正激光脉冲的方法，其特征在于，所述校正激光脉冲的方法包括以下过程：
测量个别激光脉冲，其中测量从多个激光光源射出且由每一个别衰减器进行强度调节的所述个别激光脉冲的峰值；
控制每一衰减器的入射角，其中在所测量的个别激光脉冲的所述峰值处于预先设置的个别误差范围之外时调节指派给处于误差范围之外的激光光源的个别衰减器的所述入射角；以及
重复所述测量所述个别激光脉冲的过程和所述控制个别衰减器的所述入射角的过程，直到所测量的个别激光脉冲的所述峰值处于预先设置的个别误差范围内为止。
2.根据权利要求1所述的校正激光脉冲的方法，其中所述控制所述个别衰减器的所述入射角的过程包括：当所述所测量的个别激光脉冲的所述峰值小于预先设置的个别峰值时，调节指派给小于所述预先设置的个别峰值的激光光源的个别衰减器的所述入射角以致使个别激光脉冲的所述峰值达到所述误差范围的下限。
3.根据权利要求1所述的校正激光脉冲的方法，其中所述控制所述个别衰减器的所述入射角的过程包括：当所述所测量的个别激光脉冲的所述峰值超过预先设置的个别峰值时，调节指派给超过所述预先设置的个别峰值的激光光源的所述个别衰减器的所述入射角以致使个别激光脉冲的所述峰值达到所述误差范围的上限。
4.一种校正激光脉冲的方法，其特征在于，所述校正激光脉冲的方法包括以下过程：
测量个别激光脉冲的同步以检查在从多个激光光源射出且由每一个别衰减器进行强度调节的激光脉冲之间是否存在同步延迟；以及
控制个别衰减器的入射角，其中当存在所述同步延迟时，指派给激光光源的个别衰减器的所述入射角经调节以改变激光脉冲的强度。
5.根据权利要求4所述的校正激光脉冲的方法，其中在所述测量所述个别激光脉冲的所述同步的过程中，检查是否同时检测到每一激光脉冲的峰值以检查所述同步延迟。
6.根据权利要求4所述的校正激光脉冲的方法，其中取决于经同步延迟的时间长度来确定具有所述同步延迟的激光光源的入射角的强度。
7.根据权利要求6所述的校正激光脉冲的方法，其中激光光源的激光脉冲的能量强度随着经同步延迟的所述时间长度增大而增大。
8.一种用于校正激光脉冲的装置，其特征在于，所述用于校正激光脉冲的装置包括：
多个个别激光光源，射出激光脉冲；
个别衰减器，指派给每一激光光源以控制激光脉冲的入射角来调节激光脉冲的强度；
个别激光脉冲测量单元，测量从所述个别衰减器输出的个别激光脉冲的波形；以及
反馈校正单元，取决于所测量的个别激光脉冲的变化而调节指派给每一激光光源的个别衰减器的入射角，以致使个别激光脉冲的波形处于误差范围内。
9.根据权利要求8所述的用于校正激光脉冲的装置，其中所述个别激光脉冲测量单元测量从所述多个激光光源射出且穿过每一个别衰减器的个别激光脉冲的峰值。
10.根据权利要求9所述的用于校正激光脉冲的装置，其中所述反馈校正单元逐步调节指派给处于误差范围之外的激光光源的个别衰减器的入射角，以致使所测量的个别激光脉冲的所述峰值处于预先设置的个别误差范围内。
11.根据权利要求8所述的用于校正激光脉冲的装置，其中所述个别激光脉冲测量单元检查从所述多个激光光源射出且穿过每一个别衰减器的激光脉冲之间是否存在同步延迟。
12.根据权利要求11所述的用于校正激光脉冲的装置，其中所述反馈校正单元在存在同步延迟时调节指派给具有所述同步延迟的激光光源的个别衰减器的入射角以改变激光脉冲的强度。
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