TWI295380B - Systems and methods for implementing an interaction between a laser shaped as a line beam and a film deposited on a substrate - Google Patents

Systems and methods for implementing an interaction between a laser shaped as a line beam and a film deposited on a substrate Download PDF

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TWI295380B
TWI295380B TW095116209A TW95116209A TWI295380B TW I295380 B TWI295380 B TW I295380B TW 095116209 A TW095116209 A TW 095116209A TW 95116209 A TW95116209 A TW 95116209A TW I295380 B TWI295380 B TW I295380B
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Description

1295380 九、發明說明: 【韻^明所屬戈^技彳衧領】 相關申請案的交叉參考 本發明係為2003年11月13日提交且名稱為“長延#及 5高TIS脈衝拉伸器,,的美國申請案10/712,545號之部分换續 案,其係為2002年5月7日提交且名稱為“具有光束輸送之雷 射微影術光源”的美國申請案1〇/141,2ΐ6號且現在為美國專 利案6,693,939號之部分接續案,各案的揭示以引用方式併 入本文中。 10 本發明亦為2004年2月18日提交的名稱為“極高能、高 穩定性氣體放電雷射表面處理系統,,的美國申請案 10/781,251號之部分接續案。 本發明亦為2003年4月29日提交的名稱為“具有光束輸 出及光束指向控制之微影雷射,,之部分接續案。 15 發明領域 本發明有關用於定位一薄膜以與一成形為一線光束的 雷射作交互作用及用於控制經成形線光束的參數之系統及 方法,譬如用以融化一非晶矽薄膜、譬如基於製造薄膜電 晶體(TFTs)用途來結晶薄膜。 20 【先> 控:抽ί】 發明背景 已經沉積在一譬如玻璃等基材上之一非晶矽薄膜的雷 射結晶係代表一有前途之用於生產具有相對較高電子活動 力之材料薄膜的技術。一旦已結晶,隨後可使用此材料來 1295380 製造薄膜電晶體(TFT)且在一特定應用中,適合使用於相對 較大液晶顯示器(LCD)中之TFT。用於經結晶矽薄膜之其他 應用係可包括有機LED(OLED)及一面板上系統(SOP)。就較 量化用語,可在不遠的未來購得能夠快速結晶一約有90奈 5米厚度及約7〇〇公厘或更長寬度的薄膜之高量產系統。可利 用一可被光學成形成一線光束之脈衝式雷射來進行此程 序,譬如一在譬如短軸線等第一轴線中聚焦且在一譬如長 轴線寺弟一轴線中擴張之雷射。一般而言,第一及第二轴 線係相互正交且兩軸線皆大致正交於一移行前往薄膜之中 10央射線。用於雷射結晶之一示範性線光束可具有小於約2〇 微米之一束寬度及約700公厘的一束長度。藉由此配置,薄 膜可在一平行於束見度之方向中被掃描或步進以順序性融 化及結晶一具有譬如7〇〇公厘或更大的顯著長度之薄膜。 部分案例中,可能需要確保矽薄膜各部分曝露於融化 15期間被控制在一預選能量密度範圍内的一雷射能量密度。 特定言之,對於沿著經成形線光束的地點通常需要一預選 範圍内的能量密度控制,且隨著線光束相對於矽薄膜掃^ 時將需要略為固定的能量密度。高能量密度位準可能造田 薄膜流動導致不良的“薄小區(thin sp〇ts),,、不平的♦面:成 2〇及不良的顆粒品質。薄膜材料的此不平均分佈時常稱面輪^ 塊且會使經結晶薄膜不適合特定應用。一 乃面,低能| 岔度位準可能導致不完全融化且導致不良的顆粗品質 由控制能量密度,可達成一具有大致均質性質之薄膜。玲 會影響一經曝露薄膜内的能量密度之-項因素係為薄 1295380 膜相對於脈衝式雷射的聚焦深度(DOF)之空間關係。此d〇F ' 係依據聚焦透鏡而定,但對於一構形為可產生一具有20微 米光束寬度的線光束之典型透鏡系統,D0F的一良好逼近 值可能約為20微米。 % 5 鑒於上文,可瞭解完全地位於雷射的D0F内之石夕薄膜 的一部分將經歷與只部分地位於雷射DOF内的矽薄膜的一 部分不同之一能量密度。因此,若未顧及矽薄膜、玻璃基 φ 材及用以固持住玻璃基材的真空夾盤表面之表面變異,甚 至小到數微米的變異亦會導致能量密度從一薄膜地點到另 1〇 -薄膜地點之不良變異。並且,甚至在受控制製造條件下, 總表面變異(亦即,真空夾盤+玻璃基材+薄膜)可約為%微 米响瞭解這些表面變異對於只約有2〇微米DOF的經聚焦 細光束會特別有問題。 除了表面艾異外’薄膜相對於經成形線光束之不良運 15動亦會導致能量密度的變異。譬如,會在階台振動期間發 # 】運$並且,階台相對於經成形線光束的-不當對準 及/或階台相對於掃描平面的—不當對準會導致一不良的 能量密度變異。 « 一致月b里饮度從-薄骐地點到另—者產生變異之其 他口素係可包括一掃描期間之雷射輸出特徵的變化(譬 士口,衝月匕里、光束指向、光束發散、波長、頻寬、脈衝 ^等之夂化)。此外,-掃插期間經成形絲束的地點及
Ull以及光束聚焦的品質(譬如形狀)係會影響能量密度 均勻度。 1295380 鑒於上文,申請人係揭露數個用以實施一經成形線光 束與-沉積在-基材上的薄膜之間的一交互作用之系統及 方法。
【明内J 5 發明概要 揭露用於產生以-經成形光束界定一短轴線及一長抽 線之具有適合與-經薄膜沉積基材作交互作用之脈衝特徵 的脈衝之系統及方法。本發明的一實施例之一態樣中,提 供-用於拉伸-雷射脈衝之系統及方法。該系統可包含一 1〇分光器,其用於導引沿著—第一光束徑之脈衝的一第一部 及沿著第二延遲光束徑之脈衝的一第二部;及複數個反射 兀件’其定位為沿著延遲光束徑且配置為使第二光束部倒 反且與分光器合作以放置經倒反第二光束部的至少一部分 以移行於第一光束徑上。 u —本發明的-實施例之另—態樣中,提供—用於在一預 久祀圍内沿著-光束植的一地點處維持一脈衝式雷射光束 ^一發散之祕及方法。此純可包含—可調式光束擴張 益;一儀器,其用以測量發散及產生一予以代表的信號; 及-控制器,其可回應信號來調整光束擴張器及在預定範 〇圍内維持脈衝式雷射光束之發散。 本發明的-實施例之另一態樣中,提供一雷射結晶裝 置及方法以選擇性融化-沉積在一基材上之薄膜。該裝置 可包含一雷射源,其產生一脈衝式雷射輸出光束;一光學 系統,其拉伸雷射輸出光束中的脈衝以產生一脈衝拉伸器 1295380 輸出;及一光學配置,其產生來自脈衝拉伸器輸出之一線 光束。 本發明的一實施例之另一態樣中,提供一系統及方法 以在薄膜與一經成形光束的一交互作用期間於一預定範圍 5 内在一薄膜處維持能量密度。此系統亦可包含一自動對焦 感測器,用以測量薄膜與一聚焦透鏡之間的一距離;及一 控制器,其使用該測量來調整一光源參數以預定範圍在薄 膜處維持能量密度。 圖式簡單說明 10 第1圖顯示用於結晶一非晶矽薄膜之一示範性產生裝 置的主要組件之不意圖, 第2圖顯示一用於決定一線光束是否聚焦在一沉積於 一基材上的薄膜處之裝置; 第3A圖係為顯示對於三個示範性光束之身為短軸線光 15 束寬度的函數之強烈度(intensity)變異之圖示:第一光束在 取樣平面中具有一最佳聚焦;一第二光束具有相距樣本平 面10微米之一最佳聚焦;而一第三光束具有相距取樣平面 十五微米之一最佳聚焦。 第3B圖為顯示身為側向成長長度的函數之能量密度之 20 圖示且指示出其中可能發生部分融化及結塊之區域; 第4圖顯示一用於在與一線光束的一交互作用期間固 持一工件之真空夾盤總成之立體圖; 第5A-5Q圖為顯示一系統之示意平面圖,並顯示其用 於定位一矽薄膜以與一線光束交互作用之使用方式; 1295380 第6圖顯示第旧所示之系統的_部分之示意圖 不本發明的_實施例之一態樣; 第7圖顯示_六鏡面脈衝拉伸器的細部圖; 第8圖顯示斜於一經拉伸及一未經 VS·時間的繪圖; 經拉伸脈衝的 :及 一可主動控制 第9圖顯示相較於一未經拉伸脈衝之一 垂朗勻度增力R強烈度vs·垂直寬度的綠圖
弟10圖,、、員禾可在兩軸線中獨立地調整之 的光束擴張器。 10 【實施冷式】 幸父佳貫施例之詳細說明 初v “、、第1圖,未依實際比例地顯示一概標為於 結晶-非晶石夕薄膜12之示範性產生系統的主要組件之示意 圖。如圖所示,系統10可包括-雷射源20,其用於產生一 15脈衝式雷射光束,—脈衝拉伸㈣,其用於增加脈衝時程, 及一光束輸送單元24,其可具有一機構以主動地駕馭光束 及/或主動光束擴張益。系統10可進一步包括一穩定化度 量模組26以測量一或多個光束特徵,譬如波前及/或光束指 向,及產生由主動罵馭單元及/或主動光束擴張器所使用之 20控制信號。系統10亦可包括一用以作光束同質化、光束成 形及/或光束聚焦之光學模組28,及一用於固持及定位一已 沉積在一譬如玻璃等基材32上的矽薄膜12之可移式階台系 統30 〇 綜觀之,第1圖所示及下文所詳述的系統1〇係可構形為 10 1295380 產生在薄膜12處具有約20微米或更小的寬度(短轴線)及700 公厘或更大的長度(長軸線)及約丨〇至2〇微米聚焦深度 之-級聚焦細光束34,譬如線光束。可利用經聚焦細光束 的各脈衝來融化-條帶的非晶石夕。其後,條帶在一側向成 5長程序中結晶,其中顆粒成長在一平行於短轴線的方向 中。顆粒自邊緣(平行於短軸線)往内成長且沿著延伸至石夕薄 膜平面外之條帶中心相遇生成-凸脊(所謂的顆粒邊界突 部)。階台隨後係増量或連續地移動,以曝露一平行於第一 條帶-部分且與其重疊之第二條帶。在曝露期間,第二條 10 化且P通後重新結晶。可使用—足以重新融化凸脊之重 疊。藉由重新融化凸脊,可維持一扁平薄膜表面(譬如,〜Μ 奈米的峰部至峰部值)。下文稱I細光束、順序性側向固體 化㈣LS)之此種程序通常係重覆直到整體薄膜結晶為止。 、身第2圖卜員示用於決定一細光束脈衝式雷射34是否適 15當地聚焦在一沉積於一基材32上的石夕薄膜12處之裝置。部 刀的光子模、、且28 (睛見第1圖)可包括一短軸線場闌%及〆 短軸線場光學元件37。一般而言,光束係初步聚焦在場闌 36處且隨後成像以在薄㈣處如第湖(_62)所示產生 -強烈度輪廓。第从圖顯示對於一構成為在短軸線呈現小 寸勺開縫之场闌%之一輪廓(繪圖62)。可利用此配置來 產生第3A圖所示的輪廓,其具有約13微米的一光束寬度 (FWHM),沿著輪廟扁平頂部優於5%的強烈度均勾度,及 可能在完整強烈度的10%至9〇%之間小於約3微米之陡山肖的 邊緣斜坡。亦可制具有約5至職米寬度之_光束。可 129538〇 在場闌處之開縫的地方使用一單邊緣(亦即刀刃片)來產生 一具有陡峭尾隨邊緣斜坡之光束輪廓(亦即,邊緣對應於將 不會在tb-SLS程序期間重新融化之材料),同時使前導邊緣 保持不受影響。雖然顯示為單一透鏡,可瞭解聚焦光學元 5 件37可包括數個光學組件,包括但不限於各種不同類型的 透鏡。 第2圖顯示,光束36未被準直且在長軸線38中自場闌36 至薄膜12呈現發散。如上述,在長軸線38中之光束36長度 可約為700公厘或更長。另一方面,如第1圖所示,光束36 10藉由可包括聚焦光學元件38之光學模組28聚焦在短軸線40 中。藉由此結構性配置,已自薄膜12反射之光42係繼續自 光軸44發散且可由一偵測系統分析以決定光束36是否適當 地聚焦於短軸線40中(如第1圖所示)。 繼續參照第2圖,偵測系統可包括一全反射鏡面46,其 15將經反射光42導引至一像平面48。一放大透鏡50定位為在 攝影機52處提供像平面48的一經放大影像。對於偵測系 統’像平面48定位成可使自薄膜12至像平面48之經反射光 42所移行的距離近似等於(譬如,等於位居相關技藝的可接 文公差内)已自短軸線場闌36移行至薄膜的相同光線之距 2〇離。然後可利用一攝影機輪出來調整一或多個系統變數以 改良薄膜12處的聚焦,如下文更詳細地討論,更改薄膜12 處的能1密度。譬如,階台30可相對於聚焦光學元件37移 動以調整焦點。 部分案例中,如第2圖所示,可能需要包括一第二偵測 12 1295380 系統,其類似於上述者具有一鏡面54、放大透鏡56及攝影 機58。合併來說,可利用兩偵測系統來同時地決定光是否 在長軸線44中聚焦在光束兩端(短軸線中)。對於第2圖所示 的偵測系統之一值得注意的功能態樣係在於:將偵測系統 5且特別是鏡面46、54定位成使其不與自短軸線場闌36移行 至基材12之光產生干擾。並且,此配置可讓細光束的焦點 在缚膜12的* 曝路期間被分析及調整。 第3A圖顯示身為對於一經聚焦光束(繪圖62)、失焦十 微米的一光束(繪圖64)及失焦十五微米的一光束(繪圖66) 10的短軸線光束寬度的函數之強烈度變異的圖示。請注意, 所顯示的繪圖係用於一具有約〇·15數值孔徑(να)之聚焦透 鏡。這些繪圖的一項有趣特性在於所有繪圖62、64、66具 有相對較陡峭的侧壁。這些陡峭的側壁係為其中使用一短 軸線場闌36之第2圖所示的光學配置之結果。就本身而言, 15第3Α圖顯示隨著一光束來到失焦時比起光束寬度的對應變 化壬現更為顯者之光束強烈度的變異。如同早先在本文背 景段落所指示,可能需要維持薄膜12處的一預選範圍内之 能量密度。更確切言之,可只藉由一小的光束寬度變化來 改變雷射脈衝的特徵(譬如脈衝能量)以在一聚焦條件範圍 2〇 上達成薄膜12處的能量密度控制。 鑒於上文,申請人係揭露一譬如藉由更改一脈衝特徵 以補償一聚焦條件變化之用於維持薄膜12處的一預選範圍 内的能量密度之系統及方法。此聚焦條件變化可嬖如發生 於階台30相對於雷射光束之一掃描運動期間。更詳古之, 13 1295380 可選擇藉由一略微失焦光束所雜 圖曝目標能量密度。藉由二:;量密度(譬如綠 示的_系統來測量-聚焦條件心如:了 τ 聚焦條件之錢性方法來包括自以決定 動對焦感測哭(主動或祐 動)或能夠測量薄膜12與聚隹(主動心皮 “、、九學兀件37之間距離之其他 適當的技術(請見第2圖)。一曰 旦已經測量聚焦條件,可更改 -諸如脈衝能量等脈衝特徵以達到目標的能量密度。因 此,如果測量值指示出存在—失焦條件,則使用對應於供 失焦條件用的目標能量密度之一第一脈衝能量^。另一方 10 面,當測量值指示出薄膜12位於DOF内時,則使用對應於 供聚焦條件用的目標能量密度之一第二脈衝能量e2,其中 ΕγΕ〗〇 第3B圖顯示身為對於一5〇奈米厚Si薄膜之側向成長長 度的函數的能量密度且指示出可能發生部分融化及結塊之 15區域之圖示。第3圖亦顯示對於側向成長的能量範圍可能相 當寬(近似450毫焦耳/平方公分及82〇毫焦耳/平方公分),其 中側向成長長度係與能量密度成正比地增加。較大的側向 成長長度轉而可能藉由容許具有一較大的掃描間距(及較 高產出)同時仍重新融化中心突脊而成為有利方式。 :0 可依需要利用數種方法來調整脈衝能量,且在部分案 例中以一脈衝至脈衝基礎進行。譬如,對於一受激準分子 隹射源’放電電壓可改變以達成一預選脈衝能量。或者, 可調式衰減器可定位為沿著雷射光束的光束徑以選擇性更 改脈衝能量。基於此用途,可使用包括但不限於濾器及脈 14 1295380 衝修整器等此技藝已知用於降低脈衝能量之任何袭置。可 更改以補償聚焦條件以維持薄膜12上的不同地點處之= 選範圍内的能量密度之其他脈衝特徵係可包括但未必限於 譬如利用-可調式線窄化模組或一線選擇模組之脈衝頻譜 5 (亦即波長)。或者’可使用-能夠快速聚餘制之適應式: 學元件作為回應於一受控制回饋迴路中的_經測量條 件之聚焦光學元件37。 ^ $ 第4圖及第5A-Q圖顯示一用以定位一薄膜12來與_自 一雷射源所聚焦的線光束作交互作用之系統及對應方法。 10如第4圖所示,一示範性定位配置可包括一真空夾盤1〇〇, 其具有一大致平面性的表面101(亦顯示於第5Α圖中)(譬如 位於相關技藝的製造公差内之平面性),其定位在一可包含 一可移式楔件總成之所謂ZPR桌台102上或形成其一整體 部分。如交叉參照第4及5Α圖清楚地顯示,ZPR桌台1〇2可 15在功能上能夠在一Z方向、一其中使夾盤100沿一X軸線旋 轉之俯仰方向、及一其中使夾盤100沿一 γ軸線旋轉之搖晃 方向中來回獨立地移動真空夾盤100。第5A圖亦示意地顯 示’系統可包括一用以在一X方向中來回移動真空夾盤1〇〇 之X P白台104以及^一用以在一 Y方向中來回移動真空爽盤 2〇 100之Y階台106。一典型的示範性建置中,X、γ及z係為三 個相互正交的軸線。如圖所示,階台1〇4、1〇6皆可相對於 一譬如花岗石區塊等穩定參考區塊108移動,其界定一大致 平面性參考表面丨⑺彳譬如,相關技藝的製造公差内之平面 性)。一般而言,可在階台104、1〇6與花崗石區塊108之間 15 1295380 採用空氣軸承。 如第5B圖清楚地顯示,該系統可包括複數個光學感測 器,對於圖示實施例其係為三個自動對焦感測器n2a_c,譬 如經由置頂殼體114相對於花岗石區塊1〇8作固定式安裝之 5主動或被動自動對焦感測器。如圖所示,三個自動對焦感 測裔112a-c係沿著X軸線分開。一般而言,其可定位為沿著 一平行於X軸線或位於其上之線。並且,如圖所示,各自動 對焦感測器112a-c係定向成測量各別自動對焦感測器 112a-c與表面之間平行於γ軸線的一諸如距離ία等距離。 10這轉而提供表面1〇1與參考平面110之間平行於γ軸線之一 距離。雖然顯示三個光學感測器,請瞭解可採用一具有不 只三個及少達一個光學感測器之系統來進行下文詳述的部 分或全部功能態樣。 第5B至5E圖顯示該系統可如何決定表面1〇1與參考平 15面110之間的-搖晃角α。確切言之,首先為第$關,可看 出可在自動對焦感測器112Α與表面101之間作一第一測量 (距離116)且其中桌台1〇2位於沿著χ軸線的一第一位置。接 者,如第5C圖所示,桌台1〇2可藉由χ階台的啟動而沿著乂 軸線平移以將桌台定位在沿著χ軸線的—第二位置。在此第 2〇 一位置’可在自動對焦感測器ιι2Α與表面ι〇ι之間作一第二 距離測里。雖然兩測量已經足夠,第5D圖顯示系統可進行 第’則1其中桌台位於沿著X軸線之一第三位置。這也 測里隧後可在一演算法中處理以決定表面101與參考平面 110之間的-搖晃角α,如第5Ε圖所示。請注意可藉由沿著 16 !29538〇 Y軸線移動桌台102來進行一類似程序(未圖示),以決定表 面101相對於參考平面之一傾斜角。 -旦已經蚊搖晃角α(且依需要_傾斜角),ZPR桌台 1〇2可被選雜地啟如㈣表面1G1直職大致平行於i 5考平面110為止,如第5F圖所示。在此點可建立一階台座 標系統。此外’如第5G圖所示,可對於相距表面101之距離 及測量範圍上的線性來校準三個自動對焦感測器112ac。藉 由此校準,可使用表面101作為未來測量之一參考(譬如— 自動對焦參考平面)。 10 树明的一實施方式中,可決定-雷射的-經聚焦線 光束之空間性位置及定向。可藉由一大致線性光束軸線118 所特徵化之一示範性經聚焦光束係描繪為第511圖中的一虛 線。對於圖示系統,脈衝式雷射光係自上方及懸設殼體114 前方抵達光束軸線118。尚且,ZPR桌台102的一部分自懸 15设设體114沿著γ軸線往外延伸,故使桌台102之表面1〇1的 至少一部分可曝露於脈衝式雷射。 如第5Η圖進一步顯示,該系統可包含一偵測器,其對 於圖示實施例可為一線光束攝影機120,其用以測量複數個 細光束聚焦地點(譬如最佳聚焦的地點)之位置。更確切言 20 之,如圖所示,線光束攝影機120可安裝在ZPR桌台102上, 且因此可隨其移動。請瞭解可使用一具有複數個線光束攝 影機(未圖示)之配置來測量複數個線光束聚焦位置而無X 階台的運動。 第51至5L圖顯示該具有一攝影機120之系統可如何決 17 1295380 定光束軸線118的空間性位置及表面1〇1與光束軸線丨18之 間的一相對角度《。確切言之,首先為第51圖,可看出可藉 由攝影機120作第一測量,其代表光束軸線118與參考平面 110之間平行於Y軸線之(距離122a),其中桌台1〇2位於沿著 5 X軸線之第一位置。接著,如第5J圖所示,桌台1〇2可藉由 X階台的啟動而沿著X軸線平移至使桌台位於沿著χ軸線的 第一位置之位置。在此第二位置,可藉由攝影機12〇作出平 行於Y軸線之一第二距離測量i 2 2 a。雖然在部分案例中兩測 i可能足夠,第5K圖顯示該系統可能譬如進行一第三測量 1〇 (距離122c),其中桌台102位於沿著x軸線的一第三位置。 然後可在一演算法中處理這些測量以決定表面1〇1與光束 軸線118之間的一相對角度0,如第51^圖所示。 一旦已經決定表面101與光束軸線H8之間的相對角度 多’ ZPR桌台1〇2可被選擇性啟動以將桌台JQ2移動及定向成 15為一對準,其中表面101大致平行(譬如平行於相關技藝之 可接受公差内)於光束軸線118,如第5M圖所示。一旦對準, 第5N圖頒示可使用自動對焦感測器112a_c來測量表面1〇1 的位置(亦即,自動對焦參考平面)並校準自動對焦參考平面 上之自動對焦感測器112a-c。這隨後係建立一雷射/階台座 20 標系統。 第50圖顯示玻璃基材32且經沉積的薄膜12此時可沉積 在真空夾盤(亦即表面101)上。如其中顯示,χ階台1〇4可被 啟動以將桌台102移動至一有利位置以利將薄膜12定位於 表面101上。由於薄膜被定位於桌台1〇2上,如第5ρ圖所示 18 1295380 桌台102可移動以與自動對焦感測器112a-c交互作用。其 中,可利用自動對焦感測器112a-c來決定薄膜12高度。由於 薄膜12的尚度為已知,如第5Q圖所示,zpr桌台1〇2可被啟 動以將薄膜12移動至經聚焦線光束的聚焦深度(DOF)内。由 5於薄膜12位於雷射的〇(^内,雷射可被啟動以曝露及融化 一條帶的薄膜12,譬如作為上述的一細光束、順序性側向 固體化(tb-SLS)程序之一部分。 本發明的一實施例之另一態樣中,可利用第5A_5Q圖 所示的系統來補償一具有一不完美、非平面性表面之薄膜 10 12。表面輪廓的此變異可導因於薄膜12、玻璃基材32及/或 真空夾盤表面101中的尺寸不完美。藉由補償表面輪廓中的 受異,可在薄膜的不同地點維持一大致固定的能量密度。 基於此目的,如第5P圖所示,該方法可包括使用三個自動 對焦感測器112a-c來決定感測器與薄膜12之間平行於γ軸 15線的二個各別距離之第一步驟。利用線光束攝影機120, ZPR桌台1〇2可以人工調整(藉由改變z、俯仰及搖晃)來將表 面101沿著一最佳聚焦線(亦即光束軸線118)定位。接著,可 將各感測器112a-c及薄膜12之間的各別距離儲存為參考距 離,導致薄膜12上的三個座標點。可利用經過這三個座標 20點之一線性配合來決定一經計算的最佳聚焦線(軸線118)。 在曝露期間,隨著薄膜12沿著γ軸線被掃描,可譬如藉由三 個自動對焦感測器112a-c來測量相距薄膜12之距離,導致三 個新的座標點。然後可計算一穿過這些新座標點之最佳配 合線,且可經由電腦控制來調整ZPR桌台1〇2以對準桌台 19 1295380 102使得最佳配合線大致重合(譬如,重合於相關技藝的可 接受公差内)至經計算的最佳聚焦線(轴線118)。 第6圖以進一步細節顯示第1圖所示之系統1〇的一部 分。確切言之,第6圖顯示一具有一二室、受激準分子雷射 5 20之示範性實施例。請瞭解其他類型的雷射源可使用在系 統1〇中以包括固態雷射、具有一室之受激準分子、具有譬 如一振盪器室及兩放大室(其中放大室並聯或串聯)等不只 兩室之受激準分子雷射、或一用來籽晶化一或多個受激準 分子放大室之固態雷射。第6圖所示的二室雷射源20之進一 10步細節請見2003年7月30日提交名稱為“用於二室氣體放電 雷射之控制系統,,之美國申請案10/631,349號,2003年1月31 曰提交名稱為“用於氣體放電雷射之自動氣體控制系統,,之 美國申請案1〇/356,168號,2003年12月18曰提交名稱為“用 以控制氣體放電ΜΟΡΑ雷射系統的輸出之方法及裝置,,之美 15國申請案!〇/740,659號,2003年9月30曰提交名稱為“氣體放 電Μ0ΡΑ雷射頻譜分析模組,,之美國申請案10/676,907號, 2003年9月30日提交名稱為“用於氣體放電ΜΟΡΑ雷射頻譜 分析模組之光學安裝件,,之美國申請案10/676,224號,2003 年9月30日提交名稱為“氣體放電雷射μόρα雷射頻譜分析 2〇 模組”之美國申請案10/676,175號,2003年7月30日提交名稱 為“用於二室氣體放電雷射之控制系統,,之美國申請案 10/631,349號,2003年7月24日提交名稱為“極窄頻帶、二 室、高重複率氣體放電雷射”之美國申請案10/627,215號, 2003年6月25日提交名稱為“用於冷卻磁性線路元件之方法 20 1295380 及裝置,,之美國申請案10/607,407號,2004年8月20日提交名 稱為“用於二室氣體放電雷射之定時控制,,之美國申請案 10/922,692號,名稱為“高重複率ΜΟΡΑ雷射系統’’之美國專 利案6,625,191號及名稱為“基本模組化ΜΟΡΑ雷射系統,,之 5美國專利案6,567,450號,所有各案的揭示係以引用方式併 入本文中。 綜觀之,第6圖顯示二室雷射源20可包括一主振盪器 208及一功率放大器210,且因此常稱為一所謂Μ〇ρΑ雷射 源。上述tb-SLS程序的一實施方式中,可使用一具有約15〇 10毫焦耳脈衝能量之6 Khz(6000脈衝每秒)ΜΟΡΑ雷射。藉由 此配置,可在約乃秒中處理一730公厘X 920公厘的薄膜(以 60%的重疊)。 主振盪器208及功率放大器21〇各包含一放電室,放電 室可能含有兩長形電極,一雷射氣體譬如XeC1、XeF、ArF 15或KF,一用以使氣體流通於電極之間的切向扇,及一或多 個水冷卻鰭片式熱交換器(未圖示)。主振盪器2〇8產生一第 一雷射光束214A’其可譬如藉由通過功率放大器21〇兩次而 被放大以產生雷射光束214B。主振盪器208可包含一由輸出 耦合器208A及線窄化模組2〇犯形成之共振腔穴,輸出耦合 20為2〇8A及線窄化模組208B皆詳述於早先參照的申請案及 專利案中。主振盪器208的增益媒體可能產生於兩電極之 間,其各約為三十至五十公分長度且被包含在主振盈器放 電室内。 功率放大态210可包含一類似於主振盪器2〇8的放電室 21 1295380 之放電室而在兩長形電極之間提供一增益媒體。然而,不 同於主振盪208,功率放大器21〇通常不具有共振腔穴且 氣體壓力一般可保持高於主振盪器2〇8。第6圖所示的M〇pA 組態可讓主振盪器208的設計及操作盡量加大諸如波長穩 5定性等光束品質參數,並提供一很窄的頻寬;而功率放大 裔210的没计及操作可盡量加大功率輸出。 主振盪裔8的輪出光束214A可譬如藉由通過功率放大 器210兩次而被放大以產生輸出光束214]8。達成此作用的光 學組件可被包含在已由申請人命名如下之三個模組中:主 10 振盪器波前工程箱,MOWEB,224 ;功率放大器波前工程 箱,PA WEB,226 ;及光束逆反器,BR,228。這三個模 組連同線窄化模組208B及輸出耦合器208A皆可安裝在單 一垂直桌台上而與放電室208C及功率放大器21〇的放電室 獨立無關。藉由此配置,聲學衝擊及風扇旋轉所造成的室 15 振動可大致與光學組件呈現隔離。 線窄化模組208B及輸出耦合器208A中的光學組件係 更詳細地描述於上文參照的申請案及專利案中。綜觀之, 線窄化模組(LNM) 208B可包含一三或四稜鏡光束擴張 器,一很快反應調節鏡面及配置於一立卓(Litrow)組態中之 20 一光柵。輸出耦合器208A可為一部分反射鏡面,其通常反 射對於KrF系統之約20%的輸出光束及對於ArF系統之約 30%。其餘的未反射光係穿過輸出耦合器208而進入一線中 心分析模組(LAM) 207中。光可從LAM 207通入MO WEB 24中。MO WEB可包含一全内反射(TIR)稜鏡(或具有高反射 22 1295380 塗層之第一表面鏡面)及對準組件以將輸出光束214a精密 地導引至PAWEB 226中。 PA WEB 226可包含一TIR稜鏡(或具有一高反射塗層 之第一表面鏡面)及對準組件以將一雷射光束214A導引至
5成為經過功率放大器增益媒體之第一通行。光束逆反器模 組228可包含一仰賴全内反射且因此不需要光學塗層之二 反射光束逆反稜鏡。或者,光束逆反器228可為一全反射鏡 面。在任一案例中,光束逆反器228可能回應於來自一譬如 SMM 26等度量裝置的一控制信號而調整,以導引一經預選 10光束徑上的經部分放大光束回行經過功率放大器增益媒 體。特定言之,光束逆反器可被調整以矯正光束指向誤差, 且如下述降低離開脈衝拉伸器22之光束的光束發散。 15 20 在光束逆反模組228中作逆反之後,經部分放大的光束 214A可作另—通行經過功率放大器21〇中的增益媒體且經 由頻譜分析模組209及PAWEB 226離開成為功率放大器輸 出光束2MB。從PA WEB 226,光束進入譬如一六鏡面脈^ 拉伸器22 ’其如下述可增加脈衝時程、降低橫越光束剖面 之光束強烈度變異(φ即’平均化或撫平強烈度輪葡、及降 低光束同雛。藉由增加_時程,各雷射脈衝的峰值強 烈度係降低且同時維持脈衝能量。對於第丨圖所示的系統 10,光學模組28中的光學組件可包含難 '主 之相對較大的透鏡。這些昂貴的光學組件時;受= 數十億咼強烈度紫外線脈衝之劣化。並且,已知光學損傷 隨著增加的雷射脈衝強烈度(亦即每平方公分的光功子率貝^ 23 !295380 量/時間)或毫焦耳/奈秒平方公分)而增大。因此,藉由增加 I衝時程料低脈魅烈度,將可增加這絲學組件的壽 τ °並且,脈衝時程的增加在結晶程序中可能是有利的。 對於六鏡面脈衝拉伸器22,可以添加或取代方式使用細 5年11月13日提交且名稱為“長延遲及高TIS脈衝拉伸器,,之 共同審查中的美國申請案贈12,545號所揭露之一或多個 脈衝拉伸器來生成經拉伸脈衝以供使用於此處所揭露的細 光束順序性側向固體化(tb_SLS)程序中,且特別是可使用具 有200不私4間積分平方(Tjgj)的輸出脈衝之脈衝拉伸器。美 10國申請案1〇/712,545號以引用方式併入本文中。 第7圖為顯示經過脈衝拉伸器22的光束徑之六鏡面脈 衝拉伸器22之較細部圖。一分光器216可經過選擇用以將功 率放大輸出光束214B的一預定百分比反射至六個聚焦鏡 面320A、320B、320C、320D、320E及320F所生成的一延 15遲路徑中。其餘的光係透射經過分光器216。請瞭解分光器 的反射/通過特徵可能影響輸出脈衝時程及/或輸出脈衝形 狀。對於拉伸器22,各鏡面320A-F可為一聚焦鏡面,譬如 一凹形球型鏡面。一般而言,為了利於脈衝拉伸器22的對 準’六個鏡面的一或多者可被調整,譬如傾翻/傾斜調整。 20 如第7圖所示,來自分光器216的反射光可沿著路經 301A未聚焦地(亦即大致經準直)移行至鏡面320A,其然後 沿著路徑301B將一經反射部聚焦至位於鏡面320A與鏡面 320B之間中途之點302。光束隨後係擴張且可自鏡面320B 反射,其將擴張光束轉換成一平行(亦即大致經準直)光束且 24 1295380 沿著路徑301C將其導引至鏡面320C。鏡面32〇c隨後可沿著 路徑301D將一經反射部聚焦至可能位於鏡面32〇c與鏡面 320D之間中途之點304。光束隨後擴張且可自鏡面32〇1:)反 射其將擴張的光束轉換成一平行(亦即大致經準直)光束且 5沿著路徑30把將其導引至鏡面320E。鏡面320E隨後可沿著 路徑301F將一經反射部聚焦至位於鏡面32〇E與鏡面32〇F之 間中途之點306。光束隨後可擴張且自鏡面32〇F反射,其將 擴張的光束轉換成一平行(亦即大致經準直)光束且沿著路 徑301G將其導引至分光器216。在分光器216處,來自鏡面 1〇 32叩之光束可被反射至路徑301H上且在該處接合透射經過 分光器216之脈衝部分。經透射及經延遲脈衝部係共同建立 脈衝拉伸為光束輸出214C,如圖所示。經拉伸脈衝4〇〇 在第8圖中描繪為強烈度vs•時間且可與亦在第8圖中描繪之 功率放大裔輸出脈衝4〇2(未經拉伸脈衝)的形狀作比較。對 15於所顯示的經拉伸脈衝,脈衝可成形為具有兩個大、近似 相等的峰部且在前兩峰部的時間之後具有較小的遞減峰 邛。清瞭解可利用一具有不同反射率之分光器來修改經拉 伸脈衝的形狀。 第7圖顯示經延遲光束可作三次不同的聚焦及擴張。因 2〇為此奇數(亦即非偶數)的聚焦步驟,經延遲光束係相對於透 射經過分光為216之脈衝部分被倒反(水平地及垂直地兩 者)。因此,來自六鏡面脈衝拉伸器22之輸出光束214C可包 括一組合、或混合的光束。此混合可降低強烈度變異。因 為來自光束不同部分之不同的同調胞元(c〇herent cell)可能 25 129538〇 混合,脈衝拉伸器22亦可降低光束同調性。第9圖中描繪對 於一示範性光束的垂直均勻度之影響。確切言之,經拉伸 脈衝404係描繪為第9圖中的強烈度vs•垂直寬度且可與亦在 第9圖中描繪的功率放大器輸出脈衝406(未經拉伸脈衝)形 狀作比幸父。對於其中該光束在水平軸線中接近高斯式之案 例(使用一受激準分子雷射源時其為常見狀況),脈衝拉伸器 22對於水平強烈度之影響可被忽略。 如上述,一雷射結晶程序的效能可能依據能量密度均 勻度而定。不同於身為多擊程序且在曝光期間享有擊至擊 1〇平均化之微影術,雷射結晶就大部份而言係為一單擊程 序,且因此平均化可能限於一單脈衝内的強烈度平均化。 決定能量密度均勻度之部分因素係為雷射光束均勻度及光 束空間性同調。一般而言,光學元件可被包括在光學模組 28(第1圖)中以同質化光束。這些光學元件可包含使用一陣 15列的微透鏡來將光束分成小束。可使用一大的開孔透鏡來 重新導引小束使其在球型透鏡的焦平面中精密地彼此重 &。這些小束的整合可有效地撫平任何強烈度起伏,產生 平頂光束輪廓。光束被分成愈多個小束,則平均化可能 愈好。然而,如果微透鏡開孔太小,譬如小於雷射光束的 20 一個同調性區域,其可能導致不良的結果。簡言之,對於 利用一陣列的微透鏡所達成之同質化量可能具有一限制。 有鑒於此,脈衝拉伸器22中空間性同調性胞元之平均化可 能導致輸送至微透鏡陣列之一較不同調的光束,其轉而可 能盡量降低由於干涉所導致之強烈度變異及/或可允許使 26 1295380 用較小開孔微透鏡陣列。 值得注意之第7圖所示的脈衝拉伸器22之一特性係在 於··隨著輸人光束(亦即光束214B)的光束指向誤差增加, 輸出光束(亦即光束214C)的光束發散可能增加。光束發散 5的此增加對於雷射結晶而言時常是不良的,且因此需要盡 量降低進入脈衝拉伸器之光束(亦即光束214B)的光束指向 誤差。第6圖顯示-主動光束駕馭單元5〇〇可定位在脈衝拉 伸1§ 22上游以盡量降低進入脈衝拉伸器之光束2i4B的光束 指向誤差。此主動光束駕馭單元可回應於在脈衝拉伸器22 ίο上游所作之一光束指向測量及/或脈衝拉伸器22下游所作 之一發散測量,譬如可在SMM26作出一發散測量且用以控 制主動光束駕馭單元5〇〇。結構上來說,主動光束駕取單元 500可包括在下文及以引用方式併入本文的數個實施例中 更詳細討論之類似於鏡面240A、240B之一或多個可調式鏡 15面,以主動地控制光束輸送單元238中之光束駕馭。對於主 動光束駕馭單元500以添加或取代方式,可主動地調整光束 逆反器228的定向以控制脈衝拉伸器22上游之光束指向。確 切言之,可調式光束逆反器228可回應於脈衝拉伸器22上游 所作之一光束指向測量及/或脈衝拉伸器22下游所作之一 20 發散測量。 第6圖顯示系統1〇可包含一光束輸送單元24及一穩定 化度里模組(SMM 26)。功能上來說,這些元件可與雷射源 20及脈衝拉伸器22合作以裝配位kSMM %輸出處之一脈 衝式光束,其符合該應用的一組光束規格。的確,位於光 27 1295380 學模組28輸入處之光束規格(請見第1圖)可能依據光學模組 28(亦即照射器)的設計而定。特定的光束參數可能包括但未 必限於強烈度、波長、頻寬、波前(譬如,波前曲率,亦稱 為光束發散)、偏振、強烈度輪廓、光束尺寸、光束指向、 5 劑量穩定度及波長穩定度。對於一能夠產生用於雷射結晶 之譬如20微米X 700公厘等上述線光束之光學模組,可能需 要將指向穩定度維持在20 prad内,波前曲率改變至小於 10%且能量穩定度位於+/-2%内。並且,為了避免浪費擊 發’可能需要獲得這些性質而不需要使雷射連續地操作一 10 相對較長期間直到雷射已經被“穩定化”為止。 SMM 26可定位在光學模組28的一輸入埠上游以監測 入進光束且將回饋信號提供至一控制系統以確保光以包括 光束指向、光束位置、光束尺寸、波前及脈衝能量等所需 要的參數提供至光學模組28。譬如,可利用以引用方式併 15入本文之美國專利申請案1〇/425,361號(‘361申請案)所描述 的技術以一脈衝至脈衝基礎藉由位KSMM 26中的度量設 備來監測脈衝能量、光束指向及光束位置。確切言之,,361 號申請案的第10B圖係顯示以一脈衝至脈衝基礎來測量脈 衝能量、光束指向及光束位置之一結構性配置。如下文進 20 一步詳述,SMM 26亦可構形為監測波前曲率及光束尺寸。 利用一以DSP為基礎的處理器且合併高速CMOS線性光電 二極體陣列,得以藉由高達8]^12來快速計算光束性質、以 及快速回饋以使光束性質穩定下來。 可在SMM 26處對於雷射所產生的每個光脈衝來評價 28 1295380 垂直及水平光束指向及位置誤差。總共具有四個獨立感測 測量:垂直指向誤差,水平指向誤差,垂直位置誤差, 及水平位置誤差。一示範性實施方式中,可藉由將遠場影 像放置在諸如由位於紐澤西州橋水的濱松公司(Hamamatsu 5 Corporatlon)提供的S903 NMOS線性影像感測器等線性光 電二極體陣列(PDA)元件上來測量垂直及水平指向。一般而 έ ’可自被界定於SMM 26出口處之目標地點來界定指向誤 差。可藉由將降低的光束影像放置為接近線性pDA元件上 的BDU出口來測量垂直及水平位置。可藉由一經校準的光 10電管(Photo-cell)線路在SMM 26處測量光束的脈衝能量。來 自SMM 26中感測器之信號可經過電連接器被傳送至一可 能形成SMM 26—部分之穩定化控制器。 可利用脈衝拉伸器22(如前文討論)上游及/或BDU 24 内之一主動光束駕馭模組500藉由選擇性調整光束逆反器 15 228(如箣文討論)的定向來達成光束指向控制。確切言之, BDU 24可包含兩個光束指向鏡面240A及240B,其一者或兩 者可被控制以提供傾翻及傾斜矯正來改變光束指向。可在 SMM 26中監測光束指向而將回饋控制提供至指向鏡面 240A、240B的一或兩者。譬如,誤差信號可傳送至用以處 20理原始感測器資料並產生指令來驅動快速駕馭轉動鏡面 40A及40B之SMM 26中的穩定化控制器。這兩個各具有兩 控制軸線之快速駕馭轉動鏡面係可放置在SMM 26上游,如 圖所示。轉動鏡面可各被安裝至一快速駕馭馬達。特定實 施例中,可提供壓電鏡面驅動器而得以作快速(200 Hz)光束 29 1295380 指向及位置矯正。 馬達係致動兩軸線中的鏡面角度且因此可重新導引雷 射光束的路徑。具有兩控制軸線之兩個馬達係使BDU穩定 化控制器能夠獨立地調節垂直及水平光束指向及位置誤 5 差。控制系統可以自脈衝至脈衝的方式來矯正光束誤差。 亦即’來自各雷射脈衝的光束誤差可被饋送至一回饋控制 系統以產生供駕馭馬達用之指令。用來使回饋控制系統運 轉之電子元件可設置於穩定化控制器中。藉由如第6圖所示 來放置鏡面,可能矯正由雷射、衰減器(若提供的話)及其他 10光學兀件所致之漂移。因此,可在部分案例中具有位於1〇 μι^(1内的穩定度之光學模組28的入口處投射一穩定光束(就 位置及指向而言)。 可使用SMM 26處所監測之脈衝能量作為一回饋信號 並輸入至該雷射之能量控制演算法。對於一氣體放電雷 15射,可調整雷射的放電電壓以更改脈衝能量。因為能量控 制演算法可穩定化SMM 26(其位於光學模組28輸入處)處的 能量,脈衝能量巾—光學吸㈣其他·所導致之任何 短程或長程漂移皆可被補償。 如上述’ SMM 26亦可測量光束尺寸及光束發散(亦即 20波前曲率)。一般而言,可利用位於雷射出口之開孔來固定 住來自雷射的光束尺寸。然而,來自雷射的光束發散會由 於光學兀件發熱、雷射能、雷射電壓及當使用一氣化物受 激準分子雷射時放電氣體中的打濃度而改變。 如第6及7圖所示,可利用一定位為沿著BDU 24之可調 30 1295380 式光束擴張器502來主動地控制光束發散及光束尺寸。如第 7圖所示,光束擴張器502可包含四個稜鏡,兩水平稜鏡 504A、504B以及兩垂直透鏡5〇4C、504D。在一建置中,光 束擴張器502可具有約〇·3〇公尺的一長度L且其尺寸係具有 5在水平軸線為12公厘及在垂直軸線為9公厘之一標稱輸入 以及在水平軸線為5公厘及在垂直軸線為18公厘之一標稱 輸出。一示範性配置中,透鏡504A可為具有/=507.0公厘之 平面-凸形圓柱形,透鏡504B可為具有/=202.8公厘之平面-凸形圓柱形,透鏡504C可為具有/=202.8公厘之平面-凸形圓 10柱形’透鏡5〇4〇可為具有/=405.6公厘之平面-凸形圓柱形。 一替代性配置中,透鏡504A及504C可由單一透鏡取代。可 藉由調整光束擴張器透鏡的間隔來達成光束發散及光束尺 寸的改變。確切言之,透鏡5〇4A及504B之間的間隔可改變 以在一水平軸線中更改光束,且透鏡504C&504d之間的間 15 隔可改變以在一垂直轴線中更改光束。一實施例中,可移 式透鏡可安裝在一線性機動化驅動器上。擴張器5〇4隨後可 付以具有水平及垂直光束波前之獨立控制。 熟習該技術者瞭解,上文揭露之本發明實施例的態樣 預定僅為較佳實施例而未以任何方式來限制較佳實施例的 20揭示且特別不單限於一特定較佳實施例。可對於所揭露發 明的實施例之所揭露態樣作出將被熟習該技術者瞭解之許 多改變及修改。申請專利範圍預定在範圍與意義上不只涵 蓋本發明實施例的所揭露態樣,亦涵蓋熟習該技術者所瞭 解之均等物及其他修改及變化。雖然在滿足35 U.S.C. 31 1295380 所需要之細節中的此專利申請案所描述及顯示的“實施成 形為線光束之雷射與沉積於基材上之薄膜間之交互作用的 系統與方法”之貫施例的特定態樣係完全能夠達成藉由上 述的一貫施例之悲樣之任何上述目的、所解決的問題、戈 5任何其他理由或目的,熟習該技術者瞭解本發明的較佳實 施例之目前所描述態樣僅為本發明所廣泛想見的主體物之 範例、不範及代表性質。實施例的目前描述及請求態樣之 乾圍係完全地涵蓋此時可能身為或可能變成基於說明書的 教導由熟習該技術者所瞭解之其他實施例。目前的實施成 10形為線光束之雷射與沉積於基材上之薄膜間之交互作用的 系統與方法之範圍僅僅且完全地受限於申請專利範圍且決 未超過申請專利範圍的敘述。以單數來參照此申請專利範 圍的一元件時,除非另外明示否則無意將此申請元件詮釋 為“一且唯一,,,而是“一或多,,。熟習該技術者已知或稍後 15將知之對於實施例的上述態樣之任何元件的所有結構性及 功能性均等物仙引用方式明示地併人本文巾且預定被申 請=利範圍所涵蓋。不論任何字典或對於此用語的其他常 用意義,本申請案的說明書及/或申請專利範圍中所使用且 在况明書及/或申請專利範圍中明示地給予意義之任何用 20居白具有該意義。身為一實施例的任何態樣之說明書中所 討論的-裝置或方法並無意且不需要解決此說明書;所揭 露的實施例之態樣所企圖解決的各個及每個問題,因為其 係由本申請專利範圍所涵蓋。本揭示中並無元件、組件了 或方法步驟預定貢獻予公眾,不論該元件、組件、或方法 32 1295380 步驟是否在申請專利範圍中明示地引述皆然。除非該元件 利用片語“用於〜裝置(means for)”被明示地引述外,或在一 方法請求項的案例中,該元件被引述為一“步驟”而非一“舉 動(act)”外,申請專利範圍中並無請求項元件視為被涵蓋於 5 位居35 U.S.C. §112,第六段之下。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示用於結晶一非晶矽薄膜之一示範性產生裝 置的主要組件之不意圖, 第2圖顯示一用於決定一線光束是否聚焦在一沉積於 10 一基材上的薄膜處之裝置; 第3A圖係為顯示對於三個示範性光束之身為短軸線光 束寬度的函數之強烈度(intensity)變異之圖示:第一光束在 取樣平面中具有一最佳聚焦;一第二光束具有相距樣本平 面10微米之一最佳聚焦;而一第三光束具有相距取樣平面 15 十五微米之一最佳聚焦。 第3B圖為顯示身為側向成長長度的函數之能量密度之 圖示且指示出其中可能發生部分融化及結塊之區域; 第4圖顯示一用於在與一線光束的一交互作用期間固 持一工件之真空夾盤總成之立體圖; 20 第5A-5Q圖為顯示一系統之示意平面圖,並顯示其用 於定位一矽薄膜以與一線光束交互作用之使用方式; 第6圖顯示第1圖所示之系統的一部分之示意圖,其顯 示本發明的一實施例之一態樣; 第7圖顯示一六鏡面脈衝拉伸器的細部圖; 33 1295380 第8圖顯示對於一經拉伸及一未經拉伸脈衝之強烈度 vs·時間的繪圖; 第9圖顯示相較於一未經拉伸脈衝之一經拉伸脈衝的 垂直均勻度增加之強烈度vs·垂直寬度的繪圖;及 第10圖顯示可在兩軸線中獨立地調整之一可主動控制 的光束擴張器。
【主要元件符號說明】 10…用於結晶非晶矽薄膜之示 範性產生系統 12…非晶矽薄膜 20…雷射源 22…六鏡面脈衝拉伸器 24,238…光束輸送單元(BDU) 26…穩定化度量模組(smm) 28…用以作光束同質化、光束成 形及/或光束聚焦之光學模組 30…用於固持及定位已沉積在 基材上的石夕薄膜之可移式階 台系統 32…基材 3 4…經聚焦細光束,細光束脈 衝式雷射 36…短軸線場闌 37…短軸線場光學元件 38…長軸線 40…短軸線 42…經反射光 44…光轴 46…全反射鏡面 48…像平面 50,56…放大透鏡 52,58,120···攝影機 54…鏡面 100…真空夾盤 101…大致平面性的表面 102".ZPR 桌台 104···Χ 階台 106…Υ階台 108…花岗石區塊,穩定參考區塊 110…大致平面性參考表面 112a-c···自動對焦感測器 34 1295380
114…置頂殼體,懸設殼體 116…距離 118···光束軸線 122a…第二距離測量 122c…第三測量距離 207…線巾心分析模組(LAM) 208···主振盪器 208A···輪出輕合器 208B···線窄化模組 208C···放電室 209…頻譜分析模組 210···功率放大器 214A…第一雷射光束 214B···功率放大器輸出光束, 雷射光束 214C···脈衝拉伸器光束輸出 216…分光器 224…主振盪器波前工程箱 (MOWEB) 226···功率放大器波前工程箱 (PAWEB) 228…可調式光束逆反器(br) 240A,240B…光束指向鏡面 301A,301B,301C,301Q301H … 路徑 302···位於鏡面320A與鏡面 320B之間中途之點 304…位於鏡面32〇c與鏡面 320D之間中途之點 306…位於鏡面320E與鏡面 320F之間中途之點 320A,320B,320C,320D,320E, 320F…聚焦鏡面 404…經拉伸脈衝 406…功率放大器輸出脈衝 5〇0…主動光束駕馭單元,主動 光束駕馭模組 502…可調式光束擴張器 504A,504B · · ·水平稜鏡 504C,504D· · ·垂直透鏡 Er··第一脈衝能量 Ε2…弟一脈衝能量 α…搖晃角度 夕…表面101與光束轴線118之 間的相對角度 35

Claims (1)

1295380 十、申請專利範圍: 1. 一種用於在-薄膜與-自—光源藉由 所成形之線光束的一交互作用期間於 = 該薄膜處維持一能量密度之系統,該薄膜:圍= 美、非平面性表面,該系統包含·· 70 2動對线湘,其用於維持該薄膜與該對 鏡之間的一距離;及 也 一控制器,其利用該測量來調整_ ▲ 選範圍來維持該薄膜處之能量密度。/〜⑽預 2.如申請專利範圍第1項之系統,其中該光源係為-脈衝 式雷射光源且該光源參數為脈衝能量。 3‘如申請專利範圍第2項之系統,其中該雷射源係為一氣 體放電雷射源且藉由更改一雷射源放電電壓來調整該 脈衝能量。 :申明專利範圍第1項之系、统,其中該控制器係調整-可變式衰減器以該預定範圍在薄膜處維持能量密度。 如申味專利範圍第1項之系統,其中該光源係產生一光 源頻譜且該控制器更改該光源頻譜以在該預定範圍於 δ亥薄膜處維持能量密度。 種用於在一預定範圍内沿著一光束徑在一地點處維 持一脈衝式雷射光束的光束發散之系統,該系統包含: 一可調式光束擴張器; 儀态’其用於測量發散及產生一予以指示之信 號;及 36 1295380 一控制器,其回應於該信號以調整該光束擴張器及 維持該預定範圍内之該脈衝式雷射光束的發散。 7. 如申請專利範圍第6項之系統,其中該儀器係測量穿過 該地點之光的一波前以產生該信號。 8. 如申請專利範圍第7項之系統,其中該儀器係包含一以 DSP為基礎的處理器及一高速CMOS線性光電二極體。 9. 如申請專利範圍第6項之系統,其中該光束擴張器包含 至少兩分開的光學元件且藉由改變該間隔而被調整。 10. 如申請專利範圍第6項之系統,其中該光束擴張器包含 一線性機動化驅動器以相對於一第二光束擴張器光學 元件來移動一第一光束擴張器光學元件。 11. 如申請專利範圍第6項之系統,其中該光束擴張器可允 許具有兩正交方向中之獨立光束擴張控制。 公12· —種用於拉伸一入進雷射脈衝之光學系統,該系統包 含·· 一分光器,其用於導引沿著一第一光束徑之該脈衝 的一第一部及沿著一第二延遲光束徑之該脈衝的一第 二部;及 複數個反射元件,其定位為沿著該延遲光束徑且配 置為使該第二光束部倒反且與該分光器合作以放置該 經倒反第二光束部的至少一部分供移行於該第一光束 徑上。 13.如申請專利範圍第12項之光學系統,進一步包含一光束 指向矯正系統,該光束指向矯正系統係定位為駕馭抵達 37 !29538〇 5亥分光器前之該入進雷射脈衝。 14. 如申請專利範圍第12項之光學系統,其中該人進雷射脈 衝係在抵達該分光器前於-功率放大器中被放大,該放 大器具有-用於導引該脈衝經過該放大器的一放電區 之光學元件,且其中該光束指向續正系統包含: -儀器’其用於在該第-光束徑上執行光的一發散 测量及產生一予以指示之信號;及 一機構,其可回應於該信號來移動該光學元件及以 一預定光束指向角範圍内的-光束指向角來定向一移 行前往該分光器之脈衝。 15. 如申請專職圍第12項之光學系統,其巾料複數個反 射元件包含一奇數之鏡面對。 A—用㈣雜融化-沉積在—基材上㈣膜之細光束 雷射結晶裝置,該裝置包含: / -雷射源’其產生-脈衝式f射輸出光束;一光學 系統,其拉伸該雷射輸出光束中的脈衝以產生一脈衝拉 伸器輸出;及 一光學配置,其在一第一軸線中聚焦該等脈衝且在 一第二轴線中空間性擴張該等脈衝以產生來自該脈衝 拉伸器輸出之一線光束。 Η·如申請專利範圍第16項之裝置,其中該光學线包含: 一分光裔,其用於導引沿著一第一光束徑之各脈衝 的一第一部及沿著一第二延遲光束徑之各脈衝的一第 二部;及複數個反射元件,其定位為沿著該延遲光束徑 38 1295380 且配置為將該第二光束部倒反且與該分光器合作以放 置該經倒反第二光束部的至少一部分供移行於該第一 光束徑上。 18. 如申請專利範圍第17項之裝置,進一步包含一定位在該 雷射源與該分光器之間之光束指向矯正系統。 19. 如申請專利範圍第18項之裝置,其中該光束指向矯正系 統係包含一束指向機構以產生一光束指向參數信號及 至少一可移式反射器以可回應於該信號來更改該光束 指向參數。 20. 如申請專利範圍第17項之裝置,其中該等複數個反射元 件係包含一奇數之鏡面對。 39
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