TW201531360A - 用於處理雷射的設備和方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露內容涉及一種用於處理雷射的設備和方法，且更明確地說，涉及一種用於驅動雷射輻照器以用於將雷射輻照到基底上的雷射處理設備和方法。設備包含：相對移動檢測部件，其經設置以當檢測到平台或雷射輻照器的移動時輸出檢測信號；相對移動模組驅動部件，其經設置以從相對移動檢測部件接收檢測信號以計算平台或雷射輻照器的移動速度；和振盪脈衝生成部件，其經設置以從相對移動模組驅動部件接收平台或雷射輻照器的移動速度以產生具有對應於平台或雷射輻照器的移動速度的週期的振盪脈衝，由此將產生的振盪脈衝提供到雷射輻照器。

Description

用於處理雷射的設備和方法
本發明是有關於一種用於處理雷射的設備和方法，且特別是有關於一種用於驅動雷射輻照器以用於將雷射輻照到基底上的雷射處理設備和方法。
當在薄膜沉積在大型基底上之後執行退火時，難以確保在基底上的均勻性。因此，正建議各種替代方案，其中的一者為使用雷射的退火方法。
圖1為用於解釋根據現有技術的雷射熱處理設備的示意圖。參看圖1，將石英窗20安置在反應室10的頂表面中，且將雷射輻照器40安置在石英窗20上方。從雷射輻照器40輸出的雷射41穿過石英窗20且輻照到基底W(例如，反應室10中之晶片)上。
圖2(a)及圖2(b)為用於解釋在圖1中使用的雷射41或雷射光束的視圖，圖2(a)為當從上方檢視時的基底的視圖，且圖2(b)為基底的透視圖。參看圖2(a)及圖2(b)，在雷射垂直於基底或相對於基底稍微傾斜的狀態中，雷射41按簾幕形狀線性輻照。基底W在垂直於雷射41的表面或相對於雷射41的表面稍微傾斜的方向上水準移動，以允許雷射41輻照到基底W的整個表面上。此處，可通過平台的移動 將雷射輻照到整個表面上。
當必須實際上輻照雷射發射時，從外部裝置提供用以允許雷射發射進行振盪的脈衝(外部脈衝)。此處，雷射發射表示雷射經振盪且輻照的時刻。例如，可針對振盪脈衝的每一上升時刻輻照雷射發射。因此，振盪脈衝的週期減小得越多，那麼雷射發射的週期減小得越多。相反地，振盪脈衝的週期增加得越多，那麼雷射發射的週期增加得越多。
然而，在現有雷射處理設備中，不管平台的移動速度如何，都按恆定週期執行雷射發射。
詳細地說，當將基底裝載於腔室中的平台上且對基底執行雷射處理時，基底平台移動。例如，如圖3(a)中所說明，當基底平台一開始移動時，基底平台加速直到預定速度，且當基底平台達到預定速度時，將基底平台維持在恆定速度。接著，當希望停止基底平台時，基底平台減速，直到停止。
儘管基底的移動速度根據時間的變化而變化(如圖3(b)中所說明)，但由於振盪脈衝具有恆定週期，因此雷射發射亦可具有恆定週期，與平台的移動速度無關。類似地，當雷射發射具有恆定週期而與平台的移動速度無關時，雷射處理的物件可具有不均勻品質。例如，當按恆定振盪脈衝執行雷射發射時，可將少量雷射輻照到基底上的平台加速的區段中，而可將大量雷射輻照到基底上的平台減速的區段中。因此，難以保證良好的基底品質。
[先前技術檔]
(專利檔1)韓國專利公開案第10-2011-0070265號
本揭露內容提供一種用於處理雷射的設備，當通過使用雷射執行關於基底的雷射處理時，其改進基底處理品質。本揭露內容還提供一種用於在輻照雷射時考慮其他周圍條件來處理雷射的設備。
根據示範性實施例，一種用於處理雷射的設備包含：相對移動檢測部件，其經設置以當檢測到平台或雷射輻照器的移動時輸出檢測信號；相對移動模組驅動部件，其經設置以從相對移動檢測部件接收檢測信號以計算平台或雷射輻照器的移動速度；和振盪脈衝生成部件，其經設置以從相對移動模組驅動部件接收平台或雷射輻照器的移動速度以產生具有對應於平台或雷射輻照器的移動速度的週期的振盪脈衝，由此將產生的振盪脈衝提供到雷射輻照器。
相對移動模組驅動部件可包含平台移動檢測部件，其經設置以每當檢測到平台的移動時都輸出檢測信號，其中平台移動檢測部件可包含：平台刻度，其中刻度標記於面向平台的側的位置上；和編碼器，其安置於平台的所述側上以每當檢測到平台刻度的刻度時都輸出檢測信號。
檢測信號可包含交流(alternating-current；AC)波。
可在確定雷射振盪的週期的振盪脈衝是從外面接收的外部模式中驅動雷射輻照器。
當平台移動時，振盪脈衝生成部件可確定與平台的移動速度成比例的振盪脈衝的週期，或當雷射輻照器移動時，振盪脈衝生成部件可確定與雷射輻照器的移動速度成比例的振盪脈衝的週期。
在雷射輻照器或平台按加速度移動的區段內，振盪脈衝的週期可逐漸增加，在雷射輻照器或平台按恆定速度移動的區段內，可將振盪脈衝維持在恆定週期中，且在雷射輻照器或平台按減速度移動的區段內，振盪脈衝的週期可逐漸減小。
振盪脈衝生成部件可從相對移動檢測部件接收具有AC波形的檢測信號以從AC波產生具有方波波形的振盪脈衝。
振盪脈衝的上升時間、峰值電壓和脈衝長度可由雷射輻照器的硬體特性確定。
根據另一示範性實施例，一種處理雷射的方法包含：當檢測到雷射輻照器或平台的移動時，輸出檢測信號；當檢測到雷射輻照器的移動時，計算雷射輻照器的移動速度，且當檢測到平台的移動時，計算平台的移動速度；和產生具有對應於雷射輻照器或平台的移動速度的週期的振盪脈衝，以將產生的振盪脈衝提供到雷射輻照器。
可確定與雷射輻照器或平台的移動速度成比例的振盪脈衝的週期。
10‧‧‧反應室
20‧‧‧石英窗
40‧‧‧雷射輻照器
41‧‧‧雷射
100‧‧‧雷射輻照器
200‧‧‧振盪脈衝生成部件
300‧‧‧平台移動檢測部件
310‧‧‧平台刻度
320‧‧‧編碼器
400‧‧‧平台驅動部件
500‧‧‧馬達
S710‧‧‧操作
S720‧‧‧操作
S730‧‧‧操作
W‧‧‧基底
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下：圖1為用於解釋根據現有技術的雷射熱處理設備的示意圖。
圖2(a)及圖2(b)為用於解釋圖1的雷射的視圖。
圖3(a)及圖3(b)為說明與平台的移動速度無關地產生恆定振盪脈 衝的狀態的視圖。
圖4為根據示範性實施例的雷射處理設備的框圖。
圖5(a)及圖5(b)為根據示範性實施例的平台刻度和編碼器的視圖。
圖6(a)及圖6(b)為說明根據示範性實施例的根據平台的移動速度改變振盪脈衝的狀態的視圖。
圖7為繪示根據示範性實施例的雷射處理過程的流程圖。
下文，將參看隨附圖式來詳細地描述具體實施例。然而，本揭露內容可以不同形式體現，且不應被解釋為限於本文所闡明的實施例。相反地，提供這些實施例以使得本揭露內容將透徹且完整，並且將向所屬領域的技術人員充分傳達本揭露內容的範圍。相似參考數位貫穿全文指相似元件。
下文，雖然舉例說明了基底支撐於基底平台上且雷射輻照到基底上以處理基底的雷射處理設備，但應用於雷射處理設備的雷射輻照方法可應用於能夠利用雷射輻照方法的所有各種設備。例如，雷射輻照方法可應用於基底處理設備、雷射退火設備和雷射熱處理設備是顯而易見的。
圖4為根據示範性實施例的雷射處理設備的框圖。
雷射輻照器100為用於振盪且輸出雷射的裝置。從雷射輻照器100振盪且輸出的雷射可從反射鏡(未繪示)反射且朝向腔室中的基底的表面輻照。雷射輻照器100可為用於產生雷射的熟知裝置。此 處，可採用各種類型的雷射，例如，KrF準分子雷射、ArF準分子雷射(取決於雷射光束的波長)。例如，氣體雷射(例如，Ar雷射、Kr雷射、準分子雷射等等)、使用將Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta中的一或多者添加到單晶YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4或多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4作為摻雜劑的媒介的雷射和玻璃雷射、紅寶石雷射、翠綠寶石雷射、Ti：藍寶石雷射、銅蒸氣雷射和金蒸氣雷射中的一或多者可用作雷射輻照器100的源。
雷射輻照器100可在內部模式或外部模式中操作。當雷射輻 照器100在內部模式中操作時，雷射輻照器100自身產生方形脈衝，不從外面接收脈衝，以將產生的方形脈衝用作振盪脈衝，由此在預熱備用狀態中受到激發。在預熱備用狀態中，實際上不輻照雷射，但將雷射輻照器100的內部維持在雷射振盪氣氛中。當在實際上輻照雷射前必須將雷射輻照器100維持在預熱備用狀態中且接著雷射輻照器100輻照雷射時，可輻照具有良好品質的雷射。
當雷射輻照器100在外部模式中操作時，雷射輻照器100從 外面接收具有方波波形的操作脈衝，以將接收的操作脈衝用作振盪脈衝，由此根據振盪脈衝的週期輻照雷射發射。此處，雷射發射表示雷射振盪且經輻照的時刻。例如，可在振盪脈衝的每一上升時刻產生雷射發射。因此，振盪脈衝的週期減小得越多，那麼雷射發射的週期減小得越多。相反地，振盪脈衝的週期增加得越多，那麼雷射發射的週期增加得越多。
在示範性實施例中，當在從外面接收確定雷射振盪的週期的 振盪脈衝的外部模式中驅動雷射時，振盪脈衝是在外面產生且接著從外面提供。此處，在示範性實施例中，當提供振盪脈衝時，考慮基底所坐落於其上的平台的移動速度或雷射輻照器的移動速度來確定週期，以產生且提供振盪脈衝。
下文，在示範性實施例中，當雷射經振盪的雷射輻照器和用 於支撐基底的平台中的至少一者移動時，即，當發生雷射輻照器與平台之間的相對移動時，可將操作脈衝提供到雷射內。相對移動模組驅動部件可包含用於驅動平台的平台驅動部件400，和用於驅動雷射輻照器的雷射輻照器驅動部件(未繪示)。同樣，相對移動檢測部件可檢測平台和雷射輻照器中的至少一者的移動以輸出檢測信號。相對移動檢測部件可包含用於檢測平台的移動的平台移動檢測部件300和用於檢測雷射輻照器的移動的雷射輻照器移動檢測部件(未繪示)。
下文，將示範性地描述相對移動檢測部件檢測平台的移動的 情況。因此，在以下實施例中，例如，當平台移動時，相對移動模組驅動部件將被描述為圖4的平台驅動部件400，且相對移動檢測部件將被描述為圖4的平台移動檢測部件300。
然而，當雷射輻照器移動時，其可被類似地應用，且例如， 可將相對移動模組驅動部件實現為雷射輻照器驅動部件(未繪示)，且可將相對移動檢測部件實現為雷射移動檢測部件(未繪示)。
在平台移動的實施例中的雷射處理設備包含平台移動檢測部件300、平台驅動部件400和振盪脈衝生成部件200。
平台移動檢測部件300可在檢測到平台移動時輸出檢測信號，以將輸出的檢測信號提供到平台驅動部件400和振盪脈衝生成部 件200。檢測信號可具有交流(alternating-current；AC)波形，例如，正弦波或餘弦波。如圖5(a)及圖5(b)中所說明，平台移動檢測部件300包含：平台刻度310，其中刻度標記於面向平台的側的位置上；和編碼器320，其安置於平台的所述側上以每當檢測到平台刻度310的刻度時都輸出AC波。
平台刻度310由玻璃材料形成，且在其上標記用於指示長度的刻度。安置於平台上的至少一個編碼器320可每當平台移動時讀取面向其的平台刻度310的刻度，且每當讀取刻度時產生檢測信號以將檢測信號提供到平台移動檢測部件300和平台驅動部件400。每當編碼器320通過平台的移動讀取平台刻度310的刻度時，編碼器320都可輸出例如正弦波或餘弦波的AC波。因此，如果從平台移動檢測部件300輸出AC波，那麼可理解平台移動。
平台驅動部件400可從平台移動檢測部件300接收檢測信號以計算平台的移動速度。平台驅動部件400可根據為從平台移動檢測部件300輸入的檢測信號的AC波計算平台的移動速度和位置中的至少一者。例如，當平台通過使用馬達500移動時，平台驅動部件400可讀取平台刻度310的刻度以計算平台的位置，由此按需要在一段距離中移動平台。例如，如在圖5(a)中所說明，當希望允許安置在讀取為‘0’單位刻度的位置上的平台在平台刻度310的長度方向(+Y方向)上移動到‘10’單位刻度的位置時，平台驅動部件400移動平台，直到輸入十個檢測信號為止。此處，當在平台移動時平台驅動部件400從平台移動檢測部件300接收到十個檢測信號時，平台驅動部件400停止平台的移動。因此，如圖5(b)中所說明，平台移動到‘10’單位 刻度的位置。此處，上述‘單位刻度’表示標記於平台刻度310上的刻度單位，且例如μm、mm、cm等等的各種單位可為單位刻度。
同樣，可通過確定平台刻度310的刻度由編碼器320讀取的速度來計算平台的移動速度。例如，假定平台刻度310的單元刻度為1cm，且每一秒將刻度讀取十次，那麼可理解，在一秒內，平台移動大致10cm的一段距離。因此，可如下式計算平台的移動速度：“速度=距離/時間”；10釐米÷1秒=10[釐米/秒]。
振盪脈衝生成部件200可從平台驅動部件400接收平台的移動速度以產生具有對應於平台的移動速度的週期的振盪脈衝，由此將產生的振盪脈衝提供到雷射輻照器。
儘管基底的移動速度根據時間的變化而變化(如圖3(b)中所說明)，但當振盪脈衝具有恆定週期時，雷射處理品質惡化。為了解決所述限制，振盪脈衝生成部件200可確定與平台的移動速度成比例的振盪脈衝的週期。
如圖6(a)中所說明，當基底平台一開始移動時，基底平台加速直到預定速度，且當基底平台達到預定速度時，將基底平台維持在恆定速度。接著，當希望停止基底平台時，基底平台減速，直到停止。
可確定與平台的移動速度(例如，平台的加速度、恆定速度和減速度)成比例的振盪脈衝的週期。例如，如圖6(b)中所說明，振盪脈衝的週期在平台按加速度移動的區域內逐漸增加，且在平台按恆定速度移動的區段內，振盪脈衝的週期是恆定的。同樣，在平台按減速度移動的區段內，振盪脈衝的週期逐漸減小。
同樣，如圖6(b)中所說明，振盪脈衝生成部件200產生方波 脈衝。此處，可通過使用從平台移動檢測部件300接收的具有AC波形的檢測信號來產生方波脈衝。即，在通過將從平台移動檢測部件300接收的AC波用作源信號執行頻率轉換過程後，產生具有方波波形的振盪脈衝，所述方波波形具有預定上升時間、峰值電壓和脈衝長度。
振盪脈衝的上升時間、峰值電壓和長度可由雷射輻照器的硬 體特性確定。例如，可通過使用例如KrF準分子雷射和ArF準分子雷射的氣體元件的雷射輻照器的硬體特性來確定振盪脈衝的上升時間、峰值電壓和長度。
圖7為繪示根據示範性實施例的雷射處理過程的流程圖。
首先，在操作S710中，檢測平台的移動。如圖4中所說明，可通過使用其中刻度標記在面向平台的側的位置上的平台刻度310和安置於平台的所述側上的編碼器320以每當檢測到平台刻度310的刻度時都輸出為檢測信號的AC波來檢測平台的移動。
當平台移動時，每當安置於平台上的至少一個編碼器320讀取面向其的平台刻度310的刻度時都產生檢測信號。即，每當編碼器320通過平台的移動讀取平台刻度310的刻度，編碼器320都可輸出例如正弦波或餘弦波的AC波。因此，如果從編碼器320輸出AC波，那麼可理解平台移動。
接著，在操作S720中，接收檢測信號以計算平台的移動速度。同樣，可通過確定平台刻度310的刻度由編碼器320讀取的速度來計算平台的移動速度。例如，假定平台刻度310的單元刻度為1cm，且每一秒將刻度讀取十次，那麼可理解，在一秒內，平台移動大致10cm的一段距離。因此，可如下式計算平台的移動速度：“速度=距離 /時間”；10釐米÷1秒=10[釐米/秒]。
接著，在操作S730中，產生具有對應於平台的計算的移動 速度的週期的振盪脈衝且將其提供到雷射輻照器內。
即，可確定與平台的移動速度(例如，平台的加速度、恆定 速度和減速度)成比例的振盪脈衝的週期。例如，如圖6(b)中所說明，在平台按加速度移動的區段(加速區段)內，振盪脈衝的週期逐漸增加，且在平台按恆定速度移動的區段(恆定速度區段)內，振盪脈衝的週期恆定。同樣，在平台按減速度移動的區段(減速區段)內，振盪脈衝的週期逐漸減小。
所產生的振盪脈衝可通過使用具有AC波形的檢測信號來產 生。即，在通過將從平台移動檢測部件300接收的AC波用作源信號執行頻率轉換過程後，產生具有方波波形的振盪脈衝，所述方波波形具有預定上升時間、峰值電壓和脈衝長度。
根據示範性實施例，可考慮平台或雷射輻照器的移動速度來 確定雷射的輻照週期，以改進執行雷射處理的基底的品質。同樣，根據示範性實施例，可改進平台或雷射輻照器減速的區段中的雷射性能惡化。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧雷射輻照器
200‧‧‧振盪脈衝生成部件
300‧‧‧平台移動檢測部件
310‧‧‧平台刻度
320‧‧‧編碼器
400‧‧‧平台驅動部件
500‧‧‧馬達

Claims (12)

  1. 一種用於處理雷射的設備，包括：相對移動檢測部件，其經設置以當檢測到平台或雷射輻照器的移動時輸出檢測信號；相對移動模組驅動部件，其經設置以從所述相對移動檢測部件接收所述檢測信號以計算所述平台或所述雷射輻照器的移動速度；以及振盪脈衝生成部件，其經設置以從所述相對移動模組驅動部件接收所述平台或所述雷射輻照器的所述移動速度，以產生具有對應於所述平台或所述雷射輻照器的所述移動速度的週期的振盪脈衝，由此將產生的所述振盪脈衝提供到所述雷射輻照器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其特徵在於所述相對移動模組驅動部件包括平台移動檢測部件，所述平台移動檢測部件經設置以每當檢測到所述平台的所述移動時都輸出檢測信號，其中所述平台移動檢測部件包括：平台刻度，其中刻度標記於面向所述平台的一側的位置上；以及編碼器，其安置在所述平台的所述側上以每當檢測到所述平台刻度的所述刻度時都輸出所述檢測信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的設備，其特徵在於，所述檢測信號包括交流波。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其特徵在於，所述雷射輻照器是在從外面接收確定所述雷射振盪的週期的所述振盪脈衝的外部模式中被驅動。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其特徵在於，當所述平 台移動時，所述振盪脈衝生成部件確定與所述平台的所述移動速度成比例的所述振盪脈衝的週期，或當所述雷射輻照器移動時，所述振盪脈衝生成部件確定與所述雷射輻照器的所述移動速度成比例的所述振盪脈衝的週期。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的設備，其特徵在於，在所述雷射輻照器或所述平台按加速度移動的區段內，所述振盪脈衝的週期逐漸增加，在所述雷射輻照器或所述平台按恆定速度移動的區段內，所述振盪脈衝被維持在恆定週期中，且在所述雷射輻照器或所述平台按減速度移動的區段內，所述振盪脈衝的週期逐漸減小。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其特徵在於，所述振盪脈衝生成部件從所述相對移動檢測部件接收具有交流波形的檢測信號，以從所述交流波產生具有方波波形的所述振盪脈衝。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的設備，其特徵在於，所述振盪脈衝的上升時間、峰值電壓和脈衝長度由所述雷射輻照器的硬體特性確定。
  9. 一種處理雷射的方法，包括：當檢測到雷射輻照器或平台的移動時，輸出檢測信號；當檢測到所述雷射輻照器的所述移動時，計算所述雷射輻照器的移動速度，且當檢測到所述平台的所述移動時，計算所述平台的移動速度；以及產生具有對應於所述雷射輻照器或所述平台的所述移動速度的 週期的振盪脈衝以將產生的所述振盪脈衝提供到所述雷射輻照器。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其特徵在於，所述檢測信號具有交流波，且從所述交流波產生具有方波波形的所述振盪脈衝。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其特徵在於，確定與所述雷射輻照器或所述平台的所述移動速度成比例的所述振盪脈衝的所述週期。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其特徵在於，在所述雷射輻照器或所述平台按加速度移動的區段內，所述振盪脈衝的週期逐漸增加，在所述雷射輻照器或所述平台按恆定速度移動的區段內，所述振盪脈衝被維持在恆定週期中，且在所述雷射輻照器或所述平台按減速度移動的區段內，所述振盪脈衝的週期逐漸減小。
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