536622 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（） i明背景 1 ·發明之技術領域 本發明係有關於一種裝置，其用來評估藉由將非晶矽 薄膜退火而產生的多晶矽薄膜之狀態。 2.相關技藝之敘述 近年來，使用多晶矽薄膜來作爲其通道層的薄膜電晶 體已被付諸實際的應用。這種使用多晶矽薄膜的薄膜電晶 體在電場遷移率（electrical field mobility)方面有所改善 ’使得使用薄膜電晶體作爲驅動電路裝置的電子裝置（諸 如液晶顯示裝置）能夠在淸晰度、操作速度與小型化等方 面有顯著的改善。 在另一方面，所謂低溫多晶化製程的發展，亦如火如 荼地展開，其中非晶矽藉由使用準分子雷射退火裝置之熱 處理來形成多晶矽薄膜。藉著應用這種低溫多晶化製程以 作爲製造薄膜電晶體的製程，對於玻璃基板所造成的熱損 害可被減小，以順利使用不昂貴的大面積熱阻性玻璃基板 〇 然而，使用於低溫多晶化製程的準分子雷射退火裝置 在雷射輸出功率方面並不穩定，其使得所形成的多晶矽薄 膜之晶粒尺寸變動得十分嚴重。是以，以本準分子雷射退 火裝置所製備的多晶矽薄膜不必然具有最佳化的晶粒尺寸 ，遂經常被報廢。 因此，使用準分子雷射退火裝置實現退火的習用方式 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -I-口 Γ v 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） _4， 536622 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_五、發明説明（2 係爲了要在多晶矽薄膜之多晶化的完成階段進行100%的 檢查或抽樣的檢查，並且查驗形成於多晶砂薄膜之最上表 面上的多晶矽薄膜之晶體狀態，以藉此判斷在本階段的產 品是否可被接受。此外，準分子雷射退火裝置所提供至多 晶矽薄膜的能量資訊被回傳到該準分子雷射退火裝置，以 設定最佳的雷射功率。 然而，以非接觸的方式客觀地評估多晶矽薄膜之方法 仍然付之闕如，而已經有一種主觀方法，諸如使用適用於 可見光的顯微鏡或是掃描式電子顯微鏡攝取表面影像，以 藉由操作員以肉眼檢查表面影像，而查驗晶體狀態。此外 ，此一習知方法具有其他困難，無法被用來作爲製程中的 方法（in-process method)，因爲成本過高而且耗費時間 。在其他習知方法方面，藉由橢圓攝影術所進行的頻譜評 估方法在定量分析方面並不能讓人滿意。 發明之槪述 有鑑於本技藝之以上描述，本發明之一目的在於提供 一種多晶矽薄膜評估裝置，藉此，所形成之多晶矽薄膜的 狀態可以用非接觸的方式而被客觀地且具有高準確度地評 估。 本發明提供一種裝置，其用來評估藉由將非晶矽退火 而產生的多晶矽薄膜之狀態，該裝置包括··一機臺’用以 設置一基板於其上方，該基板乘載一形成於其上方的多晶 矽薄膜；一使用可見光觀察之光學系統，該使用可見光觀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 線 -5 - 536622 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（$ 察之光學系統發出可見光到該機臺上之該基板上，用來攝 取該基板上之該多晶矽薄膜的表面影像，以實現自動聚焦 :一使用紫外光觀察之光學系統，其發出紫外光到該機臺 上之該基板上，用來獲得該基板上之該多晶矽薄膜的表面 影像’其藉由該光學系統而進行自動聚焦，以利使用可見 光觀察；以及評估構件，用以從藉由該使用紫外光觀察之 光學系統而獲得之該多晶矽薄膜影像的表面影像來評估該 多晶矽薄膜影像的空間結構之線性度與週期性，以評估根 據該線性度與週期性之評估結果所獲得之該多晶矽薄膜的 狀態。 根據本發明，藉由使用用來評估多晶矽薄膜之裝置， 所形成之多晶矽薄膜的狀態可以自動地以一種非接觸方式 被高精確地評估。 本發明之其他目的與優點將在下文中陳述，而且在某 種程度上從以下說明中被理解，或者藉由本發明之實現而 被明白。本發明之目的與優點可以藉由參照以下的說明與 附錄之申請專利範圍的圖式而被解釋明白。 圖式之簡要說明 被使用來構成本說明書之所附圖式描繪了本發明之具 體實施例，並且結合以下之一般說明與以下之較佳具體實 施例的詳細說明，用以解釋本發明之原理。其中： 圖1 A繪示在準分子雷射退火過程中，多晶矽薄膜之 晶粒尺寸與供給之能量之間的關係； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
-6 - 536622 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7 __五、發明説明（4 圖1 B繪示自動校正値（AC値）與供給至電源薄膜之 能量之間的關係； 圖1 C繪示自動校正値（a C値）及晶粒尺寸與供給至 電源薄膜之能量之間的關係； 圖2 A顯示以最佳値的雷射功率進行準分子雷射退火 所獲得之多晶砂薄膜的薄膜表面之影像； 圖2 B顯示以低於最佳値的雷射功率進行準分子雷射 退火所獲得之多晶矽薄膜的薄膜表面之影像； 圖2C顯示以高於最佳値的雷射功率進行準分子雷射 退火所獲得之多晶矽薄膜的薄膜表面之影像； 圖3示意地顯示圖4所示之多晶矽薄膜評估裝置的基 本配置； 圖4示意地顯示根據本發明之一具體實施例之評估多 晶矽薄膜的裝置之基本配置； 圖5係爲一方塊圖，其顯示圖4所示之多晶矽薄膜評 估裝置之光學裝置的詳細結構； 圖6示意地顯示整個圖4所示之多晶砂薄膜評估裝置 j 圖7係爲一放大圖式，其顯示圖4所示之多晶矽薄膜 評估裝置之操縱桿的配置； 圖8係爲一放大圖式，其顯示習用操縱桿之典型配置 9 圖9係爲一示意圖，其顯示對應至圖1 0之習用模式 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 線_ -Γ. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） 536622 A7 B7 --—~ _______— __ 五、發明説明（今 圖1 〇示意地威W避免物鏡與基板之間之干擾的構件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖11係爲一示意圖’其顯示對應至圖1 2之碰撞避免 圖12係爲一示意圖’其顯示對應至圖11之習用模式 圖1 3示意地顯示圖4所示之多晶矽薄膜評估裝置之 光學裝置； 圖14係爲一示意圖，其顯示控制照明光強度之機構 圖15A至15C爲顯示藉由垂直地移動機臺之工作距 離（WD )所獲得資料之對比的圖表； 圖16A至16C顯示多晶矽薄膜之表面，其上有照射 光；以及
I 圖17顯示圖16A至16C之表面，其中照射於其上的 光有所改變。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件對照表 W 基板 6 紫外光用CCD (電荷耦合裝置）攝影機 10A 紫外光固態雷射光源 10B 紫外光照射單元 14 1/4波平板 15 Z機臺 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -8- 536622 A7 B7 五、發明説明（今 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 紫 外 光 用 成 像 透鏡 19 雙 色 鏡 21 偏 極 化 分 光 器 22 垂 直 移 動 之 接 腳 23 參 考 偵 測 感 應 器 23 濾 光 器 偏 移 機 構 25 可 移 動 機 臺 26 X 機 臺 27 濾 光 器 28 Y 機 臺 30 桌 面 32 阻 尼 器 34 基 座 36 排 氣 導 管 38 機 器 手 臂 42 旋 轉 器 51 控 制 器 51 A 處 理 圖 像 之 電 腦 51B 控 制 電 腦 80 光 纖 1 多 晶 矽 薄 膜 評 估裝置 2 主 機 單 元 4 .可 見光 用 CCD 攝影機 8 可 見 光 昭 J \\\ 射 單 元 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） - 9- 536622 A7 B7 五、發明説明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 紫 外 光 昭 射 單 元 12 白 動 聚 隹 j\\\ CJ 口 早 元 18 成 像 透 鏡 40a 可 見 光 用 物 鏡 40b 紫 外 光 用 物 鏡 41 影 像 顯 示 監 視 器 43 . 凹 處 45 操 縱 桿 47 操 作 面 板 ( 觸 控 顯 示器） 49 操 作 鍵 r&TL 盤 51 控 制 器 60 紫 外 光 固 態 雷 射 單 元 61 ND單元 62 親 合 器 63 紫 外 光 透 鏡 64 可 變 ND 1 慮； 光' 器 65 步 進 馬 達 66 紫 外光 67 紫 外 光 擋 板 68 活 塞 組 件 70 紫 外 光 成 像 單 元 71 步 進 馬 達 72 多 倍 數 透 鏡 系 統 73 親 合 器 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（21 OX297公釐） -10- 536622 A7 B7 五、發明説明（弓 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 74 擴散板 75 孔徑障礙 76 場障礙 77 直流無刷馬達 78 步進馬達 83 旋轉控制器 84 自動聚焦控制器 85 光纖光源 86 光導 92 操作臺 100 充氣柱體 100a 延展桿 102 障礙 110 光學部分 112 機械部分 121 裝設部份 123 反射鏡 125 CCD (電荷耦合裝置） 127 電氣元件 129 光照射量控制器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 線· 本發明之詳細描述 參閱圖式，本發明之較佳具體實施例將分別予以詳細 說明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 536622 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（0 作爲本發明具體實施例之多晶矽薄膜評估裝置被使用 來監視在諸如具有底部閘極結構之薄膜電晶體（底部閘極 TFT )的製造過程中所形成的多晶矽薄膜。同時，底部閘 極TFT係爲一種薄膜電晶體，其具有依序形成於一玻璃 基板上之一閘極電極、一閘極絕緣薄膜與一多晶矽薄膜（ 通道層）。亦即，底部閘極TFT具有一形成於用來作爲 通道層之多晶矽薄膜與玻璃基板之間的閘極電極。 同時’習知決定多晶矽薄膜之電場遷移率的一重要因 數在於多晶矽的晶粒尺寸。此晶粒尺寸取決於以準分子雷 射退火的方式施加至多晶矽薄膜的能量。是以，在準分子 雷射退火的製程中，雷射功率的控制與穩定性會大大地影 響所完成之底部閘極TFT的特性與良率。 然而，使用於準分子雷射退火製程的準分子雷射退火 裝置在發出之雷射功率輸出上具有十分嚴重的波動現象。 因此，如果使用準分子雷射退火裝置來進行準分子雷射退 火，所供應至多晶矽薄膜的能量會相對於所允許的能量範 圍而有顯著的變動，其造成最佳化之晶粒尺寸（多晶矽薄 膜的製造極限）的多晶矽薄膜具有穩定品質的困難。 是以，即使在相同的條件下進行準分子雷射退火，多 晶矽薄膜之晶粒尺寸也會有很大的變動，使得，如果雷射 功率過量，矽晶體會形成微小尺寸的晶體，而產生所謂的 「線缺陷」（line defect);然而，如果雷射功率太小， 晶粒尺寸會過小而形成所謂的「塡寫缺陷」（write defect (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536622 A7 B7 五、發明説明（扣 此外，在底部閘極TFT中，聞極電極層在砂薄膜下 方，使得雷射退火的熱散逸在閘極電極上之多晶矽薄膜部 分較玻璃基板（在源極/汲極區域）上之多晶矽薄膜部分 來得顯著。因此，即使從雷射退火裝置所施加之雷射功率 相同，閘極電極上之多晶矽薄膜部分所獲得的溫度上升會 不同於玻璃基板（在源極/汲極區域）上的多晶矽薄膜部 分。由於這些效應，閘極電極上之多晶矽薄膜的晶粒尺寸 也會不同於源極/汲極區域者。詳細地說，在相同的雷射 功率下，閘極電極上之多晶矽薄膜的晶粒尺寸會小於玻璃 基板（在源極/汲極區域）上者。 因此，使用底部閘極TFT，這樣的能量需要由能夠保 證同時對於閘極電極與玻璃基板上的多晶矽薄膜具有最佳 晶粒尺寸的準分子雷射所施加，因而明顯地縮小多晶矽薄 膜之製程容忍度。 然而，使用於準分子雷射退火製程的準分子雷射退火 裝置在發出之雷射功率輸出上具有十分嚴重的波動現象。 因此，非常難以控制雷射功率，而使得閘極電極與玻璃基 板上的多晶矽薄膜同時具有最佳的晶粒尺寸。 因此，使用準分子雷射退火裝置於退火製程中時，必 須藉由1 0 0 %測試或是取樣測試一次又一次地檢查形成於 多晶矽薄膜最上表面上的晶體狀態，以驗證在本機臺上的 產品是否該被退回。此外，關於施加至多晶矽薄膜之能量 的資訊被傳回準分子雷射退火裝置，以進行雷射功率的設 定。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536622 A7 —______B7___ 五、發明説明（）彳 丰艮ί 康本:發明之具體實施例，評估多晶矽薄膜的裝置被 $胃平估完成多晶矽薄膜之多晶化製程之機臺上的多晶矽 、薄膜’以驗證在本機臺上的產品是否可被接受，並且將資 訊r ®授到準分子雷射退火裝置，以作爲設定雷射功率時的 輔助。 在進行多晶矽薄膜評估裝置的規格說明之前，根據本 發明之具體實施例，藉由本評估裝置所進行之評估多晶矽 薄膜的原理將僅是簡要解釋。 如I上所述，多晶矽晶粒尺寸嚴重地影響薄膜電晶體之 '遷移率。爲了獲得足夠的遷移率，必須有較大的多晶矽晶 粒尺寸。 多晶矽薄膜的晶粒尺寸取決於準分子雷射退火裝置所 提供的能量。如圖1 A所示，多晶矽薄膜的晶粒尺寸隨著 所提供的能量增加而增加，並且當到達或超過圖1 A之L 所示的預設能量時，晶粒尺寸會達到穩定而使其改變可被 忽略。預設能量L被稱作最小允許能量。隨著能量持續 增加，晶粒尺寸的變化漸形劇烈，而且如果超過如圖1 A 之Η所示之作爲邊界的臨界値，多晶矽會回到微小尺寸 的晶體。臨界能量Η被稱作最大允許能量。 是以，在準分子雷射退火製程中，通常要控制照射之 雷射功率於一個範圍內，該範圍係從晶粒尺寸開始穩定的 最小允許能量L到晶粒尺寸開始回到微小尺寸晶體的最 大允許能量Η，藉以達到穩定而足夠的晶粒尺寸。藉著以 能夠提供上述範圍之能量的雷射光照射非晶矽薄膜，可以 Ϊ紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） " _ -14 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
536622 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 _ 五、發明説明（丨2 保證最終的薄膜電晶體之足夠的電場遷移率。 以最佳雷射功率進行準分子雷射退火製程所獲得之多 晶矽薄膜表面的影像、以低於最佳雷射功率進行準分子雷 射退火製程所獲得之多晶矽薄膜表面的影像、以及以高於 最佳雷射功率進行準分子雷射退火製程所獲得之多晶矽薄 膜表面的影像被彼此比較，以進行進一步之說明。 圖2A至2C顯示個別的影像。詳而言之，圖2A顯示 以最佳雷射功率進行準分子雷射退火製程所獲得之多晶矽 薄膜表面的影像；圖2B顯示以低於最佳雷射功率進行準 分子雷射退火製程所獲得之多晶矽薄膜表面的影像；而且 圖2C顯示以高於最佳雷射功率進行準分子雷射退火製程 所獲得之多晶矽薄膜表面的影像。同時，圖2所示之影像 係藉由使用一種利用紫外光的顯微裝置所攝取。本顯微裝 置將在下文中詳細說明。 在圖2中，準分子雷射退火之雷射掃描方向被指示爲 X。請注意到，非晶矽薄膜係以具有以直線構成之照射表 面的光束來照射，其中雷射掃描方向垂直於光束之照射表 面的縱方向。 如果圖2 B之影像，其係爲以最佳雷射功率進行準分 子雷射退火製程所獲得，被比較至其他的影像，即圖2A 與圖2 C之影像，而進行以下的特性說明。 以最佳雷射功率進行準分子雷射退火製程所獲得之多 晶矽薄膜表面上的圖2 B之影像，相較於圖2 A與2 C呈現 較佳的線性度，因爲圖A與2C所呈現的是以非最佳雷射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) " ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· -訂 -15- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536622 A7 _B7_ 五、發明説明（切 功率進行準分子雷射退火製程所獲得之多晶矽薄膜表面上 的影像。詳而言之，圖2B之影像呈現針對雷射掃描方向 (以圖2之X標示者）之線性度。換言之，以最佳雷射 功率所獲得之多晶矽薄膜的表面之特色爲，其具有以其空 間結構中之線性度爲特徵的矩形形狀。 在另一方面，以最佳雷射功率進行準分子雷射退火製 程所獲得之多晶矽薄膜表面上的圖2B之影像，相較於圖 2A與2C呈現較佳的週期性，因爲圖A與2C所呈現的是 以非最佳雷射功率進行準分子雷射退火製程所獲得之多晶 矽薄膜表面上的影像。詳而言之，圖2B之影像呈現針對 與雷射掃描方向垂直的方向（以圖2之Y標示者）之週 期性。換言之，以最佳雷射功率所獲得之多晶矽薄膜的表 面之特色爲，其具有以其空間結構中之週期性爲特徵的矩 形形狀。爲了要在光學顯微鏡下觀察此一週期性結構，必 須在光學上要求光源之紫外光波長短於一個數値，其係以 光學系統之物鏡的數値孔徑（N A )乘上此週期而獲得。 因此，藉由本具體實施例之多晶矽薄膜評估裝置，上 述特色被使用來評估並且測試多晶矽薄膜的狀態。亦即， 藉由根據本具體實施例之多晶矽薄膜評估裝置，直接取決 於準分子雷射退火的多晶矽薄膜之表面影像被數値地分析 ’以評估多晶矽薄膜之表面的空間結構是否呈現線性度與 /或週期性，藉以觀察底部閘極TFT之多晶矽薄膜的狀 態。 詳而言之，表示週期性之數値（自動校正値或AC値 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I ϋ ϋ ϋ ! 訂 I I itr I I I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -16- 536622 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（D4 )係藉由使用自動校正而從多晶矽薄膜之表面影像所獲得 ，藉以評估多晶矽薄膜之表面的空間結構之線性度與週期 性，以進而評估多晶矽薄膜之狀態。 評估步驟係如下所述：首先，擷取多晶矽薄膜之表面 影像；從所擷取的影像’計算自動校正功能；接著，切割 包括影像座標（〇,〇)之垂直對準方向的平面；計算自動 校正功能之峰値與側峰値（s i d e p e a k v a 1 u e )，使用峰値 對側峰値的比値來尋找AC値，並且以其爲基礎來評估多 晶砂薄膜。 如圖1 B所示，在到達最大能量値Ε τ之前，A C値從 準分子雷射退火所提供至多晶矽薄膜之一特定能量値EB1 線性地增加。AC値在最大能量値Ετ時到達其最大値，並 且同時等比例地下降至下降趨勢停止於一對應到最小値的 特定能量Εβ2時。因此，AC値呈現針對於所能提供之能 量値的峰値特性。 圖1C顯示AC値的峰値特性，該AC値被疊加至圖 1 Α所示的多晶矽薄膜之晶粒尺寸之改變特性。如圖1 C所 示，代表AC値之峰値特性的該圖之最大値被包含於提供 最佳晶粒尺寸的能量範圍中。此外，對應至AC値等比例 上升之起點的能量EB1係低於最小允許能量，其在被施加 至多晶砂薄膜時提供薄膜之最佳晶粒尺寸。此外，對應至 AC値等比例下降之終點的能量eB2則對應至最大允許能 量Η ’其爲對應至多晶矽薄膜之晶粒尺寸縮小至微晶（ crystallite )的臨界値。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝_
、1T -線 -17- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536622 A7 B7 五、發明説明（）5 因此，對於從具有上述峰値特性之AC値評估多晶矽 薄膜的晶粒尺寸是否爲最佳者，如果AC値被驗證爲位於 圖1 C中的粗線之範圍內，則已足夠。 對於根據具有上述特性之AC値來評估給定之多晶矽 薄膜是否可被接受而言，必需檢查被觀察之基板的AC値 大於一臨界値AG，其可以在供給最小允許能量時被獲得 。如果被觀察之基板的AC値大於該臨界値AC\，被觀察 的基板則被證實爲可被接受者。如果被觀察之基板的AC 値低於該臨界値AC\，但如果其係藉由觀察高於對應至最 大AC値之能量Ετ的能量被供給時的特定特性而獲得，即 可以決定所觀察之基板可被接受。 根據具有上述特性之AC値的評估，如果從準分子雷 射退火裝置所發出之雷射功率被調整至一最佳値，數個基 板可在準分子雷射之雷射功率改變時完成雷射退火。如果 與個別之雷射功率値有關之AC値被繪示於圖表中，特別 是如圖1 Β所示的圖表中，則可以從該圖表中獲得最佳雷 射功率。 爲了觀察上述之評估原理所用之評估多晶矽薄膜狀態 的多晶矽薄膜評估裝置結構將在下文中詳細說明。 在本具體實施例之多晶矽薄膜評估裝置中，生產底部 閘極TFT的基板（其係爲以準分子雷射退火非晶矽薄膜 以形成一多晶矽薄膜於其上的基板）係藉由一使用波長爲 266nm之紫外光雷射的顯微裝置而攝取影像，而且所形成 之多晶矽薄膜係藉由所攝取之影像來被評估。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I . . 批衣 I I訂 I ! I n線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -18- 536622 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（）6 圖3示意地繪示本具體實施例之多晶矽薄膜評估裝置 的基本部分。如圖所示，多晶矽薄膜評估裝置包括：一可 移動機臺，其上方被設置有一基板W ; —紫外光固態雷射 光源10A; —高強度低雜訊之紫外光用CCD (電荷親合裝 置）攝影機6 ; —光纖80 ; —雙色鏡19 ; 一旋轉器42， 其具有複數個物鏡；以及一控制器5 1。同時，控制器51 係由一處理圖像之電腦5 1 A與一控制電腦5 1 B所構成。 光纖80係爲一種傳導從紫外光固態雷射光源1 〇A所 發射至一紫外光照射單元1 0B之紫外光雷射光的波導路 徑。遠離紫外光照射單元1 0B之紫外光雷射透過一偏極 化分光器21與一 1/4波平板14而被傳送至該雙色鏡19。 雙色鏡19反射從紫外光固態雷射光源l〇A所發射之 紫外光雷射光，以將雷射光透過旋轉器42之物鏡之一者 而照射在設置於可移動機臺25上之基板W上，而傳送從 基板W所反射的光以使其落於紫外光用CCD攝影機6。 換言之’雙色鏡19係爲一種雷射光分離器，其分離從紫 外光固態雷射光源10A所發出的光之光學系統的光路徑 以及反射至紫外光用CCD攝影機6的光之光學系統的光 路徑。 被提供於旋轉器42上的複數個透鏡係爲放大並且偵 測從基板W所反射的光之光學元件。這些物鏡之數値孔 徑（NA)爲0.9，而且在波長266nm被校正像差。這些物 鏡被被至於雙色鏡1 9與可移動機臺25之間。 控制電腦5 1 B控制紫外光固態雷射光源1 0 A之雷射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝·
、1T 線 -19- 536622 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（）7 光的發射、可移動機臺25之移動位置或是旋轉器42之旋 轉來選擇物鏡。在另一方面，處理圖像之電腦5 1 A擷取 並且分析基板W之影像，其係由提供於CCD攝影機6上 的CCD影像感應器所攝取，以評估基板w上之多晶矽薄 膜的狀態。 在上述的多晶矽薄膜評估裝置中，紫外光固態雷射光 源10A所發射之紫外光雷射光透過光纖80、雙色鏡19與 旋轉器42的透鏡而被照射在基板w上。照射在基板W上 的紫外光雷射光從基板W的表面透過旋轉器42的透鏡與 雙色鏡19而被反射且照射在CCD攝影機6上。CCD攝影 機6以其CCD影像感應器攝取入射之反射光的影像，以 傳送所產生之多晶矽薄膜的表面影像資料至處理圖像之電 腦5 1 A。處理圖像之電腦5 1 A根據所擷取之多晶矽薄膜的 表面影像資料，以評估多晶矽薄膜的狀態，如以下所將解 釋者。根據評估的結果，處理圖像之電腦5 1 A獲得產生 多晶矽薄膜時的準分子雷射退火製程中之雷射功率設定値 ，或者驗證形成於基板W上之多晶矽薄膜是否爲可接受 者。 參閱圖4與圖5，多晶矽薄膜評估裝置的結構將更詳 細地加以說明。 參閱圖4與圖5，本具體實施例之多晶砂薄膜評估裝 置1除了供應紫外之光學系統之外還包括一供應可見光之 光學系統。其原因在於紫外光用之透鏡對於用來進行自動 聚焦的可見之雷射光會呈現彩色像差，因此難以使用於自 券-- 4-· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 Γ
I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -20- 536622 A7 ___ B7 五、發明説明（）8 ；--1¾衣II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 動聚焦。詳而言之，多晶矽薄膜評估裝置1具有一可見光 照射單元8、一紫外光照射單元1 〇以及一具有一可見光 用物鏡40a與一紫外光用物鏡4〇b之旋轉器42。在以可 見光進行自動聚焦之後，旋轉器42被旋轉來從可見光用 物鏡40a切換至紫外光用物鏡4〇b，而且使用紫外光來攝 取多晶矽之影像。藉由可見光之光學系統的提供，亦可在 顯微鏡下進行觀察。 作爲本具體實施例中的自動聚焦系統，舉例來說，以 刀邊（knife-edge)法、散光像差（astigmatic aberration )法或偏離角（yaw )法所完成的光學偵測系統、或是用 來進行聚焦（對比偵測系統法）之偵測影像對比的影像處 理偵測系統可被使用。作爲影像處理偵測系統，亦有一種 應用使用最大與最小對比之調變等級 (modulation degree 線_ )法、以及應用藉由所使用對比的標準差以進行聚焦的標 準差法。取代光學系統，根據彼此靠近之物體的電容差値 而應用聚焦之電容偵測系統也可以被使用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖5所詳細繪示者，應用於進行自動聚焦之以可見 光觀察的光學系統包括：一光纖光源85，其包括一高穩 定之鹵素燈；一可見光照射單元8 ; —光導86，用來從光 纖光源85傳送可見光至可見光照射單元8 ; —自動聚焦 單元12 ; —成像透鏡18 ; —可見光用CCD攝影機4 ;以 及一自動聚焦控制器84，以根據可見光用CCD攝影機4 所攝取的影像來控制自動聚焦單元1 2，並且執行自動聚 焦於已知架構中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 536622 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（）9 使用紫外光來形成多晶矽薄膜之影像的光學系統包括 :一紫外光固態雷射光源（紫外光源單元）丨0 A ; 一紫外 光照射單元（紫外照射單元）丨;以及一紫外光成像單 元（紫外成像單元）70。 紫外光固態雷射光源1 0 A係由一紫外光固態雷射單 元60與一 ND單元61所構成。紫外光固態雷射單元60 係爲一波長爲266nm並且使用Nd:YAG四倍頻全固態雷射 的紫外雷射光源。作爲紫外雷射光源，這種波長爲157nm 之階數的光源可以被用來作爲光源。 ND單元61包括：一紫外光透鏡63 ; —紫外光鏡66 ’以反射從紫外光固態雷射單元60至紫外光透鏡63的紫 外光；一紫外光擋板67，其被提供於紫外光固態雷射單 元60與紫外光鏡66之間的光學路徑上；以及一可變ND 濾光器64，其被提供於紫外光透鏡63與紫外光鏡66之 間的光學路徑上，以調整用紫外光觀察時的亮度。在這種 情況中，紫外光擋板67藉由使用一活塞組件（plunger assembly ) 68以習知的方式操作，而可變ND濾光器64 則藉由使用一步進馬達65以習知的方式操作，以調整孔 徑比（aperture ratio) 0 紫外光照射單元1 〇B包括：一擴散板74，以接收從 紫外光固態雷射光源1 0 A所發出之紫外光；一孔徑障礙 75 ;以及一場障礙76。擴散板74藉由使用一直流無刷馬 達77以習知的方式操作，而孔徑障礙75則藉由使用一步 進馬達7 8以習知的方式操作。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） I · ^ —裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -22 - 536622 A7 ________B7_ 五、發明説明（扣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 同時’從紫外光固態雷射光源丨〇 A發出之紫外光被 傳送至紫外光照射單元1 0B，其係藉由一連接紫外光固態 雷射光源10A的耦合器62與ND單元61以及紫外光照射 單元1 Ο B的耦合器7 3之光纖所完成。 紫外光成像單元70包括：一紫外光用CCD攝影機6 以及一多倍數透鏡系統72。多倍數透鏡系統72包括一 4 00倍透鏡與一 1〇〇倍透鏡。一步進馬達71被用來選擇 透鏡。紫外光用CCD攝影機6係爲一種對於紫外光高度 敏感的攝影機，並且包括一 CCD影像感應器，以作爲成 像基板W之表面的內部成像裝置。CCD攝影機將其主機 冷卻以抑制產生於CCD影像感應器內的熱雜訊、讀出（ read-out )雜訊或從電路中所產生的雜訊。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖4、5中，16代表一紫外光用成像透鏡，21代表 一分光器，14爲一提供於分光器2 1與雙色鏡1 9之間的 光學路徑上之波長板，22爲垂直移動之接腳，其被附設 於機臺25上以吊起機臺25上的基板W，以及23爲參考 偵測感應器，以用來偵測機臺25上的基板W的設置狀態 。83爲旋轉控制器，用來轉動旋轉器42，以切換於可見 光用物鏡40a與紫外光用物鏡40b之間。基板W爲一大 型的矩形液晶基板》其尺寸大約爲600mm乘以720mm， 並且一個接一個被傳送至一待命位置（未繪示），其中該 基板W在藉由機器手臂38所負載至機臺25之前被保持 於待命狀態。 可移動機臺25亦具有支撐基板W的功能，用來承載 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） -23- 536622 A7 B7 五、發明説明（ — ——燊-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 其上方的多晶矽薄膜以進行觀察，以及移動基板W至一 預設觀察位置的功能。詳而言之，可移動機臺25係可動 地由X機臺26、Y機臺28、與Z機臺15所搭載，其分別 被用來沿著X軸、Y軸、與Z軸方向移動機臺25。亦即 ，可移動機臺25使得基板W藉著X機臺26與Y機臺28 被移動於互相垂直的方向，以設定基板W於預設之觀察 位置。可移動機臺25亦藉由聚焦操作而由Z機臺1 5進行 調整其高度。X機臺26、Y機臺28、與Z機臺15被暫時 性地設置於一桌面30上，該桌面30則透過複數個阻尼器 (震動阻尼器）32而被附設於一基座34上，其中每一阻 尼器係由充氣彈簧所構成。 上述以可見光觀察之光學系統與以紫外光觀察之光學 系統被形成爲一單一之積體單元以利於保養，並且可動地 被附設於裝置的主機單元2上。圖6顯示其承載狀態。如 圖6所示，裝置1包括：一光學部分110，其具有以可見 光觀察與以紫外光觀察之光學系統；以及用來作爲主機單 元2之機械部分11 2，其包括機臺25以及驅動系統1 5、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 26與28。亦即，裝置1分別於其上部部分與下部部分搭 載光學系統以及一 XYZ移動機構。藉由此種架構，光學 系統可以被建構，以在光學位置上進行對準。此外，光學 部分110可以被建構於主機單元2中，亦即在機械部分 112中，其僅限於光學部分110與機械部分112之幾何結 構精確時。此外，由於光學部分11 0僅需要從機械部分 11 2脫離，該光學系統很容易進行保養。 本紙張尺度適用中國國家標準（規格（別^ 善 536622 A7 B7 五、發明説明（妇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 參閱圖4，一排氣導管36被連接至主機單元2，以保 證從主機單元2之氣體被強迫排出。一控制塔被提供於鄰 近觀察區域的主機單元2上。此控制塔被提供有一操作臺 92、一影像顯示監視器41、一操作面板（觸控顯示）47 、一用以操控X機臺26、Y機臺28、與Z機臺15之操縱 桿45，以及一控制器5 1。在操作臺92上，附設有一操作 鍵盤49。
I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 操縱桿45被提供於主機單元2之凹處（recess) 43 內，使其不會顯得突出。亦即，在圖7所示之放大圖式中 ，操縱桿45被設置於藉由彎曲金屬板而形成於主機單元 2之凹處43中，使其不會突出於主機單元的表面。爲了 比較，習用之操縱桿的設置係如圖8A與圖8B所示者。 如圖所示，習用之操縱桿P與Q之設置使其從操作臺中 延伸而出。其結果爲由於不經意的碰觸或是操作臺的空間 由操縱桿P與Q所佔據而導致產生誤動作的風險。相對 地，在本具體實施例中，如圖7所示之設置，這種由於不 經意的碰觸所導致的誤動作可以因而被避免。此外，也可 以達到節省空間的目的，而爲了運送而進行重新包裝所進 行之拆卸操縱桿45的勞力也可以被減少，以縮減運送步 驟的數量。此外，由於凹處43的底部表面爲傾斜，操縱 桿45容易使用的程度也可以獲得改善。同時，使用凹處 43的設置不僅可以被應用於用來操作XYZ機臺的操縱桿 45，亦可以被應用於電話撥號轉盤、軌跡球、接觸墊或是 鍵盤。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 536622 A7 B7 五、發明説明（>3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，在本具體實施例中，係提供一第一碰撞避免構 件，以避免基板W與物鏡的碰撞以及所造成的損害，特 別是對於僅僅具有極小工作距離之紫外光用物鏡40b，以 防用來連接基板W與基座34之阻尼器32因爲來自外界 之震邊而搖晃。該第一碰撞避免構件在光學上感應基板W 沿著X方向的運動，以調節這樣的運動。亦即，該第一 碰撞避免構件包括一基板浮動感應器20，用以提供一雷 射光束於兩個感應器部分之間，該兩個感應器彼此面對面 於沿著可移動機臺25之Z方向的運動路徑之上限位置的 兩側。當機臺25由感應器20的雷射光所感應到時，亦即 當雷射光已經偵測到機臺25已經到達沿著Z方向之上限 位置時，第一碰撞避免構件強制地停止Z機臺的驅動， 或是啓動警示器。
I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 關於基板W與物鏡的碰撞，特別是對於僅具有極小 工作距離之紫外光用物鏡40b，Z機臺1 5之上限位置係爲 本具體實施例之X機臺26與Y機臺28之XY座標的函數 。亦即，Z機臺1 5之上限位置根據其在XY平面上的位置 而改變，即XY平面上平坦度。詳而言之，軟體技術之沿 著Z方向的上限位置之設定値被用來自動地被切換，其 取決於X機臺26與Y機臺28的座標位置。因此，上述 設定値根據可移動機臺25之上部表面之預先量測到的狀 態而被映射。此項功能使得限制位置的設定邊限能夠被維 持，此乃由於機臺25之移動表現的重現性（ reproducibility)不會大於0.01mm，即使是使用不昂貴的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -26 - 536622 A7 B7___ 五、發明説明（知 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 機械導引。習用上，一限制開關藉由一硬體或軟體技術而 被提供，以停止在一即將發生碰撞之位置上的趨近運動， 以避免基板與物鏡彼此接觸。然而，隨著被觀察之基板w 的尺寸增加，如果機臺25之設定表面的整個XY區域的 平面平行度（piano-parallelism )變糟，可能的設定範圍 變得極小，只有使用具有大數値孔徑（NA )與小工作距 離（WD )的高倍數物鏡40b才能進行顯微鏡的觀察。舉 例來說，幾乎沒有任何可能來提供0.2mm的WD以及 0.1mm的平面平行度。因此，在這種情況之下，便需要具 有足夠之平面平行度的昂貴XY機臺。此項問題可以藉由 設定Z機臺15之上限停止位置爲XY機臺26、28之XY 座標的函數來加以克服，如本具體實施例中所述。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，關於基板W與物鏡的干擾，特別是對於僅具 有極小工作距離之紫外光用物鏡40b，在本具體實施例中 係採用以下措施：如果具有不同WD値之複數個物鏡<40a 、40b被提供於旋轉器42上，如本具體實施例中所述者 ，旋轉器42被轉動以切換於物鏡之間，由於具有較大 WD (諸如L= 2mm或更大者與焦距長度爲h)的可見光用 物鏡40a被聚焦於一近點Z2處與一遠點Z1，具有較小 WD (諸如L大約爲0.1mm與焦距長度爲H ( =h))的紫 外光用物鏡40b有與基板W碰撞的危險。因此，在本具 體實施例中，紫外光用物鏡40b的WD被刻意地設定較大 了 5 .，如圖10所示。在圖i〇A與10B中，可見光用物鏡 40a分別被聚焦於一近點Z2與一遠點Z1。如果具有較大 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536622 A7 B7 五、發明説明（戈5 WD値的可見光用物鏡40a接近基板W，可以避免紫外光 用物鏡40b與基板W碰撞，其係利用對應於距離5的優 讓占。 此外，在本具體實施例中，其中桌面30與基座34由 阻尼器32所連接，當阻尼器32由於外部震盪而搖晃時， 機臺25有震盪而導致與以機械手臂38所傳輸的基板W 碰撞的危險。爲了要避免這種碰撞的發生，本具體實施例 提供一第二碰撞避免構件。如圖6所示，第二碰撞避免構 件包括：一充氣柱體100，其由基座34所保護。該充氣 柱體100包括一延展桿100a，其被連接至桌面30。一障 礙102被提供於桌面30與基座34之間。 圖1 2顯示使用第二碰撞避免構件的狀態。首先，當 基板W藉由機械手臂38而被裝載於機臺25上（或從機 臺25卸載基板W)時，由充氣彈簧所構成之阻尼器32內 部被評估，而且阻尼器32上部的桌面30由充氣柱體1〇〇 所往下拉。如此導致桌面30的下表面靠近障礙1 〇2，以 固定桌面3 0的位置。如果這個不移動之位置由偵測構件 (未繪示）所偵測，機械手臂38裝載機臺25上的基板W 或是從機臺25卸載基板W。一旦基板W被設置於機臺25 上，阻尼器3 2再次被提供空氣以設定操作中的阻尼機構 。換言之，機臺25可以被切換於一第一狀態與一第二狀 態之間。在第一狀態中，機臺2 5透過中間的阻尼器（震 盪阻尼構件）3 2而被附設在基座3 4上，該阻尼器3 2係 用來避免機臺25的震盪，以使得阻尼器32能夠免於震盪 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ^ ^ 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -28- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536622 A7 B7 五、發明説明（鉍 。在第二狀態中，機臺25由基座34所保護，以使得阻尼 器32無法免於震盪。若缺乏第二碰撞避免構件，阻尼器 32在傳送/接收基板W至/從機臺25時會震盪，而導致 機械手臂38上的基板W與機臺25碰撞，如圖12所示。 因此，由於具有第二碰撞避免構件，阻尼器32的震 盪可被消除，以確保基板W之安全的傳送或接收。如果 只有充氣彈簧的內部被排除，桌面30與障礙102相鄰所 需的時間會被延長。如果桌面30藉由來自柱體100之輔 助而拖動，如本具體實施例者，則上述時間可被縮短而改 善操作效率。 此外，在本具體實施例中，以可見光觀察之光學系統 與以紫外光觀察之光學系統被設置於相同的軸上，如圖4 至6與1 3所示，以此方式，使用被提供於光學系統以可 見光觀察的自動聚焦功能，在以紫外光觀察時的聚焦可以 快速地被獲得。亦即，在本具體實施例中，可見光用物鏡 40a可以被換成紫外光用物鏡40b，或者反之亦然，因其 具有相同的焦點並且使用旋轉器42，其結果爲以可見光 觀察之光學系統可以首先獲得自動聚焦，接著，以紫外光 觀察之光學系統可以輕易地藉由旋轉器42上的透鏡切換 而被聚焦。反言之，如果使用可見光或紅外線（IR )雷射 光之習用反射主動自動聚焦功能被應用至以紫外光觀察之 光學系統，由於紫外光用物鏡40b之色彩像差而無法獲得 最佳性能。雖然具有校正之色彩像差於紫外光至可見光範 圍的透鏡可被使用，這種透鏡十分昂貴，而由於在製程中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · ^ 批衣 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -29- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536622 A7 ____B7 五、發明説明（yr 所使用的黏著劑之效應下所照射的紫外光會產生退化的問 題。如果使用一種不具有退化問題的除色差透鏡（ achromatic lens )，以可見光觀察之光學系統與以紫外 光觀察之光學系統可以被獨立地建構，儘管成本昂貴。一 自動聚焦機構也可以被獨立地提供於每一光學系統中。因 爲只有提供一個紫外光用物鏡，旋轉器機構只具有可見光 用物鏡，所以紫外光範圍的物鏡可以由一壓變制動器（ piezo-actuator )所驅動。以壓變制動器驅動之物鏡的系統 具有勝過在Z軸下方進行微調之情況的優點，詳而言之 ，即爲一種慣性動量被減小以縮短自動聚焦時間的優點。 此外，在本具體實施例中，一用來消除自動聚焦（ AF)光波長之濾光器27被可伸縮地安裝於可見光用CCd 攝影機4與成像透鏡1 8之間，如圖1 8所示。在本情形中 ，濾光器27之可伸縮運動係由一濾光器偏移機構23所進 行。詳而言之，當進行聚焦時，被設置於光學路徑上之爐 光器27被使用，而當影像被觀看時，該濾光器27從光學 路徑被移除。如果濾光器27在聚焦之後被移除，而且影 像被靜止地觀看，可以獲得一全彩的影像。如果反射主動 型自動聚焦以使用可見光波長範圍爲660nm的紅光而被 應用時，如習用之系統的情形，則必須插入一濾光器來截 止光軸上之聚焦光線的波長，以抑制照射光在聚焦精確度 上的效應。由於在本情形中，照射光之組成光紅的成分被 截止，觀察到的影像係爲略帶藍色的色彩，無法獲得全彩 影像。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） I · ^ —裝 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -30- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536622 A7 B7 五、發明説明（坤 同時，在本具體實施例中，沒有制動元件之液晶可變 濾光器亦可以被使用來作爲濾光器27。色彩濾光器亦可 以被插入於紫外光用之CCD攝影機6與分光器2 1之間的 光學路徑上，如圖1 3所示。 在本具體實施例中，可以裝設五個物鏡於旋轉器42 上。然而，在旋轉器42上之五個透鏡裝設部份中，只有 四個被裝設有透鏡。詳而言之，只有兩個可見光用物鏡 40a與兩個紫外光用物鏡40b被裝設於旋轉器42上。此 外，本具體實施例包括一光量控制機構，用來監控並且調 整照射於基板W上的光量。該光量控制機構包括：一反 射鏡123，用來反射入射在物鏡上的照射光；一 CCD (電 荷耦合裝置）1 25，用來在分光器進行反射動作時接收從 反射鏡123所反射回來的光；以及一光照射量控制器129 ，用來根據CCD 125所攝取到的影像來調整照射光的量至 一預設値，其藉由改變一照射之光學系統的電氣元件1 27 (諸如可變電阻）的電阻値來完成，如圖14所示。在此 情形下，反射鏡1 23被設置於旋轉器42之沒有裝載物鏡 之剩下的一個空的裝設部份1 2 1。 必須注意到，由於本具體實施例使用一種具有極淺之 焦距的光學系統（紫外光用物鏡40b )，最淸晰影像的周 圍之具有不同焦距値的複數個影像需要被擷取並且評估， 以藉由紫外光用CCD攝影機6獲得最淸晰的影像。對此 ，裝置1具有從若干的影像中盡可能地尋找最淸晰影像之 學習功能，以藉此減少處理時間。如果要以批次處理（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I - , 裝 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -31 - 536622 A7 B7 五、發明説明（2)9 batch-processing )來同時觀察相同於前一批的數個基板w ’這樣的學習功能十分有效，因爲相同批的不同圖案會顯 現出相同的趨勢。學習功能之詳細的學習過程在以下予以 說明。首先，標準差的値從相同位址與相同面積的葛雷（ Gray )値分布而被計算。經驗法則告訴我們，如果複數個 不同聚焦値被擷取，具有最大標準差的影像係爲具有最大 對比與最大自動相關係數値（AC値）者。本具體實施例 之多晶矽薄膜評估裝置1具有一個可以設定WD値至高準 確度的結構。WD以相同於機臺25之垂直方向從觀察起 始的WD開始以固定的幅度作改變，藉以獲得資料。圖 1 5顯示所獲得之資料的標準差圖表。從這些資料中，具 有峰値位置的影像被使用來作爲最佳影像，以供後續的分 析。 在圖1 5 A之圖表中，橫座標與縱座標分別代表沿著Z 方向之除聚焦（defocus )位置以及標準差（即對比）。 標準差之目標最大値兩側的標準差値係藉由尋找最大峰値 所作的初步觀察而獲得。該初步觀察的程度在量測效率方 面的考量越小越好。尋找此峰値P的最短演算路徑即爲前 面所謂之學習功能。 決定量測起始位置、WD掃描寬度、掃描總次數與峰 値的條件代表決定的四項因素。首先，藉由手動操作可以 獲得峰値位置。在此刻，可以萃取出初始峰値，而不論掃 描的次數。從第二次掃描中，可以藉由進行N次掃描峰 値來測量，以計算標準差。結果，可獲得下列四個狀態： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -32- 536622 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（扣 a .—具有一峰値的狀態； b. —*不具有一*峰値、而具有一'上升曲線的狀態； c. 一不具有一峰値、且具有一下降曲線的狀態；以 及 d. —具有超過一峰値的狀態。 如果掃描次數爲N，而且峰値在先前的情形中被獲得 ，則計算出掃描峰値出現的次數。隨著起始位置的改變’ 焦點掃描接著被完成，使得峰値出現在總掃描寬度的中點 位置上。同時，隨著掃描次數急速下降，也完成掃描動作 〇 如果曲線向右上升而沒有峰値（如圖1 5B所示）， 起始位置向右偏移半個寬度，以接著進行焦點掃描。如果 所量測到的曲線下降而沒有峰値，起始位置向左偏移半個 寬度，以接著進行焦點掃描。如果複數個峰値出現（如圖 1 5C所示），可以找到具有較大標準差的峰値。如果已經 偵測到峰値，在從鄰近點的標準差變化超過一預設値的條 件下，第二或第三峰値亦可被獲得。由於上述的演算法並 不保證成功，量測之重複次數會受到限制。如果測量以這 種演算法隨著順序的每次改變而繼續進行，整體的效率可 以獲得改善。 儘管聚焦係自動地完成於裝置1上，手動聚焦偶而會 比較適合’或者可以檢查聚焦是否精確地在裝置1上進行 。爲此’不連續線所代表的掃描線上之光度被繪於圖表中 ’並且疊加於多晶矽薄膜的表面影像上。從這些圖表中， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) μ規格（210'x297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 線 -33- 536622 Α7 Β7 五、發明説明（h 邊緣S (參閱圖16B)之最銳角上的點可被決定，以實現 具有高重現性的聚焦。 有所區別的光度可以更進一步被疊加，如圖1 7之例 子所示，其中F、Γ分別代表光度與其改變速率。最大範 圍Η可被視爲聚焦範圍。 本發明之圖式與描述以較佳實施例說明如上，僅用於 藉以幫助了解本發明之實施，非用以限定本發明之精神， 而熟悉此領域技藝者於領悟本發明之精神後，在不脫離本 發明之精神範圍內，當可作些許更動潤飾及同等之變化替 換，其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領 域而定。 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中周國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -34-