CN115451858A - 一种光斑形貌测量装置、测量方法及激光退火设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种光斑形貌测量装置、测量方法及激光退火设备。其中包括：工件台和光斑形貌测量单元；光斑形貌测量单元用于将硅片上的光斑在第一方向上分割为多个能量分布区，其中，第一方向为硅片所在平面中的任一方向；还用于按照能量分布区在光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同能量分布区中的辐射能量，其中，距离光斑的边缘越近的能量分布区所对应的采集时间越长；还用于根据不同能量分布区中的辐射能量，拼接形成光斑的能量分布图，获得光斑的形貌。本发明实施例能够解决现有激光光斑测量技术对于光斑边缘区域的测量容易失真的问题，保证激光光斑采集的准确性，提高光斑形貌的检测精度，避免失真情况的发生。

Description

一种光斑形貌测量装置、测量方法及激光退火设备

技术领域

本发明实施例涉及激光设备技术领域，尤其涉及一种光斑形貌测量装置、测量方法及激光退火设备。

背景技术

现有激光光斑轮廓测量与实际激光退火过程相分离，激光光斑焦面检测时由于工件位置未在相机焦面，无法将测量时激光的最佳焦面转换到实际退火的硅片表面上，导致实际退火过程中的光斑形貌与测量获得的光斑形貌产生偏差，降低检测精度。而同时，因为CO₂激光器的光斑为高斯光斑，其整个静态光斑范围内的不同位置处的光强存在差异，所以，按照相同的能量照射至硅片后，其热辐射能量并不是均匀分布的，光斑边缘区域的辐射能量较小，导致采集到的光斑会失真，同样降低了光斑形貌的检测精度。

发明内容

本发明提供一种光斑形貌测量装置、测量方法及激光退火设备，以标定相机和工件的位置，同时利用对光斑分区检测提高光斑形貌检测的精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种光斑形貌测量装置，包括：

工件台，用于承载硅片，所述硅片上可照射形成光斑；

光斑形貌测量单元，用于将所述硅片上的所述光斑在第一方向上分割为多个能量分布区，其中，所述第一方向为所述硅片所在平面中的任一方向；还用于按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量，其中，距离所述光斑的边缘越近的所述能量分布区所对应的采集时间越长；还用于根据不同所述能量分布区中的辐射能量，拼接形成所述光斑的能量分布图，获得所述光斑的形貌。

可选地，所述光斑形貌测量单元包括延时积分相机，所述延时积分相机包括多重级数；所述延时积分相机用于按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的曝光级数采集不同所述能量分布区中的辐射能量，其中，距离所述光斑的边缘越近的所述能量分布区所对应的曝光级数越多。

可选地，所述光斑形貌测量单元还包括线阵成像线扫镜头；所述线阵成像线扫镜头用于沿所述第一方向扫描，以将所述光斑的不同位置依次成像于所述延时积分相机沿所述第一方向排列的多个线阵中。

可选地，所述线阵成像线扫镜头还用于根据所述光斑在所述第一方向上的长度、所述延时积分相机中线阵的长度以及当前的能量分布区所对应的曝光级数，计算当前能量分布区对应的扫描速度，并以所述扫描速度对当前的能量分布区进行曝光和采集辐射能量。

可选地，所述光斑形貌测量单元还包括照明光源，所述照明光源用于对所述硅片进行照明；所述延时积分相机用于在按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量之前，在不同的高度上采集所述硅片的图像，以通过所述硅片上的对位标记确定所述硅片位于所述线阵成像线扫镜头的焦面。

可选地，所述光斑形貌测量单元还包括半透半反镜、第一反射镜、第二反射镜和测量载台；

所述延时积分相机、所述线阵成像线扫镜头、所述半透半反镜、所述第一反射镜和所述第二反射镜均安装在所述测量载台上，所述测量载台可沿垂直所述工件台的方向移动；

所述第一反射镜、所述半透半反镜和所述线阵成像线扫镜头依次位于所述照明光源的出射光光路上，所述线阵成像线扫镜头、所述半透半反镜、所述第二反射镜和所述延时积分相机依次位于所述硅片的反射光光路上。

可选地，由光斑中心至边缘的方向上，所述能量分布区的曝光级数呈等比数列或等差数列。

可选地，所述光斑呈腰圆形，所述第一方向为垂直所述腰圆形延伸的方向；

所述光斑形貌测量单元用于将所述硅片上的所述光斑在第一方向上分割为多个能量分布区，多个所述能量分布区相对所述腰圆形的中心线呈对称分布；

沿中心线到边缘的方向上，多个所述能量分布区对应的曝光级数呈等比数列。

可选地，还包括横梁和垂向测量单元；所述光斑形貌测量单元设置于所述横梁上且可沿垂直所述第一方向移动；所述垂向测量单元用于测量所述测量载台与所述硅片之间的高度。

可选地，所述工件台包括运动台和固定于所述运动台上的吸盘；所述运动台可沿水平方向移动，所述吸盘用于吸附固定所述硅片。

第二方面，本发明实施例还提供了一种激光退火设备，包括如第一方面任一项所述的光斑形貌测量装置。

第三方面，本发明实施例还提供了一种光斑形貌测量方法，包括：

将所述硅片上的所述光斑在第一方向上分割为多个能量分布区，其中，所述第一方向为所述硅片所在平面中的任一方向；

按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量，其中，距离所述光斑的边缘越近的所述能量分布区所对应的采集时间越长；

根据不同所述能量分布区中的辐射能量，拼接形成所述光斑的能量分布图，获得所述光斑的形貌。

可选地，按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量，包括：

采用延时积分相机，按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的曝光级数采集不同所述能量分布区中的辐射能量，其中，距离所述光斑的边缘越近的所述能量分布区所对应的曝光级数越多。

可选地，由光斑中心至边缘的方向上，所述能量分布区的曝光级数呈等比数列或等差数列。

可选地，采用延时积分相机，按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的曝光级数采集不同所述能量分布区中的辐射能量，包括：

根据所述光斑在所述第一方向上的长度、所述延时积分相机中线阵的长度、当前的能量分布区在所述第一方向上的长度以及当前的能量分布区所对应的曝光级数，依次计算当前能量分布区对应的扫描速度；

采用线阵成像线扫镜头，沿所述第一方向以所述扫描速度对当前的能量分布区进行扫描，以通过所述延时积分相机依次对不同能量分布区进行曝光和采集辐射能量。

可选地，在按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量之前，还包括：

在不同的高度上对所述硅片进行照明并采集所述硅片的图像，以通过所述硅片上的对位标记确定所述硅片位于所述线阵成像线扫镜头的焦面。

本发明实施例中，通过在光斑形貌测量装置中设置工件台以及光斑形貌测量单元，其中，工件台用于承载硅片，硅片上可照射形成光斑；利用光斑形貌测量单元将硅片上的光斑在第一方向上分割为多个能量分布区；按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量，其中，距离所述光斑的边缘越近的所述能量分布区所对应的采集时间越长；根据不同所述能量分布区中的辐射能量，拼接形成所述光斑的能量分布图，获得所述光斑的形貌，实现了对硅片在工件台上退火时的激光光斑的直接测量，而且，采用分区域测量的方式能够针对不同能量分布区的能量大小进行能量采集。本发明实施例解决了现有激光光斑测量技术无法将测量时焦面转换至实际退火的硅片表面的问题，同时解决了现有激光光斑测量技术对于光斑边缘区域的测量容易失真的问题，能够保证测量时的激光光斑实际应用于激光退火过程中，防止实际退火过程中光斑形貌与测量获得的光斑形貌产生偏差；此外，还能够针对激光光斑不同位置处能量大小采用更准确的采集方法，精确地获得光斑不同位置处的能量分布，保证激光光斑采集的准确性，提高光斑形貌的检测精度，避免失真情况的发生。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种光斑形貌测量装置的结构示意图；

图2是图1所示光斑形貌测量装置中光斑的形貌及分区示意图；

图3是本发明实施例提供的一种光斑形貌测量方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的另一种光斑形貌测量装置的结构示意图；

图5是图4所示光斑形貌测量装置中光斑形貌测量单元的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种延时积分相机的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种光斑能量分布区的曝光级数示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种光斑形貌测量装置的结构示意图，图2是图1所示光斑形貌测量装置中光斑的形貌及分区示意图，参考图1和图2，该光斑形貌测量装置包括：工件台10，用于承载硅片100，硅片100上可照射形成光斑11；光斑形貌测量单元20，用于将硅片100上的光斑11在第一方向1上分割为多个能量分布区110，其中，第一方向1为硅片100所在平面中的任一方向；还用于按照能量分布区110在光斑11中的位置，依次以不同的采集时间采集不同能量分布区110中的辐射能量，其中，距离光斑11的边缘越近的能量分布区110所对应的采集时间越长；还用于根据不同能量分布区110中的辐射能量，拼接形成光斑11的能量分布图，获得光斑11的形貌。

其中，工件台10即为用于对硅片100进行激光退火的平台，本实施例中将硅片100放置在工件台10上，以此对实际退火过程中所采用的激光光斑进行形貌检测。光斑形貌测量单元20则负责对硅片100上照射形成的激光光斑进行形貌测量。可以理解的是，本实施例中实际是利用光斑11在硅片100上产生的热辐射，由光斑形貌测量单元20进行热辐射图像采集，根据光斑11的热辐射能量分布，来确定包括轮廓在内的光斑形貌特征。

下面对该光斑形貌测量装置中光斑形貌测量单元的测量过程进行介绍。首先，图3是本发明实施例提供的一种光斑形貌测量方法的流程图，该光斑形貌测量方法由上述的光斑形貌测量单元执行。具体地，参考图1-图3，该光斑形貌测量方法可包括：

S110、将硅片上的光斑在第一方向上分割为多个能量分布区，其中，第一方向为硅片所在平面中的任一方向。

该步骤中，光斑形貌测量单元20可通过初步采集的硅片图像中能量的分布，确定出光斑位置，通过图像处理即可将光斑11划分出多个能量分布区110。需要说明的是，该步骤并非是对初步采集的图像中光斑进行区域划分，而是对硅片100上光斑所在的区域进行划分，该区域划分实际上是为了后续进行具体能量采集时分区采集提供基础。可以理解，该划分过程仅仅为虚拟的数据处理过程，用于指导后续采集过程按照区域进行采集。

S120、按照能量分布区在光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同能量分布区中的辐射能量，其中，距离光斑的边缘越近的能量分布区所对应的采集时间越长。

该步骤为光斑形貌测量单元20进行形貌测量的主要步骤，在对光斑进行分区的基础上，通过对不同位置的能量分布区110进行适应性地图像采集，例如改变采集时长，能够依据不同能量分布区110中辐射能量的大小来获取准确的能量值。可以理解，激光光斑通常为高斯光斑，即中间区域能量分布较多，能量值较高，而边缘区域的能量分布较少，能量值较低。设置距离光斑的边缘越近的能量分布区110采用相对较长的采集时间进行能量采集，能够保证边缘的能量分布区110增加采集样本，提高能量采集的准确性，避免噪声的影响，也可防止产生偶然误差等。同时，也可保证光斑中间位置的能量分布区110可以适当减少能量采集过程，避免因中间的能量分布区110能量过高，影响传感器采集质量，也有助于提高能量采集的准确性。

S130、根据不同能量分布区中的辐射能量，拼接形成光斑的能量分布图，获得光斑的形貌。

该步骤中需要将各个能量分布区110中的辐射能量进行归一化处理，从而利用各个能量分布区110中的相对能量分布，拼接形成光斑，即可获得光斑的形貌。该归一化过程可以理解为各个能量分布区110中的辐射能量，相对中间区域或者最大能量值对应的能量分布区110中的辐射能量的比例，并以此作为各个能量分布区110的相对能量值。可以理解，激光光斑的绝对能量取决于激光束的发射功率，本实施例中以各能量分布区110中的相对能量来表征光斑11的形貌，能够适用于各种功率下的激光退火情况。

本发明实施例中，通过在光斑形貌测量装置中设置工件台以及光斑形貌测量单元，其中，工件台用于承载硅片，硅片上可照射形成光斑；利用光斑形貌测量单元将硅片上的光斑在第一方向上分割为多个能量分布区；按照能量分布区在光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同能量分布区中的辐射能量，其中，距离光斑的边缘越近的能量分布区所对应的采集时间越长；根据不同能量分布区中的辐射能量，拼接形成光斑的能量分布图，获得光斑的形貌，实现了对硅片在工件台上退火时的激光光斑的直接测量，而且，采用分区域测量的方式能够针对不同能量分布区的能量大小进行能量采集。本发明实施例解决了现有激光光斑测量技术无法将测量时焦面转换至实际退火的硅片表面的问题，同时解决了现有激光光斑测量技术对于光斑边缘区域的测量容易失真的问题，能够保证测量时的激光光斑实际应用于激光退火过程中，防止实际退火过程中光斑形貌与测量获得的光斑形貌产生偏差；此外，还能够针对激光光斑不同位置处能量大小采用更准确的采集方法，精确地获得光斑不同位置处的能量分布，保证激光光斑采集的准确性，提高光斑形貌的检测精度，避免失真情况的发生。

图4是本发明实施例提供的另一种光斑形貌测量装置的结构示意图，参考图4，在一具体实施例中，工件台10包括运动台101和固定于运动台101上的吸盘102；运动台101可沿水平方向移动，吸盘102用于吸附固定硅片100。其中，运动台101在水平面上设置有X向和Y向的两个运动组件，X向和Y向相交，在具体设计时可设置为相互垂直。此时，通过运动台101在X向和Y向的移动，可以调节其上通过吸盘102吸附固定的硅片100在水平面上到达任意位置。

图5是图4所示光斑形貌测量装置中光斑形貌测量单元的结构示意图，参考图4和图5，在一具体实施例中，该光斑形貌测量单元20可设置包括延时积分相机21、线阵成像线扫镜头22和照明光源23，延时积分相机21包括多重级数。此外，还可设置包括半透半反镜24、第一反射镜251、第二反射镜252和测量载台26；延时积分相机21、线阵成像线扫镜头22、半透半反镜24、第一反射镜251和第二反射镜252均安装在测量载台26上，测量载台26可沿垂直工件台10的方向移动；第一反射镜251、半透半反镜24和线阵成像线扫镜头22依次位于照明光源23的出射光光路上，线阵成像线扫镜头22、半透半反镜24、第二反射镜252和延时积分相机21依次位于硅片100的反射光光路上。

在一具体实施例中，该光斑形貌测量装置还包括横梁30和垂向测量单元40；光斑形貌测量单元20设置于横梁30上且可沿垂直第一方向1移动；垂向测量单元40用于测量测量载台26与硅片100之间的高度。

其中，垂直工件台10的方向即z轴方向，横梁30可设置沿X向延伸。此时，设置在横梁30上的光斑形貌测量单元20可通过横梁30的横向移动，调节在X向的位置，或者，也可将光斑形貌测量单元20固定安装在横梁30上。通过运动台101在水平面上的移动，可以调节硅片100及其上形成的光斑11位于光斑形貌测量单元20的视场中。而垂向测量单元40可以用于检测光斑形貌测量单元20在Z向上与工件台10的相对距离，标定光斑形貌测量单元20在测量过程中的最佳焦面位置，从而以该最佳焦面位置应用于后续退火过程中。

对于光斑形貌测量单元20内部组件的工作原理，首先，照明光源23用于向工件台10上打光照明，照明光源23出射的照明光束经第一反射镜251、半透半反镜24、线阵成像线扫镜头22出射；硅片100则反射该照明光束，通过线阵成像线扫镜头22、第二反射镜252入射至延时积分相机21上，由延时积分相机21可实现对硅片100的图像的采集。该照明阶段主要用于确定视场，属于初步采集的阶段。该阶段可以通过调节光斑形貌测量单元20和硅片100或光斑11的相对位置，使硅片100或者光斑11位于光斑形貌测量单元20的视场中。在分区图像采集的阶段，线阵成像线扫镜头22则用于调节光斑11的成像位置，具体地，将光斑11同一个能量分布区110成像在延时积分相机21的不同位置，换言之，通过线阵成像线扫镜头22的偏转，可以实现同一个能量分布区110在延时积分相机21不同位置的扫描，此时延时积分相机21上的按照扫描方向排列的线阵可以依次采集获得该能量分布区110的辐射能量，实现能量分布区110的图像采集。

下面对上述各结构的功能及其在测量方法中相应的步骤进行详细介绍。首先，延时积分相机21用于按照能量分布区110在光斑11中的位置，依次以不同的曝光级数采集不同能量分布区110中的辐射能量，其中，距离光斑11的边缘越近的能量分布区110所对应的曝光级数越多。

图6是本发明实施例提供的一种延时积分相机的结构示意图，参考图6，具体而言，延时积分相机21延时积分相机21是一种具有面阵结构，线阵输出的相机，其包括多重级数，即表示其具有多个依次排列的线阵，在该多个线阵中可选择一定数量的线阵对同一能量分布区110进行图像采集，实现了延时积分的功能，从而根据采集的线阵的数量来变化不同能量分布区110的图像采集时间。可以理解，延时积分相机的多级曝光，需要上述的线阵成像线扫镜头22的配合，其曝光过程即为线阵成像线扫镜头22将能量分布区110成像在延时积分相机某一线阵上的过程，多级曝光即表示线阵成像线扫镜头22通过扫描将同一能量分布区110依次成像在多个线阵上的过程。延时积分相机21通过对信号进行累加，随着曝光级数的增加，信号随曝光级数(N)成线性增加，而噪声会随曝光级数成平方根增加，延时积分相机的信噪比(SNR)增加N倍，从而获得高的灵敏度和信噪比。此外，如上所述，延时积分相机的多级曝光，需要上述的线阵成像线扫镜头的配合，因此，具体地，线阵成像线扫镜头22用于沿第一方向1扫描，以将光斑11的不同位置依次成像于延时积分相机21沿第一方向1排列的多个线阵中。

上述光斑形貌测量方法中，步骤S120、按照能量分布区在光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同能量分布区中的辐射能量，可包括：S121、采用延时积分相机，按照能量分布区在光斑中的位置，依次以不同的曝光级数采集不同能量分布区中的辐射能量，其中，距离光斑的边缘越近的能量分布区所对应的曝光级数越多。

该步骤按照能量分布区110在光斑11中的位置，决定延时积分相机的曝光级数，本质上是依据光斑11的能量分布特点来设计。具体地，针对边缘的能量分布区110能量分布较少，而且，越靠近边缘的能量分布区110的能量越少，采集该区域的能量时容易产生信号干扰等导致测量误差，因此设置越靠近边缘的能量分布区110的曝光级数越多，能够适当增加边缘区域的能量分布区110的能量采集时间，利用延时积分相机可以降低信噪比，采集获得准确的能量分布。

在一个可选实施例中，可设置由光斑11中心至边缘的方向上，能量分布区110的曝光级数呈等比数列或等差数列。可以理解，光斑11的能量分布一般以指数形式由中心至边缘递减，采用等比数列或等差数列设置不同能量分布区110的曝光级数，可以适应每个能量分布区进行能量采集。

此外，继续参考图1和图2，在一具体实施例中，光斑11可设置呈腰圆形，第一方向1为垂直腰圆形延伸的方向；光斑形貌测量单元20用于将硅片100上的光斑11在第一方向1上分割为多个能量分布区110，多个能量分布区110相对腰圆形的中心线呈对称分布；沿中心线到边缘的方向上，多个能量分布区110对应的曝光级数呈等比数列。

图7是本发明实施例提供的一种光斑能量分布区的曝光级数示意图，参考图2和图7，下面以一具体示例进行介绍，其中，可设置硅片100上的光斑11在第一方向1上分割为八个能量分布区110，八个能量分布区110相对腰圆形的中心线呈对称分布；沿中心线到边缘的方向上，四个能量分布区110对应的曝光级数分别为32级、64级、128级和256级。

在线阵成像线扫镜头与延时积分相机的扫描成像配合过程中，由于不同的能量分布区对应的延时积分相机的曝光级数不同，在切换采集不同的能量分布区时，需要对线阵成像线扫镜头的扫描速度进行预先确定。因此，该线阵成像线扫镜头22还用于根据延时积分相机21中线阵210的长度L2、延时积分相机21的采样频率F以及最高曝光级数N，计算线阵成像线扫镜头22的扫描速度v，即v＝L2*F/N，并以该扫描速度v对当前的能量分布区110进行曝光和采集辐射能量。其中，对每个能量分布区110进行采集时线阵成像线扫镜头22的扫描速度固定，通过针对当前能量分布区110对应的曝光级数(N、N/2、N/4…)，获得不同对比度。

具体地，上述的光斑形貌测量方法中，S121、采用延时积分相机，按照能量分布区在光斑中的位置，依次以不同的曝光级数采集不同能量分布区中的辐射能量，可包括：

S1211、根据延时积分相机中线阵的长度、延时积分相机的采样频率以及最高曝光级数，计算线阵成像线扫镜头的扫描速度；

S1212、采用线阵成像线扫镜头，沿第一方向以扫描速度对当前的能量分布区进行扫描，以通过延时积分相机依次对不同能量分布区进行曝光和采集辐射能量。

其中，根据线阵的长度L2以及延时积分相机的最高曝光级数N，可以确定出线阵成像线扫镜头的扫描长度，在已知延时积分相机的采样频率的基础上，可以确定出该线阵成像线扫镜头的扫描速度v，从而根据当前采集的能量分布区对应的曝光级数，匹配延时积分相机的多级曝光过程，获得不同的对比度。

继续地，如上所述照明光源23用于对硅片100进行照明，同时，延时积分相机21用于在按照能量分布区110在光斑11中的位置，依次以不同的采集时间采集不同能量分布区110中的辐射能量之前，在不同的高度上采集硅片100的图像，以通过硅片100上的对位标记确定硅片100位于线阵成像线扫镜头22的焦面。

对应地，在上述的光斑测量方法中，在S120、按照能量分布区在光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同能量分布区中的辐射能量之前，还包括：

S1201、在不同的高度上对硅片进行照明并采集硅片的图像，以通过硅片上的对位标记确定硅片位于线阵成像线扫镜头的焦面。

其中，不同的高度是指在z方向上的不同位置，延时积分相机21与硅片100的距离不当时，由线阵成像线扫镜头22所成的像存在不能聚焦的情况，通过调节光斑形貌测量单元20的位置，并以实时的延时积分相机21的成像来进行反馈调节，可以确定出光斑形貌测量单元20与硅片100的最佳距离，使硅片100位于线阵成像线扫镜头22的焦面位置，保证在延时积分相机21中清晰成像。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种激光退火设备，该激光退火设备包括上述实施例提供的任意一种光斑形貌测量装置。该激光退火设备由于采用上述任一的光斑形貌测量装置，故而具备上述光斑形貌测量装置相同或相似的有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (16)

1.一种光斑形貌测量装置，其特征在于，包括：

工件台，用于承载硅片，所述硅片上可照射形成光斑；

光斑形貌测量单元，用于将所述硅片上的所述光斑在第一方向上分割为多个能量分布区，其中，所述第一方向为所述硅片所在平面中的任一方向；还用于按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量，其中，距离所述光斑的边缘越近的所述能量分布区所对应的采集时间越长；还用于根据不同所述能量分布区中的辐射能量，拼接形成所述光斑的能量分布图，获得所述光斑的形貌。

2.根据权利要求1所述的光斑形貌测量装置，其特征在于，所述光斑形貌测量单元包括延时积分相机，所述延时积分相机包括多重级数；所述延时积分相机用于按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的曝光级数采集不同所述能量分布区中的辐射能量，其中，距离所述光斑的边缘越近的所述能量分布区所对应的曝光级数越多。

3.根据权利要求2所述的光斑形貌测量装置，其特征在于，所述光斑形貌测量单元还包括线阵成像线扫镜头；所述线阵成像线扫镜头用于沿所述第一方向扫描，以将所述光斑的不同位置依次成像于所述延时积分相机沿所述第一方向排列的多个线阵中。

4.根据权利要求3所述的光斑形貌测量装置，其特征在于，所述线阵成像线扫镜头还用于根据延时积分相机中线阵的长度、延时积分相机的采样频率以及最高曝光级数，计算线阵成像线扫镜头的扫描速度，并以所述扫描速度对当前的能量分布区进行曝光和采集辐射能量。

5.根据权利要求3所述的光斑形貌测量装置，其特征在于，所述光斑形貌测量单元还包括照明光源，所述照明光源用于对所述硅片进行照明；所述延时积分相机用于在按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量之前，在不同的高度上采集所述硅片的图像，以通过所述硅片上的对位标记确定所述硅片位于所述线阵成像线扫镜头的焦面。

6.根据权利要求5所述的光斑形貌测量装置，其特征在于，所述光斑形貌测量单元还包括半透半反镜、第一反射镜、第二反射镜和测量载台；

所述延时积分相机、所述线阵成像线扫镜头、所述半透半反镜、所述第一反射镜和所述第二反射镜均安装在所述测量载台上，所述测量载台可沿垂直所述工件台的方向移动；

所述第一反射镜、所述半透半反镜和所述线阵成像线扫镜头依次位于所述照明光源的出射光光路上，所述线阵成像线扫镜头、所述半透半反镜、所述第二反射镜和所述延时积分相机依次位于所述硅片的反射光光路上。

7.根据权利要求2所述的光斑形貌测量装置，其特征在于，由光斑中心至边缘的方向上，所述能量分布区的曝光级数呈等比数列或等差数列。

8.根据权利要求7所述的光斑形貌测量装置，其特征在于，所述光斑呈腰圆形，所述第一方向为垂直所述腰圆形延伸的方向；

所述光斑形貌测量单元用于将所述硅片上的所述光斑在第一方向上分割为多个能量分布区，多个所述能量分布区相对所述腰圆形的中心线呈对称分布；

沿中心线到边缘的方向上，多个所述能量分布区对应的曝光级数呈等比数列。

9.根据权利要求6所述的光斑形貌测量装置，其特征在于，还包括横梁和垂向测量单元；所述光斑形貌测量单元设置于所述横梁上且可沿垂直所述第一方向移动；所述垂向测量单元用于测量所述测量载台与所述硅片之间的高度。

10.根据权利要求1所述的光斑形貌测量装置，其特征在于，所述工件台包括运动台和固定于所述运动台上的吸盘；所述运动台可沿水平方向移动，所述吸盘用于吸附固定所述硅片。

11.一种激光退火设备，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的光斑形貌测量装置。

12.一种光斑形貌测量方法，其特征在于，包括：

将硅片上的光斑在第一方向上分割为多个能量分布区，其中，所述第一方向为所述硅片所在平面中的任一方向；

按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量，其中，距离所述光斑的边缘越近的所述能量分布区所对应的采集时间越长；

根据不同所述能量分布区中的辐射能量，拼接形成所述光斑的能量分布图，获得所述光斑的形貌。

13.根据权利要求12所述的光斑形貌测量方法，其特征在于，按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量，包括：

采用延时积分相机，按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的曝光级数采集不同所述能量分布区中的辐射能量，其中，距离所述光斑的边缘越近的所述能量分布区所对应的曝光级数越多。

14.根据权利要求13所述的光斑形貌测量方法，其特征在于，由光斑中心至边缘的方向上，所述能量分布区的曝光级数呈等比数列或等差数列。

15.根据权利要求13所述的光斑形貌测量方法，其特征在于，采用延时积分相机，按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的曝光级数采集不同所述能量分布区中的辐射能量，包括：

根据延时积分相机中线阵的长度、延时积分相机的采样频率以及最高曝光级数，计算线阵成像线扫镜头的扫描速度；

采用线阵成像线扫镜头，沿所述第一方向以所述扫描速度对当前的能量分布区进行扫描，以通过所述延时积分相机依次对不同能量分布区进行曝光和采集辐射能量。

16.根据权利要求15所述的光斑形貌测量方法，其特征在于，在按照所述能量分布区在所述光斑中的位置，依次以不同的采集时间采集不同所述能量分布区中的辐射能量之前，还包括：

在不同的高度上对所述硅片进行照明并采集所述硅片的图像，以通过所述硅片上的对位标记确定所述硅片位于所述线阵成像线扫镜头的焦面。

Images