TWI297509B - 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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TWI297509B
TWI297509B TW095116212A TW95116212A TWI297509B TW I297509 B TWI297509 B TW I297509B TW 095116212 A TW095116212 A TW 095116212A TW 95116212 A TW95116212 A TW 95116212A TW I297509 B TWI297509 B TW I297509B
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Thomas Hofmann
Richard L Sandstrom
Otto Boucky
Ernst Stumpp
Berthold Matzkovits
Michael Hoell
Joerg Walther
Kurt Brenner
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Cymer Inc
Zeiss Ind Messtechnik Gmbh
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Description

1297509 九、發明說明： 【考务明所屬》^技名奸領3^ 3 相關申請案的交叉參考 本發明係為2004年2月18日提交且名稱為“極高能、高 5 穩定度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日提交且名稱為“具有光束輸 送及光束指向控制之微影術雷射”的美國申請案10/425,361 號之部分接續案。 10 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。 15 【先前技術】 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 20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(S0P)。就較 量化用語，可在不遠的未來購得能夠快速結晶一約有9〇奈 米厚度及約700公厘或更長寬度的薄膜之高量產系統。可利 1297509 用-可被光學成形成_線光束之脈衝式雷射來進行此程 序㊂如一在譬如短軸線等第一軸線中聚焦且在一譬如長 轴線等第二軸線中擴張之雷射。-般而言，第-及第二軸 、線係相互正父且兩轴線皆大致正交於一移行前往薄膜之中 央H _於雷射結晶之-示範性線光束可具有小於約20 微米之一束寬度及約700公厘的-束長度。藉由此配置，薄 膜可在平行於束寬度之方向中被掃描或步進以順序性融 化及、OBa具有譬如7〇〇公厘或更大的顯著長度之薄膜。 ^刀案例中，可能需要確保矽薄膜各部分曝露於融化 10期間被控制在—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石夕薄膜掃描 時將需要略為固定的能量密度。高能量密度可能造成薄膜 机動導致不良的“薄小區⑴sp〇⑻，，、不平的表面輪廓及不 15良的顆粒品質。薄膜材料的此不平均分佈時常稱為“結塊，， 且會使經結晶薄膜不適合特定應用。另一方面，低能量密 度位準可能導致不完全融化且導致不良的顆粒品質。藉由 控制能量密度，可達成一具有大致均質性質之薄膜。 會影響一經曝露薄膜内的能量密度之一項因素係為薄 20 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2〇微 米光束寬度的線光束之典型透鏡系統，DOF的一良好逼近 值可能約為20微米。 鑒於上文，可瞭解完全地位於雷射的DOF内之;ς夕薄膜 ^297509
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 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 5 一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35微 米。請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。 除了表面變異外，薄膜相對於經成形線光束之不良運 1〇動亦會導致能量密度的變異。譬如，會在階台振動期間發 生小運動。並且，階台相對於經成形線光束的一不當對準 及/或階台相對於掃描平面的一不當對準會導致一不良的 能量密度變異。 會導致能量密度從一薄膜地點到另一者產生變異之其 15他因素係可包括一掃描期間之雷射輸出特徵的變化（譬 衝能量、光束指向、光束發散、波長、頻寬、脈衝 時程等之變化）。此外，一掃描期間經成形線光束的地點及 I疋I*生以及光束聚焦的品質（譬如形狀）係會影響能量密度 均勻度。、 鑒於上文，申請人係揭露數個用以實施一經成形線光 束” "L積纟基材上的相之間的—交互作用之系統及 方法。 【發明内容】 發明概要 8 1297509 揭露用於使一經成形光束與一薄膜交互作用之系統及 方法，其中經成形光束界定一短軸線及一長轴線。本發明 的一實施例之一態樣中，該系統可包括一偵測系統以分析 已自薄膜反射後且抵達一像平面之經成形光束的光，來決 5 定光束是否在短軸線中聚焦於薄膜處。 本發明的一實施例之另一態樣中，提供一用於定位一 薄膜（具有一不完美、非平面性表面）以與一用以界定一線光 束軸線的經成形光束交互作用之系統及方法。此系統可包 含一基底構件，其建立一參考平面；一桌台，其具有一大 10致平面性桌台表面以固持該薄膜；一感測器單元，其用以 測量工件表面上至少三點相對於參考平面之位置（該等三 點配置於一大致定向成正交於平面性桌台表面之平面 中）；一處理器，其計算對於特徵為一線性配合軸線的三點 之一線性配合；及一次系統，其可在桌台上操作以移動桌 15台及重新疋向桌台表面成為一對準而其中使經計算的線性 配合軸線大致平行於一線光束軸線。 本發明的一實施例之一特定態樣中，提供一用於定位 一薄膜以與一用以界定一線光束軸線的經成形光束交互作 用之系統及方法。該系統可包含一桌台，其具有一平面性 2〇桌台表面以固持該薄膜；一光學感測器；一階台，其|馬合 至δ亥桌〇以使桌台沿著一第一軸線移動（相對於感測器）以 決定平面性桌台表面相對於一參考表面（參考表面大致平 行於第一軸線）的一定向；一次系統，其可在桌台上操作以 移動桌台及重新定向桌台表面成為一對準而其中使桌台表 1297509 面大致平行於參考平面；及一焦點偵測器，其用於測量線 光束轴線上的複數個位置，偵測器用以提供一指示出各經 測量位置之輸出以供次系統使用來移動桌台及重新定向桌 台表面成為一對準，其中桌台表面大致平行於線光束軸線。 5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 置的主要組件之示意圖； 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； 10 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 十五微米之一最佳聚焦。 15 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； 弟5 A-5Q圖為顯示一系統之示意平面圖，並顯示其用 20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； 第8圖顯示對於一經拉伸及一未經拉伸脈衝之強烈度 1297509 VS·時間的繪圖； 第9圖知相較於_未經拉伸脈衝之— 垂直均勻度增加之強列声 、、二技伸脈衝的 之強烈度vs·垂直寬度的繪圖； 可主動控制 5 第10圖顯示可在兩轴線中獨立地調整之， 的光束擴張器。 較佳實施例之詳細說明 15 社曰初二:弟1圖’未依實際比例地顯示—概標為10用於 —一非4賴12之示範性產生线的主要崎之干音 π)圖。如圖所示，系統1〇可包括一雷射源2〇，其用於產生二 脈衝式雷射光束’-脈衝拉伸器22,其用於增加脈衝時程， 及-光束輸送單元24，其可具有一機構以主動地駕取光束 及/或一主動光束擴張器。系統1〇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，及產生由主動駕馭單元及/或主動光束擴張器所使用之 控制#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 20 綜觀之，第1圖所示及下文所詳述的系統1〇係可構形為 產生在薄膜12處具有约20微米或更小的寬度(短軸線)及7〇〇 公厘或更大的長度（長軸線)及約10至2〇微米聚焦深度(DOF) 之一經聚焦細光束34，譬如線光束。玎利用經聚焦細光束 的各脈衝來融化一條帶的非晶矽。其後，條帶係結晶。特 11 1297509 疋έ之’條帶在一側向成長程序中結晶且其中顆粒成長在 一平行於短軸線的方向中。顆粒自邊緣(平行於短軸線)往内 成長且沿著延伸至矽薄膜平面外之條帶中心相遇生成一凸 脊(所明的顆粒邊界突部）。階台隨後係增量或連續地移動， 5以曝露一平行於第一條帶一部分且與其重疊之第二條帶。 在曝露期間，第二條帶融化且隨後重新結晶。可使用一足 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，〜15奈米的峰部至峰部值）。下文稱為細 光束、順序性側向固體化(tb_SLS)之此種程序通常係重覆直 10到整體薄膜結晶為止。 第2圖顯示一用於決定一細光束脈衝式雷射M是否適 當地聚焦在一沉積於一基材32上的矽薄膜12處之裝置。部 分的光學模組28 (請見第1圖）可包括一短軸線場闌％及一 短軸線場光學元件37。一般而言，光束係初步聚焦在場闌 15 36處且隨後成像以在薄膜12處如第3A圖（繪圖62)所示產生 一強烈度輪廓。第3A圖顯示對於一構成為在短軸線呈現小 尺寸的一開縫之場闌36之一輪廓（繪圖62)。可利用此配置來 產生第3A圖所示的輪麻，其具有約13微米的一光束寬度 (FWHM) ’沿著輪廓扁平頂部優於5%的強烈度均勻度，及 20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。亦可使用具有約5至1〇微米寬度之間的光束。可 在場闌處之開縫的地方使用單一邊緣（亦即刀刃片）來產生 -具有陡魏隨邊緣斜坡之光束财卩（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 12 1297509 保持不受影響。雖然顯示為單一透鏡，可瞭解聚焦光學元 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 5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j圖所示，光束％ 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 10地聚焦於短軸線40中（如第1圖所示）。 繼續筝照第2圖，偵測系統可包括一全反射鏡面46，其 將經反射光42導引至一像平面48。一放大透鏡5〇定位為在 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 15 42所移行的距離近似等於（譬如，等於位居相關技藝的可接 受公差内）已自短軸線場闌36移行至薄膜的相同光線之距 離。然後可利用一攝影機輸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 處的能量密度。譬如，階台3〇可相對於聚焦光學元件37移 20 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 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 13 1297509 的偵測系統之一值得注意的功能態樣係在於：將偵測系統 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 在薄膜12的一曝露期間被分析及調整。 5 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) 的紐轴線光束覓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(NA)之聚焦透 鏡。這些緣圖的-項有趣特性在於所有緣圖62、64、的具 10有相對較陡山肖的側壁。這些陡山肖的側壁係為其中使用一短 轴線場闌36之第2圖所示的光學配置之結果。就本身而言， 第3A圖顯示隨著-光束來到失焦時比起光束寬度的對應變 化呈現更為顯著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 U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㈣衝的特徵（譬如脈衝能量）以在一聚焦條件範圍 上達成薄膜12處的能量密度控制。 20 黎於上文，申請人係揭露一譬如藉由更改一脈衝特徵 以補償-聚焦條件變化之用於維持_12處的—預選範圍 内的能量密度之系統及方法。此聚焦條件變化可譬如發生 於階台3G相對於雷射光束之—掃描運動朗。更詳言之， 可選擇藉由-略微失焦光束所獲得之—能量密度^如緣 圖⑽作為目標能量密度。藉由此目標，譬如利用第2圖所 示的侧线來測m條件。請瞭解可利關以決定 14 1297509 聚焦、條件之替代性方法來包括自動對焦感測器（主動或被 動）或此夠測量薄膜12與聚焦光學元件3 7之間距離之其他 適當的技術(請見第2圖）。一旦已經測量聚焦條件，可更改 一諸如脈衝能量等脈衝特徵以達到目標的能量密度。因 5此’如果測量值指示出存在一失焦條件，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Ει。另一方 面，當測量值指示出薄膜12位於DOF内時，則使用對應於 φ 供聚焦條件用的目標能量密度之一第二脈衝能量E2，其中 Ει<Ε2。 10 第3B圖顯示身為對於一 50奈米厚Si薄膜之側向成長長 度的函數之能量密度且指示出可能發生部分融化及結塊之 區域的圖示。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 15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。 彳依需要细數種方法來調整脈衝能量，且在部分案 例中以-脈衝至脈衝基礎進行。譬如，對於一受激準分子 • f射源，放電電壓可改變以達成一預選脈衝能量。或者， 2〇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渡器及脈 衝修整器等此技藝已知用於降低脈衝能量之任何裝置。可 更改以補償聚焦條件以維持薄膜12上的不同地點處之一預 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 15 1297509 譬如利用一可調式線窄化模組或一線選擇模組之脈衝頻譜 (亦即波長）。或者，可使用一能夠快速聚焦控制之適應式光 學元件作為回應於一受控制回饋迴路中的一經測量聚焦條 件之聚焦光學元件37。 5 第4圖及第5A-Q圖顯示一用以定位一薄膜12來與一自 一雷射源所聚焦的線光束作交互作用之系統及對應方法。 如第4圖所示，一示範性定位配置可包括一真空夾盤100， 其具有一大致平面性的表面101(亦顯示於第5A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 10 —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5A圖清楚地顯示，ZPR桌台1〇2可 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Y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 15 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階台104以及一用以在一 Y方向中來回移動真空夾盤 100之Y階台1〇6。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11〇(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、106與花崗石區塊1〇8之間 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 时，對於圖示實施例其係為三個自動對焦感測器n2a c，譬 1297509 如經由置頂殼體114相對於花崗石區塊1〇8作固定式安筆之 主動或被動自動對焦感測器。如圖所示，三個自動對隹、感 測器ma-c係沿著X軸線分開。一般而言，其可定位為沿著 -平行於X軸線或位於其上之線。並且，如圖所示，各自動 5對焦感測器ma-c係定向成測量各別自動對焦感測器 112k與表面之間平行於γ軸線的一諸如距離ιΐ6等距離。 這轉而提絲面1G1與參考平面11Q之間平行於γ轴線之一 距離。雖然顯示三個光學感測器，請瞭解可採用-具有不 只三個及少達-個光學感測器之系統來進行下文詳述的部 10 分或全部功能態樣。 第5B至5E圖顯示該系、统可如何決定表面1〇1與參考平 面110之間的-搖晃角α。確切言之，首先為第5b圖，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 (距離且其中桌台102位於沿著X軸線的-第-位置。接 15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 轴線平移以將桌台定位在沿著X軸線的-第二位置。在此第 位置可在自動對焦感測器112Α與表面ιοί之間作一第二 距離測夏。雖然兩測量已經足夠，第5D圖顯示系統可進行 一第二測量’其中桌台位於沿著X軸線之-第三位置。這些 20 測量隨後可i & 在一决舁法中處理以決定表面1〇1與參考平面 門的搖晃角α，如第5E圖所示。請注意可藉由沿著 車線备動桌台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—傾斜角。 一已經決定搖晃角α(且依需要一傾斜角），ZPR桌台 17 !2975〇9 ω2可被選擇性地啟動以移動表面101直到其大致平行於參 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1〇1之距離 $及'則里範圍上的線性來校準三個自動對焦感測器112a_c。藉 匕校準，可使用表面1〇1作為未來測量之一參考（譬如一 自動對焦參考平面）。 “本發明的一實施方式中，可決定一雷射的一經聚焦線 光束之空間性位置及定向。可藉由一大致線性光束軸線H8 所特徵化之一示範性經聚焦光束係描繪為第5]3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 刖方抵達光束軸線118。尚且，ZPR桌台1〇2的一部分自懸 叹设體114沿著Y軸線往外延伸，故使桌台1〇2之表面1〇1的 至少一部分可曝露於脈衝式雷射。 如第5H圖進一步顯示，該系統可包含一偵測器，其對 15於圖不貫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 之，如圖所不，線光束攝影機12〇可安裝在zpR桌台1〇2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）之配置來测量複數個線光束聚焦位置而無X 2〇 階台的運動。 第51至5L圖顯示該具有一攝影機12〇之系、统可如何決 定光束軸線118的空間性位置及表面101與光束軸線118之 間的一相對角度0。確切言之，首先為第51圖，可看出可藉 由攝影機120作第-測量，其絲光束祕118與參考平面 18 1297509 110之間平>ί亍於Y轴線之(距離122a) ’其中桌台i〇2位於沿著 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X軸線的 第二位置之位置。在此第二位置，可藉由攝影機120作出平 5行於Y軸線之一弟一距離測篁〗22a。雖然在部分案例中兩測 量可能足夠，第5K圖顯示該系統可能譬如進行一第三測量 (距離122c)，其中桌台102位於沿著X軸線的一第三位置。 然後可在一演异法中處理這些測量以決定表面1〇1與光束 軸線118之間的一相對角度彡，如第几圖所示。 10 一旦已經決定表面101與光束軸線118之間的相對角度 分’ ZPR桌台102可被選擇性啟動以將桌台1〇2移動及定向成 為一對準，其中表面101大致平行（譬如平行於相關技藝之 了接受公差内）於光束軸線118，如第圖所示。一旦對準， 第5N圖顯示可使用自動對焦感測器U2a c來測量表面1〇1 I5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 標系統。 第50圖顯不玻璃基材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 2〇啟動以將桌台1〇2移動至一有利位置以利將薄顏定位於 表面101上。由於薄膜被定位於桌台1〇2上，如第5p圖所示 桌台102可移動以與自動對焦感測器n2a_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的南度為已知，如第5Q圖所示，zpR桌台1〇2可被啟 19 !2975〇9 動以將薄膜n移動至經聚焦線光束的聚焦深度(d〇f)内。由 於薄膜12位於雷射的廳内，雷射可被啟動以曝露及融化 —條帶的薄膜12，譬如作為上述的-細光束、順序性側向 固體化(tb-SLS)程序之一部分。 5 本發明的一實施例之另—態樣中，可利用第5A-5Q圖 所示的系統來補償-具有-不完美、非平面性表面 。表面輪廓的此變異可導因㈣膜12、玻璃基材似/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 變異，可在薄膜的不同地點維持一大致固定的能量密度。 10基於此目的，如第洲所示，該方法可包括使用三動 對焦感測器112a-c來決定感測器與薄膜12之間平行於丫軸 線的三個各別距離之第一步驟。利用線光束攝影機12〇, ZPR桌台102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 15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 點之一線性配合來決定一經計算的最佳聚焦線(轴線Η8)。 在曝露期間，隨著薄膜12沿著Υ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，導致二 20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 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(軸線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 20 1297509 分。確切言之，第6圖顯示一具有一二室、受激準分子雷射 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10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 5 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。可能具有其他設計。第6圖所示的 二室雷射源20之進一步細節請見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日提交名稱為“用於氣體放電雷 10 射之自動氣體控制系統”之美國申請案10/356,168號，2003 年12月18日提交名稱為“用以控制氣體放電ΜΟΡΑ雷射系統 的輸出之方法及裝置”之美國申請案10/740,659號，2003年9 月30日提交名稱為“氣體放電ΜΟΡΑ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 15 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ΜΟΡΑ雷射頻譜分析模組”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 2〇 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 21 1297509 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 5 208及一功率放大器210，且因此常稱為一所謂ΜΟΡΑ雷射 源。上述tb-SLS程序的一實施方式中，可使用一具有約150 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75秒中處理一730公厘X 920公厘的薄膜（以 60%的重疊）。 10 主振盪器208及功率放大器210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XeCl、XeF、ArF 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 15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208B形成之共振腔穴，輸出耦合 裔208A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 2〇 電室内。
功率放大器210可包含—類似於主振盈器2〇8的放電室 之放電室而在兩長形電極之間提供一增益媒體。然而，不 同於主振堡器208，功率放大器2_f不具有共振腔穴且 氣體壓力-般可保持高於主振盈器2〇8。第6圖所示的M〇pA 22 1297509 組悲可讓主振盪器208的設計及操作盡量加大諸如波長穩 定性等光束品質參數，並提供一很窄的頻寬；而功率放大 為210的设计及操作可盡量加大功率輸出。 主振盈為8的輸出光束214A可譬如藉由通過功率放大 5器210兩次而被放大以產生輸出光束214B。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 振盪器波前工程箱，MO WEB，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 10 一垂直桌台上而與放電室208C及功率放大器210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 振動可大致與光學組件呈現隔離。 線窄化模組208A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， 15線窄化模組（LNM) 208B可包含一三或四稜鏡光束擴張 益’ 一很快反應調節鏡面及配置於一立卓(Litrow)組態中之 一光栅。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 20 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 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 23 1297509 之第一表面鏡面）及對準組件以將一雷射光束214A導引至 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 5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1：裝置的一控制信號而調整，以導引一經預選 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s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。 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A||2财的增益媒體且經 15 之 由頻譜分析模組2G9及PA WEB 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衝 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（亦即，平均化或撫平強烈度輪廊）、 且降 20 低光束同調性。藉由增加脈衝時程，各雷射脈衝的岭值強 烈度係降低且同時維持脈衝能量。對於^圖所示的系統 光子板組28中的光學組件可包含難以製造且造價昂貴 之相對較大的透鏡。這些昂貴的絲组件時f受到導因於 =億高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率（能 竭間）或総耳/奈秒平方公分)而増大。因此，藉由增加 脈衝時程來降低脈衝強烈度，將可增加這些光學組件的壽 命。並且’脈衝時程的增加在結晶程序中可能是有利的。 24 1297509 對於六鏡面脈衝拉伸器22，可以添加或取代方式使用2003 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10/712,545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 5 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奈秒時間積分平方(tis)的輸出脈衝之脈衝拉伸器。美 國申請案10/712,545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 10率放大态輸出光束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 遲路徑中。其餘的光係透射經過分光器210。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。對於拉伸益22，各鏡面320A-F可為一聚焦鏡面，譬如 15 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。 如第7圖所示，來自分光器216的反射光可沿著路徑 301A未聚焦地（亦即大致經準直）移行至鏡面32〇a，其然後 沿著路徑301B將一經反射部聚焦至位於鏡面32〇A與鏡面 20 320B之間中途之點302。光束隨後係擴張且可自鏡面3扇 反射’其將擴張光束轉換成_平行（亦即大致鱗直）光束且 沿著路控301C將其導引至鏡面32〇c。鏡面3：z〇c隨後可沿著 路徑301D將-經反射部聚焦至可能位於鏡面32〇c與鏡面 32GD之間中途之點3G4。光束隨後擴張且可自鏡面3娜反 25 1297509 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301E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320E與鏡面320F之 間中途之點306。光束隨後可擴張且自鏡面320F反射，其將 5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 320F之光束可被反射至路徑3〇1H上且在該處接合透射經過 分光斋216之脈衝部分。經透射及經延遲脈衝部係共同建立 一脈衝拉伸器光束輸出214C，如圖所示。經拉伸脈衝4〇〇 10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 功率放大斋輸出脈衝4〇2(未經拉伸脈衝）的形狀作比較。對 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 部。請瞭解可利用一具有不同反射率之分光器來修改經拉 15 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 為此奇數（亦即非偶數）的聚焦步驟，經延遲光束係相對於透 射經過分光器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 20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(coherent cell)可能 混合，脈衝拉伸器22亦可降低光束同調性。第9圖中描繪對 於一不範性光束的垂直均勻度之影響。確切言之，經拉伸 脈衝404係私纷為第9圖中的強烈度w·垂直寬度且可與亦在 26 1297509 第9圖中描繪的功率放大器輸出脈衝406(未經拉伸脈衝)形 狀作比較。對於其中該光束在水平軸線中接近高斯式之案 例(使用一叉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。 5 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 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勾度及光 1〇束空間性同調。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 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 疊。這些小束的整合可有效地撫平任何強烈度起伏，產生 15 -平頂光束輪廊。光束被分成愈多個小束，則平均化可能 丄好而，如果微透鏡開孔太小，譬如小於雷射光束的 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。 有蓉於此，脈衝拉伸器22中空間性同調性胞元之平均化可 2〇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 用較小開孔微透鏡陣列。 值侍注意之第7圖所示的脈衝拉伸器22之一特性係在 於：隨著輸入光束（亦即光束214Β)的光束指向誤差增加，輸 27 1297509 出光束（亦即光束214C)的光束發散可能增加。光束發散的 此^力對於田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圖顯示一主動光束駕馭單元500可定位在脈衝拉伸 5器22上游以盡量降低進入脈衝拉伸器之光束214B的光束指 向1ί吳差此主動光束駕馭單元可回應於在脈衝拉伸器22上 游所作之光束指向測量及/或脈衝拉伸器22下游所作之 一發散測量，譬如可在SMM 26作出一發散測量且用以控制主 動光束駕馭單元500。結構上來說，主動光束駕馭單元500可 10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 淪之類似於鏡面240Α、240Β之一或多個可調式鏡面，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 15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下游所作之一發散測量。 第6圖顯示系統10可包含一光束輸送單元以及一穩定 化度量模組(SMM 26)。功能上來說，這些元件可與雷射源 20及脈衝拉伸器22合作以裝配位於SMM 26輸出處之一脈 20衝式光束，其符合該應用的一組光束規格。的確，位於光 學模組28輸入處之光束規格(請見第丨圖）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、 28 1297509 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 grad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 5發，可能需要獲得這些性質而不需要使雷射連續地操作一 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 10 要的參數提供至光學模組28。譬如，可利用以引用方式併 入本文之美國專利申請案10/425,361號（‘361申請案）所描述 的技術以一脈衝至脈衝基礎藉由位於SMM 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 15 衝能量、光束指向及光束位置之一結構性配置。如下文進 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CM〇S線性光電 二極體陣列，得以藉由高達8 kHz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。 20 可在SMM 26處對於雷射所產生的每個光脈衝來評價 垂直及水平光束指向及位置誤差。總兵具有四個獨立感測 器測量：垂直指向誤差，水平指向誤羞，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 29 1297509
Corporation)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 吕’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 5的BDU出口來測量垂直及水平位置。可藉由一經校準的光 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 10 内之一主動光束駕馭模組500藉由選擇性調整光束逆反器 228(如前文討論）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 15 240A、240B的一或兩者。譬如，誤差信號可傳送至用以處 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。這兩個各有兩控 制軸線之快速駕馭轉動鏡面係可放置在5]^1^ 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 20例中，可提供壓電鏡面驅動器而得以作快速(200 Hz)光束指 向及位置矯正。 馬達係致動兩轴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 30 1297509 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 糸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 5來放置鏡面，可能矯正由雷射、衰減器（若提供的話)及其他 光學元件所致之漂移。因此，可在部分案例中於具有位於 10 prad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 10並輸入至该雷射之能量控制演算法。對於一氣體放電雷 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1，脈衝能量中由於光學吸收或其他成因所導致之任何 短程或長程漂移皆可被補償。 15 如上述，SMM 26亦可測量光束尺寸及光束發散（亦即 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 於光學元件發熱、雷射能、雷射電壓及當使用一氟化物受 激準分子雷射時放電氣體中的F2濃度而改變。 20 如第6及7圖所示，可利用一定位為沿著BDU 24之可調 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可包含四個棱鏡，兩水平棱鏡 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0·30公尺的一長度L且其尺寸係具有 31 1297509 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5〇4八可為具有p5〇7〇公厘之 平面_凸形圓柱形，透鏡5〇4B可為具有/：=2〇2.8公厘之平面一 5凸形圓柱形，透鏡504C可為具有/=202.8公厘之平面-凸形圓 柱形，透鏡504D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5〇4C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504A及504B之間的間隔可改變 ίο以在一水平軸線中更改光束，且透鏡5〇4C&5〇4D之間的間 隔可改變以在一垂直軸線中更改光束。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 待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 15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 揭不且特別不單限於一特定較佳實施例。可對於所揭露發 月的貫施例之所揭露態樣作出將被熟習該技術者瞭解之許 夕改·欠及修改。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. §112 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，，之實施例的特定態樣係完全能夠達成藉由上 述的一實施例之態樣之任何上述目的、所解決的問題、或 32 1297509 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1 範例、示範及代表性質。實施例的目前描述及請求態樣之 範圍係完全地涵蓋此時可能身為或可能變成基於說明書的 5教導由熟習該技術者所瞭解之其他實施例。目前的實施成 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 10為“—且唯一”，而是“一或多”。熟習該技術者已知或稱後 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 2能性均等物係則丨时式明減併人本文巾且預定被申 。月專利範圍所涵盍。不論任何字典或對於此用語的其他常 用思義，本申請案的說明書及/或申請專利範圍中所使用且 15在y月書及/或申請專利範圍中明示地給予意義之任何用 鲁語皆具有該意義。身為__實施例的任何隸之說明書中所 料置或方法並無意且不需要解決此說明書中所揭 蕗的只她例之悲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、 2〇或方法步驟預定貢獻予公眾，不論該元件、組件、或方法 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s吾用於〜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㈣)，’外，申請專利範圍中並無請求項元件視為被涵蓋於 33 1297509 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 置的主要組件之示意圖； 5 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 φ 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 10面10#米之一隶佳聚焦，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圖為顯示身為侧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 15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； 第6圖顯示幻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； 、 2〇 第7圖顯示一六鏡面脈衝拉伸器的細部圖； 第8圖顯示對於一經拉伸及-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技伸脈衝之-經拉伸脈_ 垂直均勻度增加之強烈度VS.垂直寬度的缘圖；及 34 1297509 第ίο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…用於結晶非晶碎薄膜12之 示範性產生系統 20…二室受激準分子雷射，二 室雷射源 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…光學模組 30…可移式階台系統 32…基材 34…細光束脈衝式雷射，經聚 焦細光束 36…短轴線場闌 37…短軸線場光學元件，聚焦 光學元件 38…長轴線 40…短軸線 40A，40B…快速駕馭轉動鏡面 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…攝影機 54,240Α，240Β，320Α· · ·鏡面 100…真空夾盤 101···大致平面性的表面，真空 夾盤表面 102…ZPR桌台 104…X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 114···置頂殼體 116···第—測量(距離） 118…大致線性光束軸線 120…線光束攝影機 122a···光束軸線118與參考平面 110之間平行於γ軸線之距離 122c···第三測量(距離） 207 · · ·線中心分析模組(LAM) 35 1297509
208···主振盪器 208A···輸出耦合器 208B···線窄化模組 209…頻譜分析模組 210···功率放大器 214A…第一雷射光束 214B···脈衝拉伸器之光束 2140··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…光束逆反器(BR) 240A，240B…光束指向鏡面 301A，301B，301C，301D，301E，30 1F，301G，301H …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32〇E與鏡面 320F之間中途之點 320A，320B，320C，320D，320E，32 〇F…聚焦鏡面 400,404…經拉伸脈衝 406…功率放大器輪出脈衝 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…第二脈衝能量 L···光束擴張器的長度 α…搖晃角 $…表面101與光束軸線118之 間的一相對角度 36

Claims (1)

1297509 十、申請專利範圍： 1. 一用於定位一具有一不完美、非平面性表面的薄膜以與 來自一光源的一經成形光束交互作用之系統，該經成形 光束係界定一短軸線及一長軸線且特徵在於一線光束 軸線，該系統係包含： 一基底構件，其建立一參考平面； 一桌台，其具有一大致平面性桌台表面以固持該薄 膜； 一感測器單元，其用以測量該薄膜表面上至少三點 相對於該參考平面之位置，該等三點配置於一大致定向 成正交於該平面性桌台表面之平面中； 一處理器，其計算對於該等特徵為一線性配合軸線 的三點之一線性配合；及 一次系統，其可在該桌台上操作以移動該桌台及重 新定向該桌台表面成為一對準而其中使該經計算的線 性配合軸線大致平行於該線光束軸線。 2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該感測器單元包含 一自動對焦系統。 3. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該自動對焦系統包 含三個自動對焦感測器。 4. 如申請專利範圍第1項之系統，進一步包含一線光束攝 影機以建立該線光束軸線，該攝影機安裝在該桌台上且 可隨其移動。 5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該次系統包含一可 37 1297509 移式楔件總成以移動該桌台及重新定向該桌台表面。 6. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該基底構件係為一 花崗石區塊，該參考平面係為該花岗石區塊的一平面性 表面，且該自動對焦系統係剛性地附接至該花岗石區 塊。 7. 如申請專利範圍第6項之系統，其中該桌台係定位在該 化岡石區塊上。 8. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該次系統可啟動以 在線性方向中移動該桌台、沿一搖晃軸線來旋轉該桌台 及沿一俯仰軸線來旋轉該桌台。 9. 一種用於定位一薄膜以與來自一光源的一經成形光束 交互作用之系統，該經成形光束界定一短軸線及一長軸 線且特徵在於一線光束轴線，該系統係包含： 一桌台，其具有一平面性桌台表面以固持該薄膜； 一光學感測器；一階台，其耦合至該桌台以使該桌 台相對於該感測器沿著一第一軸線移動以決定該平面 性桌台表面相對於一參考表面的一定向，該參考表面大 致平行於該第一軸線； 一次系統，其可在該桌台上操作以移動該桌台及重 新定向該桌台表面成為一對準而其中使該桌台表面大 致平行於該參考平面；及 一焦點偵測器，其用於測量複數個線光束軸線地點 之位置，該偵測器用以提供一指示出各該經測量地點之 輸出以供該次系統使用來移動該桌台及重新定向該桌 38 1297509 台表面成為一對準而其中使該桌台表面大致平行於該 線光束軸線。 10. 如申請專利範圍第9項之系統，其中該光學感測器係包 含一自動對焦系統。 11. 如申請專利範圍第9項之系統，其中該光學感測器係包 含三個自動對焦感測器。 12. 如申請專利範圍第9項之系統，其中該焦點偵測器包含 一安裝在該桌台上且可隨其移動之線光束攝影機。 13. 如申請專利範圍第9項之系統，其中該次系統包含一可 移式楔件總成以移動該桌台及重新定向該桌台表面。 14. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該參考平面係為一 花岗石區塊的一平面性表面且該自動對焦系統係剛性 地附接至該花崗石區塊。 15. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該階台係定位在該 花岗石區塊上。 16. 如申請專利範圍第9項之系統，其中該次系統可啟動以 在線性方向中移動該桌台、沿一搖晃軸線來旋轉該桌台 及沿一俯仰軸線來旋轉該桌台。 17. —種用於聚焦一光束以與一薄膜交互作用之裝置，該光 束界定一短軸線及一長軸線，該等軸線係相互正交，該 裝置係包含： 一短軸線場闌，其定位在相距該薄膜之一距離山； 一第一光學元件，其用於在該場闌處聚焦一雷射 束， 39 1297509 一第二光學元件，其定位在該場闌與該薄膜之間以 在該短軸線中聚焦該光束以與該薄膜交互作用’該光束 在該長軸線中於該薄膜處並未準直；及 一偵測系統，其分析一像平面上自該薄膜所反射之 光，該像平面定位在沿著一經反射光束徑相距該薄膜之 一距離(12處，其中d2大致等於山，該偵測系統係分析該 經反射光以決定該光束是否在該短轴線中聚焦於該薄 膜處。 18.如申請專利範圍第17項之裝置，其中該偵測系統係包含 一在該薄膜與該像平面之間沿著該經反射光束徑配置 之鏡面。 19·如申請專利範圍第18項之裝置，其中該偵測系統進一步 包含一攝影機及一透鏡，該透鏡係定位為將一影像自該 像平面投射及放大至該攝影機。 20·如申請專利範圍第17項之裝置，其中該偵測系統係為_ 鲁 弟债測糸統以決定該光束是否在該短軸線中聚焦於 沿著该薄膜的長軸線之_第一地點處，且該裝置進—步 包含一第二偵測系統以決定該光束是否在該短軸線中 聚焦於沿著該薄膜的長軸線之一第二地點處。 21·如申請專利範圍第2〇項之裝置，其中各該偵測系統係包 含一各別鏡面、放大透鏡及攝影機。 22·如申請專利範圍第_之裳置，其中該薄膜由非晶石夕持 才斗構成且該光束係為一經聚焦以融化該薄膜之脈衝式 雷射。 40
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