TWI453086B - 應用雷射光束之退火及即時監控之方法及系統 - Google Patents

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Description

應用雷射光束之退火及即時監控之方法及系統
本提案係關於一種退火及監控之方法及系統，尤其是一種應用雷射光束進行退火及即時監控之方法及系統。
對於顯示器之工業而言，於顯示面板中，導線因會阻擋光線的行進，故導線的分布往往會降低顯示面板的亮度。因此，製造者通常會尋找既透明又具有良好導電率之材料，做為導線之用。對於一些透明導電材料而言，例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)材料，在未結晶的情況下，和經過退火處理後再重新結晶的材料相比，經退火之材料的導電率及透光率具有明顯上升的現象。因此，進行退火處理後之此種材料常被做為透明的導電線路使用。
目前，製造者常用的做法是利用經驗法則找出此透明導電材料之退火能量，再以此能量對透明導電材料之預定區域上進行退火處理。此預定區域通常為製造者所設計之導電跡線。由於未結晶之材料比已結晶材料容易被蝕刻影響，在完成透明導電材料上的導電跡線之後，製造者會對此具有導電跡線之材料進行蝕刻處理，將未結晶的部分移除。接著，再對導電跡線進行檢測，以判斷導電跡線是否製作完成。然而，若是在檢測過程中發現導電跡線有缺陷，則整片經過退火處理及蝕刻處理之材料便必須報銷。如此一來，除了透明導電材料上的損耗之外，先前所進行的退火處理及蝕刻處理全都付諸東流。進行上述處理所使用之藥劑、能量及工時也隨之報銷。因此，除了產品良率不佳外，還會造成成本上的浪費問題。
有鑒於上述問題，本提案提供一種應用雷射光束之退火及即時監控之方法及系統，藉由雷射光束進行退火及即時監控之方式，解決因退火處理的缺陷而耗費的成本問題。
本提案提供一種應用雷射光束之退火及即時監控之方法，包括下列步驟。發射雷射光束，且將雷射光束進行分光，使雷射光束分為第一光束及第二光束。將第一光束沿著第一路徑照射於待退火工件，以進行退火。將第二光束沿著第二路徑照射於待退火工件。當待退火工件完成退火程序，以使待退火工件轉變為已退火工件。擷取第二光束照射待退火工件與已退火工件時，所產生的物性變化特性。
本提案提供一種應用雷射光束之退火及即時監控之系統，包括雷射光源、分光元件、承載元件及感測元件。雷射光源用以發射雷射光束。分光元件係設置於雷射光束之路徑上，用以將雷射光束分成沿第一路徑行進之第一光束及沿第二路徑行進之第二光束。承載元件係設置於第一路徑上及第二路徑上，用以承載待退火工件，且移動待退火工件至第一光束照射之位置。感測元件係相鄰於承載元件，且用以擷取第二光束照射待退火工件與已退火工件時，所產生的物性變化特性。
根據本提案之應用雷射光束之退火及即時監控之方法及系統，利用分光單元將雷射光束分為第一光束及第二光束。使用第一光束進行退火處理，以使待退火工件經過退火後結晶。使用第二光束照射經第一光束照射後的工件，以即時擷取第二光束照射待退火工件與已退火工件時，所產生的物性變化特性。由於未結晶及已結晶之工件在受到第二光束照射時所產生的物性變化特性具有明顯差異，故能藉由即時擷取之物性變化特性，而能即時得知工件是否退火完成。由於能夠在進行退火處理的同時，即時得知工件的狀態，倘若工件經過第一光束的照射後仍未退火完成，則可以調整第一光束的功率等參數，當下就能再次對工件進行退火處理，而不必等到歷經諸多處理之後才進行檢測，所完成的工件皆為結晶良好的工件。因此，能避免因退火失敗而造成的材料、處理藥劑、處理能量以及處理工時的耗損，進而達到節省成本及增加良率之效。
以上之關於本提案內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本提案之精神與原理，並且提供本提案之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本提案之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本提案之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本提案相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本提案之觀點，但非以任何觀點限制本提案之範疇。
請參照第1圖，繪示依照本提案之實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之系統10之架構圖。本提案之應用雷射光束之退火及即時監控之系統10包括雷射光源11、分光元件12、承載元件13及感測元件14。雷射光源11用以發射雷射光束。分光元件12設置於雷射光束之路徑100上，用以將雷射光束分成沿第一路徑101行進之第一光束及沿第二路徑102行進之第二光束。承載元件13設置於第一路徑101上及第二路徑102上，用以承載待退火工件15，且移動待退火工件15至第一光束及第二光束照射之退火位置。感測元件14相鄰於承載元件13，用以擷取第二光束照射待退火工件15與已退火工件時所產生的物性變化特性。於本實施例中，感測元件14設置於第一路徑101及第二路徑102穿透待退火工件15之位置。再者，待退火工件15以第二光束能透光之材料所製成。
此外，系統10還包括截波器16、鎖相放大器17、調整元件18及控制元件19。截波器16設置於第一路徑101上，用以調變第一光束。鎖相放大器17連接截波器16及感測元件14。鎖相放大器17用以處理被第一光束所調變之第二光束的光訊號。調整元件18設置於第二路徑102上，用以調整第二路徑102之光程長度。控制元件19與鎖相放大器17及調整元件18相連，用以根據第一光束及第二光束之比對結果，控制調整元件18調整第二路徑102之光程長度。其中，調整元件18例如為複數反射鏡181、182、183。反射鏡182、183可移動的設置於第二路徑102上。控制元件19能藉由調整反射鏡182、183之位置來調整第二路徑102之光程長度。
控制元件19因與雷射光源11相連，而能控制雷射光束之發射。控制元件19因與承載元件13相連，而能控制待退火工件15至第一光束及第二光束照射之位置。控制元件19因與感測元件14相連，而能根據感測元件14所擷取之物性變化特性，判斷工件是否退火完成。其中，物性變化特性例如為透光率或透光強度。
再者，系統10還包括第一能量調整模組111及第二能量調整模組112。第一能量調整模組111設置於第一路徑101上，用以調整第一光束照射至待退火工件15之功率。第二能量調整模組112設置於第二路徑102上，用以調整第二光束照射至待退火工件15之功率。
於本實施例中，系統10還能包括集光元件113。集光元件113設置於第一路徑101及第二路徑102之交會處，以匯集第一光束及第二光束來照射待退火工件。
以下將參照第5A及5B圖，並配合第1圖所示，說明使用第1圖之系統10之應用雷射光束之退火及即時監控之方法。第5A及5B圖繪示依照本提案之實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之方法的流程圖。步驟S1中，雷射光源11所發射出之雷射光束為具有一頻率之複數脈衝。沿著路徑100經過第一反射鏡114反射後，照射至分光元件12。於步驟S2中，分光元件12將此些脈衝分為第一光束之複數第一脈衝及第二光束之複數第二脈衝。第一光束之第一脈衝沿著第一路徑101，經過第一能量調整模組111、截波器16及第二反射鏡組115照射至集光元件113。其中，第二反射鏡組115亦能視需要調整第一路徑101之光程長度。第二光束之第二脈衝沿著第二路徑102，經過調整元件18、第二能量調整模組112及第四反射鏡116而亦照射至集光元件113之同一位置。藉由集光元件113匯集第一路徑101及第二路徑102，使第一光束之第一脈衝及第二光束之第二脈衝皆照射至第三反射鏡117。第三反射鏡117再將第一脈衝及第二脈衝反射至第一透鏡118。第一透鏡118用於控制第一光束及第二光束之色差、焦距或焦點。接著，將第一光束及第二光束照射至承載元件13。於本實施例中，承載元件13承載透光之待退火工件15。故第二光束會透過待退火工件15而照射至第二透鏡119，並經由光圈120及偏振片121而照射至感測元件14。其中，第二透鏡119能控制第二光束之焦距，光圈120用於調整第一光束及第二光束通過的能量強度，偏振片121用於阻隔第一光束及選擇第二光束通過。
回到第1、5A及5B圖所示。於步驟S3中，查詢控制單元19是否已知待退火工件15所需之退火用的功率。倘若尚未得知此功率的大小，則進入第5B圖所示之步驟S10。請同時參照第6A、6B圖。第6A圖繪示依照本提案之實施例中，第一光束之功率變化對應待退火工件15不同退火位置之相對關係圖。第6B圖繪示依照本提案之實施例中，待退火工件15之物性變化特性對應退火工件15不同退火位置之相對關係圖。其中，待退火工件15例如為氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)薄膜。待退火工件15之物性變化特性為感測元件14所擷取之第二光束穿透待退火工件15之透光強度。於步驟S10中，將待退火工件15放置於承載元件13上，且利用第一能量調整模組111從零逐漸增大第一光束之功率。其中，承載元件13例如隨著第一光束之功率的增加而同步移動待退火工件15。於其他實施例中，承載元件13亦能不移動待退火工件15，而記錄第一光束之功率及透光強度對應時間的相對關係。此外，第二能量調整模組112能將第二光束之功率壓低至一定數值以下，以避免第二光束對待退火工件15進行退火。接著，以第一光束之第一脈衝沿著第一路徑101照射待退火工件15。於步驟S11中，將第二光束之第二脈衝沿著第二路徑102照射於待退火工件15。於步驟S12中，感測元件14擷取第二光束之第二脈衝穿透待退火工件15之透光強度。藉此，使第一光束之第一脈衝照射待退火工件15後，即刻使第二光束之第二脈衝照射待退火工件15，以即時擷取此第一脈衝照射待退火工件15所造成的影響。
於步驟S13中，隨著雷射脈衝的產生而逐步增大第一光束之功率之過程中，如第6A及6B圖之區段A所示，雖然第一光束之第一脈衝之功率逐步增加，但待退火工件15之透光強度增加的狀況卻十分平緩。但到了第一光束之第一脈衝之功率到達170毫瓦(mW)時，如第6A及6B圖之區段B所示，待退火工件15之透光強度出現了明顯的變化。雖然第一光束之第一脈衝之功率維持在170毫瓦(mW)，但待退火工件15之透光強度卻從0.001 A.U.之初始透光強度T1上升至0.0055 A.U.之末端透光強度T2。由於ITO材料在經過退火而重新結晶之透光率與尚未退火結晶前之透光率相比，要遠遠高出許多，故在此能夠認為區段B所使用之第一光束之功率，為能夠使ITO材料退火而重新結晶之功率。此時，記錄第一光束之功率W，以便後續對整塊工件進行退火處理。另外，還能記錄區段B之初始透光強度T1及末端透光強度T2。平均二者後，所獲得的透光強度平均值能做為後續判斷工件是否退火完成之依據。接下來，於步驟S14中，如第6A及6B圖之區段C所示，以大於或等於所記錄之第一光束之功率W，對待退火工件15進行退火。
回到第1、5A及5B圖所示。於步驟S4中，將第一光束之第一脈衝沿著第一路徑101照射於待退火工件15，以對待退火工件15之預定區域之其中一退火位置進行退火。於本實施例中，預定區域為所設計之導電跡線。於步驟S5中，將第二光束之第二脈衝沿著第二路徑102照射於待退火工件15之同一位置。於步驟S6中，感測元件14擷取第二光束之第二脈衝照射待退火工件15之透光強度。於步驟S7中，根據物性變化判斷工件15是否退火完成。大部份透光材料之物性變化為退火完成則透光強度大於透光強度平均值，倘若透光強度小於透光強度平均值，則判定工件15尚未退火完成，並進入步驟S8。於步驟S8中，調整第一光束之參數例如為增加第一光束之功率，再回到步驟S4，讓第一光束再次對待退火工件15之此退火位置進行退火。倘若透光強度大於透光強度平均值，則判定工件15之此退火位置已退火完成，並進入步驟S9。於步驟S9中，判斷工件15之所有的預定區域是否皆已退火完成。若還有預定區域尚未退火完成，則進入步驟S9’。於步驟S9’中，承載元件13移動工件之退火位置，讓下一個第一脈衝對工件15之下一個退火位置進行退火。倘若工件15之所有的預定區域皆已退火完成，則完成待退火工件15之退火程序而使待退火工件15轉變為已退火工件。
請參照第2圖，繪示依照本提案之另一實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之系統20之架構圖。本提案之應用雷射光束之退火及即時監控之系統20包括雷射光源21、分光元件22、承載元件23及感測元件24。雷射光源21用以發射雷射光束。分光元件22設置於雷射光束之路徑200上，用以將雷射光束分成沿第一路徑201行進之第一光束及沿第二路徑202行進之第二光束。承載元件23設置於第一路徑201上及第二路徑202上，用以承載待退火工件25，且移動待退火工件25至第一光束及第二光束照射之退火位置。感測元件24相鄰於承載元件23，用以擷取第二光束照射待退火工件25與已退火工件時，所產生的物性變化特性。於本實施例中，感測元件24設置於第二路徑202受工件25反射之位置。再者，待退火工件25以第二光束能反射之材料所製成。
此外，系統20還包括截波器26、鎖相放大器27、調整元件28及控制元件29。截波器26設置於第一路徑201上，用以調變第一光束。鎖相放大器27連接截波器26及感測元件24。鎖相放大器27用以處理被第一光束所調變之第二光束的光訊號。調整元件28設置於第二路徑202上，用以調整第二路徑202之光程長度。控制元件29與鎖相放大器27及調整元件28相連，用以根據第一光束及第二光束之比對結果，控制調整元件28調整第二路徑202之光程長度。其中，調整元件28例如為複數反射鏡281、282、283。反射鏡282、283可移動的設置於第二路徑202上。控制元件29能藉由調整反射鏡282、283之位置來調整第二路徑202之光程長度。
控制元件29因與雷射光源21相連，而能控制雷射光束之發射。控制元件29因與承載元件23相連，而能控制待退火工件25至第一光束及第二光束照射之位置。控制元件29因與感測元件24相連，而能根據感測元件24所擷取之物性變化特性，判斷工件是否退火完成。其中，物性變化特性例如為反射率或反射強度。
再者，系統20還包括第一能量調整模組211及第二能量調整模組212。第一能量調整模組211設置於第一路徑201上，用以調整第一光束照射至待退火工件25之功率。第二能量調整模組212設置於第二路徑202上，用以調整第二光束照射至待退火工件25之功率。
於本實施例中，系統20還能包括集光元件213。集光元件213設置於第一路徑201及第二路徑202之交會處，以匯集第一光束及第二光束來照射待退火工件。其中，系統20還包括穿透反射鏡222，係設置於集光元件213及承載元件23之間。第一光束及第二光束經由集光元件213匯集後，一併穿透此穿透反射鏡222而照射至工件25。第二光束經由工件25之反射後，又照射至穿透反射鏡222，再經由穿透反射鏡222反射至感測元件24。
以下將參照第5A及5B圖，並配合第2圖所示，說明使用第2圖之系統20之應用雷射光束之退火及即時監控之方法。第5A及5B圖繪示依照本提案之實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之方法的流程圖。步驟S1中，雷射光源21所發射出之雷射光束為具有一頻率之複數脈衝。沿著路徑200經過第一反射鏡214反射後，照射至分光元件22。於步驟S2中，分光元件22將此些脈衝分為第一光束之複數第一脈衝及第二光束之複數第二脈衝。第一光束之第一脈衝沿著第一路徑201，經過第一能量調整模組211、截波器26及第二反射鏡組215照射至集光元件213。其中，第二反射鏡組215亦能視需要調整第一路徑201之光程長度。第二光束之第二脈衝沿著第二路徑202，經過調整元件28、第二能量調整模組212及第四反射鏡216而亦照射至集光元件213之同一位置。藉由集光元件213匯集第一路徑201及第二路徑202，使第一光束之第一脈衝及第二光束之第二脈衝皆照射至第三反射鏡217。第三反射鏡217再將第一脈衝及第二脈衝反射至第一透鏡218。第一透鏡218用於控制第一光束及第二光束之色差、焦距或焦點。接著，將第一光束及第二光束一併穿透此穿透反射鏡222而照射至承載元件23。第二光束經由工件25之反射後，又照射至穿透反射鏡222，再經由穿透反射鏡222反射至感測元件24。於本實施例中，第二光束能先經由穿透反射鏡222反射至第二透鏡219，並經由光圈220及偏振片221而照射至感測元件24。其中，第二透鏡219能控制第二光束之焦距，光圈220用於調整第一光束及第二光束通過的能量強度，偏振片221用於阻隔第一光束及選擇第二光束通過。
回到第2、5A及5B圖所示。於步驟S3中，查詢控制單元29是否已知待退火工件25所需之退火用的功率。倘若尚未得知此功率的大小，則進入第5B圖所示之步驟S10。其中，待退火工件25之物性變化特性為感測元件24所擷取之第二光束受待退火工件25反射之反射強度。於步驟S10中，將待退火工件25放置於承載元件23上，且利用第一能量調整模組211從零逐漸增大第一光束之功率。其中，承載元件23例如隨著第一光束之功率的增加而同步移動待退火工件25。於其他實施例中，承載元件23亦能不移動待退火工件25，而記錄第一光束之功率及反射強度對應時間的相對關係。此外，第二能量調整模組212能將第二光束之功率壓低至一定數值以下，以避免第二光束對待退火工件25進行退火。接著，以第一光束之第一脈衝沿著第一路徑201照射待退火工件25。於步驟S11中，將第二光束之第二脈衝沿著第二路徑202照射於待退火工件25。於步驟S12中，感測元件24擷取第二光束之第二脈衝受待退火工件25反射之反射強度。藉此，使第一光束之第一脈衝照射待退火工件25後，即刻使第二光束之第二脈衝照射待退火工件25，以即時擷取此第一脈衝照射待退火工件25所造成的影響。
於步驟S13中，隨著雷射脈衝的產生而逐步增大第一光束之功率之過程中，當反射強度出現改變時，記錄此時第一光束之功率，以便後續對整塊工件進行退火處理。另外，還能記錄當反射強度出現改變時之初始反射強度及末端反射強度。平均二者後，所獲得的反射強度平均值能做為後續判斷工件是否退火完成之依據。接下來，於步驟S14中，以大於或等於所記錄之第一光束之功率，對待退火工件25進行退火。
之後，於步驟S4中，將第一光束之第一脈衝沿著第一路徑201照射於待退火工件25，以對待退火工件25之預定區域之其中一退火位置進行退火。於本實施例中，預定區域為所設計之導電跡線。於步驟S5中，將第二光束之第二脈衝沿著第二路徑202照射於待退火工件25之同一位置。於步驟S6中，感測元件24擷取第二光束之第二脈衝照射待退火工件25之反射強度。於步驟S7中，根據物性變化判斷工件25是否退火完成。部份反射材料之物性變化為退火完成時，則反射強度大於反射強度平均值，但有些反射材料之物性變化為退火完成時，則反射強度小於反射強度平均值，倘若反射強度與末端反射強度之差異大於反射強度平均值與末端反射強度之差異，則判定工件25尚未退火完成，並進入步驟S8。於步驟S8中，調整第一光束之參數例如為增加第一光束之功率，再回到步驟S4，讓第一光束再次對待退火工件25之此退火位置進行退火。倘若反射強度與初始反射強度之差異大於反射強度平均值與初始反射強度之差異，則判定工件25之此退火位置已退火完成，並進入步驟S9。於步驟S9中，判斷工件25之所有的預定區域是否皆已退火完成。若還有預定區域尚未退火完成，則進入步驟S9’。於步驟S9’中，承載元件23移動工件之退火位置，讓下一個第一脈衝對工件25之下一個退火位置進行退火。倘若工件25之所有的預定區域皆已退火完成，則完成待退火工件25之退火程序而使待退火工件25轉變為已退火工件。
請參照第3圖，繪示依照本提案之另一實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之系統30之架構圖。本提案之應用雷射光束之退火及即時監控之系統30包括雷射光源31、分光元件32、承載元件33及感測元件34。雷射光源31用以發射雷射光束。分光元件32設置於雷射光束之路徑300上，用以將雷射光束分成沿第一路徑301行進之第一光束及沿第二路徑302行進之第二光束。承載元件33設置於第一路徑301上及第二路徑302之交會處，用以承載待退火工件35，且移動待退火工件35至第一光束及第二光束交會照射之退火位置。感測元件34相鄰於承載元件33，用以擷取第二光束照射待退火工件35與已退火工件時，所產生的物性變化特性。於本實施例中，感測元件34設置於第二路徑302穿透待退火元件35之位置。再者，待退火工件35以第二光束能透光之材料所製成。
此外，系統30還包括截波器36、鎖相放大器37、調整元件38及控制元件39。截波器36設置於第一路徑301上，用以調變第一光束。鎖相放大器37連接截波器36及感測元件34。鎖相放大器37用以處理被第一光束所調變之第二光束的光訊號。調整元件38設置於第二路徑302上，用以調整第二路徑302之光程長度。控制元件39與鎖相放大器37及調整元件38相連，用以根據第一光束及第二光束之比對結果，控制調整元件38調整第二路徑302之光程長度。其中，調整元件38例如為複數反射鏡381、382、383。反射鏡382、383可移動的設置於第二路徑302上。控制元件39能藉由調整反射鏡382、383之位置來調整第二路徑302之光程長度。
控制元件39因與雷射光源31相連，而能控制雷射光束之發射。控制元件39因與承載元件33相連，而能控制待退火工件35至第一光束及第二光束照射之位置。控制元件39因與感測元件34相連，而能根據感測元件34所擷取之物性變化特性，判斷工件是否退火完成。其中，物性變化特性例如為透光率或透光強度。
再者，系統30還包括第一能量調整模組311及第二能量調整模組312。第一能量調整模組311設置於第一路徑301上，用以調整第一光束照射至待退火工件35之功率。第二能量調整模組312設置於第二路徑302上，用以調整第二光束照射至待退火工件35之功率。
以下將參照第5A及5B圖，並配合第3圖所示，說明使用第3圖之系統30之應用雷射光束之退火及即時監控之方法。第5A及5B圖繪示依照本提案之實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之方法的流程圖。步驟S1中，雷射光源31所發射出之雷射光束為具有一頻率之複數脈衝。沿著路徑300經過第一反射鏡314反射後，照射至分光元件32。於步驟S2中，分光元件32將此些脈衝分為第一光束之複數第一脈衝及第二光束之複數第二脈衝。第一光束之第一脈衝沿著第一路徑301，經過第一能量調整模組311、截波器36、第二反射鏡組315、第三反射鏡317、第一透鏡318而照射至承載元件33所承載之工件35。其中，第二反射鏡組315亦能視需要調整第一路徑301之光程長度。第一透鏡318用於控制第一光束之色差、焦距或焦點。第二光束之第二脈衝沿著第二路徑302，經過調整元件38、第二能量調整模組312及第三透鏡316而亦照射至承載元件33所承載之工件35之同一位置。其中，第三透鏡316用於控制第二光束之色差、焦距或焦點。於本實施例中，承載元件33承載透光之待退火工件35。故第二光束會透過待退火工件35而照射至第二透鏡319，並經由光圈320及偏振片321而照射至感測元件34。其中，第二透鏡319能控制第二光束之焦距，光圈320用於調整第一光束及第二光束通過的能量強度，偏振片321用於阻隔第一光束及選擇第二光束通過。
回到第3、5A及5B圖所示。於步驟S3中，查詢控制單元39是否已知待退火工件35所需之退火用的功率。倘若尚未得知此功率的大小，則進入第5B圖所示之步驟S10。其中，待退火工件35之物性變化特性為感測元件34所擷取之第二光束穿透待退火工件35之透光強度。於步驟S10中，將待退火工件35放置於承載元件33上，且利用第一能量調整模組311從零逐漸增大第一光束之功率。其中，承載元件33例如隨著第一光束之功率的增加而同步移動待退火工件35。於其他實施例中，承載元件33亦能不移動待退火工件35，而記錄第一光束之功率及透光強度對應時間的相對關係。此外，第二能量調整模組312能將第二光束之功率壓低至一定數值以下，以避免第二光束對待退火工件35進行退火。接著，以第一光束之第一脈衝沿著第一路徑301照射待退火工件35。於步驟S11中，將第二光束之第二脈衝沿著第二路徑302照射於待退火工件35。於步驟S12中，感測元件34擷取第二光束之第二脈衝穿透待退火工件35之透光強度。藉此，使第一光束之第一脈衝照射待退火工件35後，即刻使第二光束之第二脈衝照射待退火工件35，以即時擷取此第一脈衝照射待退火工件35所造成的影響。
於步驟S13中，隨著雷射脈衝的產生而逐步增大第一光束之功率之過程中，當透光強度出現改變時，記錄此時第一光束之功率，以便後續對整塊工件進行退火處理。另外，還能記錄當透光強度出現改變時之初始透光強度及末端透光強度。平均二者後，所獲得的透光強度平均值能做為後續判斷工件是否退火完成之依據。接下來，於步驟S14中，以大於或等於所記錄之第一光束之功率，對待退火工件35進行退火。
之後，於步驟S4中，將第一光束之第一脈衝沿著第一路徑301照射於待退火工件35，以對待退火工件35之預定區域之其中一退火位置進行退火。於本實施例中，預定區域為所設計之導電跡線。於步驟S5中，將第二光束之第二脈衝沿著第二路徑302照射於待退火工件35之同一位置。於步驟S6中，感測元件34擷取第二光束之第二脈衝照射待退火工件35之透光強度。於步驟S7中，根據物性變化判斷工件35是否退火完成。大部份透光材料之物性變化為退火完成則透光強度大於透光強度平均值，倘若透光強度與末端透光強度之差異大於透光強度平均值與末端透光強度之差異，則判定工件35尚未退火完成，並進入步驟S8。於步驟S8中，調整第一光束之參數例如為增加第一光束之功率，再回到步驟S4，讓第一光束再次對待退火工件35之此退火位置進行退火。倘若透光強度與初始透光強度之差異大於透光強度平均值與初始透光強度之差異，則判定工件35之此退火位置已退火完成，並進入步驟S9。於步驟S9中，判斷工件35之所有的預定區域是否皆已退火完成。若還有預定區域尚未退火完成，則進入步驟S9’。於步驟S9’中，承載元件33移動工件之退火位置，讓下一個第一脈衝對工件35之下一個退火位置進行退火。倘若工件35之所有的預定區域皆已退火完成，則完成待退火工件35之退火程序而使待退火工件35轉變為已退火工件。
請參照第4圖，繪示依照本提案之另一實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之系統40之架構圖。本提案之應用雷射光束之退火及即時監控之系統40包括雷射光源41、分光元件42、承載元件43及感測元件44。雷射光源41用以發射雷射光束。分光元件42設置於雷射光束之路徑400上，用以將雷射光束分成沿第一路徑401行進之第一光束及沿第二路徑402行進之第二光束。承載元件43設置於第一路徑401上及第二路徑402之交會處，用以承載待退火工件45，且移動待退火工件45至第一光束及第二光束交會照射之退火位置。感測元件44相鄰於承載元件43，用以擷取第二光束照射待退火工件45與已退火工件時，所產生的物性變化特性。於本實施例中，感測元件44設置於第二路徑402受工件45反射之位置。再者，待退火工件45以第二光束能反射之材料所製成。
此外，系統40還包括截波器46、鎖相放大器47、調整元件48及控制元件49。截波器46設置於第一路徑401上，用以調變第一光束。鎖相放大器47連接截波器46及感測元件44。鎖相放大器47用以處理被第一光束所調變之第二光束的光訊號。調整元件48設置於第二路徑402上，用以調整第二路徑402之光程長度。控制元件49與鎖相放大器47及調整元件48相連，用以根據第一光束及第二光束之比對結果，控制調整元件48調整第二路徑402之光程長度。其中，調整元件48例如為複數反射鏡481、482、483。反射鏡482、483可移動的設置於第二路徑402上。控制元件49能藉由調整反射鏡482、483之位置來調整第二路徑402之光程長度。
控制元件49因與雷射光源41相連，而能控制雷射光束之發射。控制元件49因與承載元件43相連，而能控制待退火工件45至第一光束及第二光束照射之位置。控制元件49因與感測元件44相連，而能根據感測元件44所擷取之物性變化特性，判斷工件是否退火完成。其中，物性變化特性例如為反射率或反射強度。
再者，系統40還包括第一能量調整模組411及第二能量調整模組412。第一能量調整模組411設置於第一路徑401上，用以調整第一光束照射至待退火工件45之功率。第二能量調整模組412設置於第二路徑402上，用以調整第二光束照射至待退火工件45之功率。
以下將參照第5A及5B圖，並配合第4圖所示，說明使用第4圖之系統40之應用雷射光束之退火及即時監控之方法。第5A及5B圖繪示依照本提案之實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之方法的流程圖。步驟S1中，雷射光源41所發射出之雷射光束為具有一頻率之複數脈衝。沿著路徑400經過第一反射鏡414反射後，照射至分光元件42。於步驟S2中，分光元件42將此些脈衝分為第一光束之複數第一脈衝及第二光束之複數第二脈衝。第一光束之第一脈衝沿著第一路徑401，經過第一能量調整模組411、截波器46、第二反射鏡組415、第三反射鏡417、第一透鏡418而照射至承載元件43所承載之工件45。其中，第二反射鏡組415亦能視需要調整第一路徑401之光程長度。第一透鏡418用於控制第一光束之色差、焦距或焦點。第二光束之第二脈衝沿著第二路徑402，經過調整元件48、第二能量調整模組412及第三透鏡416而亦照射至承載元件43所承載之工件45之同一位置。其中，第三透鏡416用於控制第二光束之色差、焦距或焦點。第二光束能經由工件45反射至第二透鏡419，並經由光圈420及偏振片421而照射至感測元件44。其中，第二透鏡419能控制第二光束之焦距，光圈420用於調整第一光束及第二光束通過的能量強度，偏振片421用於阻隔第一光束及選擇第二光束通過。
回到第4、5A及5B圖所示。於步驟S3中，查詢控制單元49是否已知待退火工件45所需之退火用的功率。倘若尚未得知此功率的大小，則進入第5B圖所示之步驟S10。其中，待退火工件45之物性變化特性為感測元件44所擷取之第二光束受待退火工件45反射之反射強度。於步驟S10中，將待退火工件45放置於承載元件43上，且利用第一能量調整模組411從零逐漸增大第一光束之功率。其中，承載元件43例如隨著第一光束之功率的增加而同步移動待退火工件45。於其他實施例中，承載元件43亦能不移動待退火工件45，而記錄第一光束之功率及反射強度對應時間的相對關係。此外，第二能量調整模組412能將第二光束之功率壓低至一定數值以下，以避免第二光束對待退火工件45進行退火。接著，以第一光束之第一脈衝沿著第一路徑401照射待退火工件45。於步驟S11中，將第二光束之第二脈衝沿著第二路徑402照射於待退火工件45。於步驟S12中，感測元件44擷取第二光束之第二脈衝受待退火工件45反射之反射強度。藉此，使第一光束之第一脈衝照射待退火工件45後，即刻使第二光束之第二脈衝照射待退火工件45，以即時擷取此第一脈衝照射待退火工件45所造成的影響。
於步驟S13中，隨著雷射脈衝的產生而逐步增大第一光束之功率之過程中，當反射強度出現改變時，記錄此時第一光束之功率，以便後續對整塊工件進行退火處理。另外，還能記錄當反射強度出現改變時之初始反射強度及末端反射強度。平均二者後，所獲得的反射強度平均值能做為後續判斷工件是否退火完成之依據。接下來，於步驟S14中，以大於或等於所記錄之第一光束之功率，對待退火工件45進行退火。
之後，於步驟S4中，將第一光束之第一脈衝沿著第一路徑401照射於待退火工件45，以對待退火工件45之預定區域之其中一退火位置進行退火。於本實施例中，預定區域為所設計之導電跡線。於步驟S5中，將第二光束之第二脈衝沿著第二路徑402照射於待退火工件45之同一位置。於步驟S6中，感測元件44擷取第二光束之第二脈衝照射待退火工件45之反射強度。於步驟S7中，根據物性變化判斷工件45是否退火完成。部份反射材料之物性變化為退火完成時，則反射強度大於反射強度平均值，但有些反射材料之物性變化為退火完成時，則反射強度小於反射強度平均值，倘若反射強度與末端反射強度之差異大於反射強度平均值與末端反射強度之差異，則判定工件45尚未退火完成，並進入步驟S8。於步驟S8中，調整第一光束之參數例如為增加第一光束之功率，再回到步驟S4，讓第一光束再次對待退火工件45之此退火位置進行退火。倘若反射強度與初始反射強度之差異大於反射強度平均值與初始反射強度之差異，則判定工件45之此退火位置已退火完成，並進入步驟S9。於步驟S9中，判斷工件45之所有的預定區域是否皆已退火完成。若還有預定區域尚未退火完成，則進入步驟S9’。於步驟S9’中，承載元件43移動工件之退火位置，讓下一個第一脈衝對工件45之下一個退火位置進行退火。倘若工件45之所有的預定區域皆已退火完成，則完成待退火工件45之退火程序而使待退火工件45轉變為已退火工件。
綜上所述，本提案之應用雷射光束之退火及即時監控之方法及系統，利用分光單元將雷射光束分為第一光束及第二光束。使用第一光束進行退火處理，以使待退火工件經過退火後結晶。使用第二光束照射經第一光束照射後的工件，以即時擷取第二光束照射待退火工件與已退火工件時，所產生的物性變化特性。由於未結晶及已結晶之工件在受到第二光束照射時所產生的物性變化特性具有明顯差異，故能藉由即時擷取之物性變化特性，而能即時得知工件是否退火完成。由於能夠在進行退火處理的同時，即時得知工件的狀態，倘若工件經過第一光束的照射後仍未退火完成，則可以調整第一光束的功率等參數，當下就能再次對工件進行退火處理，而不必等到歷經諸多處理之後才進行檢測，所完成的工件皆為結晶良好的工件。因此，能避免因退火失敗而造成的材料、處理藥劑、處理能量以及處理工時的耗損，進而達到節省成本及增加良率之效。
雖然本提案以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案。在不脫離本提案之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本提案之專利保護範圍。關於本提案所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
10、20、30、40．．．系統
11、21、31、41．．．雷射光源
12、22、32、42．．．分光元件
13、23、33、43．．．承載元件
14、24、34、44．．．感測元件
15、25、35、45．．．工件
16、26、36、46．．．截波器
17、27、37、47．．．鎖相放大器
18、28、38、48．．．調整元件
181、182、183、281、282、283、381、382、383、481、482、483．．．反射鏡
19、29、39、49．．．控制元件
100、200、300、400．．．路徑
101、201、301、401．．．第一路徑
102、202、302、402．．．第二路徑
111、211、311、411．．．第一能量調整模組
112、212、312、412．．．第二能量調整模組
113、213．．．集光元件
114、214、314、414．．．第一反射鏡
115、215、315、415．．．第二反射鏡組
116、216．．．第四反射鏡
117、217、317、417．．．第三反射鏡
118、218、318、418．．．第一透鏡
119、219、319、419‧‧‧第二透鏡
120、220、320、420‧‧‧光圈
121、221、321、421‧‧‧偏振片
222‧‧‧穿透反射鏡
316、416‧‧‧第三透鏡
A、B、C‧‧‧區段
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S9’、S10、S11、S12、S13、S14‧‧‧步驟
T1‧‧‧初始透光強度
T2‧‧‧末端透光強度
W‧‧‧功率
第1圖繪示依照本提案之實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之系統之架構圖。
第2圖繪示依照本提案之另一實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之系統之架構圖。
第3圖繪示依照本提案之另一實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之系統之架構圖。
第4圖繪示依照本提案之另一實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之系統之架構圖。
第5A及5B圖繪示依照本提案之實施例之應用雷射光束之退火及即時監控之方法的流程圖。
第6A圖繪示依照本提案之實施例中，第一光束之功率變化對應待退火工件的不同退火位置之相對關係圖。
第6B圖繪示依照本提案之實施例中，待退火工件之物性變化特性對應退火工件的不同退火位置之相對關係圖。
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S9’、S10、S14．．．步驟

Claims (30)

  1. 一種應用雷射光束之退火及即時監控之方法，包括：發射一雷射光束；將該雷射光束進行分光，使該雷射光束分為一第一光束及一第二光束；將該第一光束沿著一第一路徑照射於一待退火工件，以對該待退火工件進行退火；將該第二光束沿著一第二路徑照射於該待退火工件；當該待退火工件完成退火程序，以使該待退火工件轉變為一已退火工件；以及擷取該第二光束照射該待退火工件與該已退火工件時，所產生的一物性變化特性，以判斷是否退火完成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，還包括移動該待退火工件至該第一光束及該第二光束照射之退火位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，還包括匯集該第一路徑及該第二路徑至一集光元件，再將該第一光束及該第二光束照射於該待退火工件之同一位置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，還包括於匯集該第一路徑及該第二路徑至該集光元件之後，將該第一光束及該第二光束穿透一穿透反射鏡再照射至該待退火工件，該第二光束經由該待退火工件與該已退火工件之反射後，又照射至該穿透反射鏡，再經由該穿透反射鏡反射至一感測元件，以擷取該第二光束照射該待退火工件與該已退火工件時，所產生的該物性變化特性。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，還包括於使該雷射光束分為該第一光束及該第二光束之後，調整該第二路徑之光程長度大於該第一路徑之光程長度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，還包括於擷取該第二光束照射該待退火工件與該已退火工件時，所產生之該物性變化特性之後，根據該物性變化特性判斷經該第一光束照射之該待退火工件是否退火完成，倘若該待退火工件尚未退火完成，調整該第一光束之參數，並再將該第一光束沿著該第一路徑照射於該待退火工件以對該待退火工件進行退火。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該物性變化特性係透光率及反射率之其中一者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，於該第一光束對該待退火工件進行退火之前，還包括以下步驟：以該第一光束沿著該第一路徑照射該待退火工件，且從零增大該第一光束之功率；將該第二光束沿著該第二路徑照射於該待退火工件；擷取該第二光束照射該待退火工件時所產生的該物性變化特性；隨著該第一光束之功率之增大，當該物性變化特性出現改變時，記錄此時該第一光束之功率；以及以大於或等於所記錄之該第一光束之功率對該待退火工件進行退火。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，於將該第一光束對該待退火工件進行退火時，還包括調整該待退火工件之位置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該雷射光束為具有一頻率之複數脈衝，將該雷射光束進行分光，使該雷射光束分為具有複數第一脈衝之該第一光束及具有複數第二脈衝之該第二光束。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，於將該雷射光束進行分光之後，調變該第一光束，並處理被該第一光束所調變之該第二光束的光訊號。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，於使該雷射光束分為該第一光束及該第二光束之後，調整該第一光束及該第二光束至該待退火工件之色差、焦距或焦點。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，於將該第一光束及該第二光束照射於該待退火工件之後，調整該第二光束至一感測元件之焦距。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，於將該第一光束及該第二光束照射於該待退火工件之後，調整該第一光束及該第二光束至該感測元件的能量強度。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，於將該第一光束及該第二光束照射於該待退火工件之後，阻隔該第一光束及選擇該第二光束照射至該感測元件。
  16. 一種應用雷射光束之退火及即時監控之系統，包括：一雷射光源，用以發射一雷射光束；一分光元件，係設置於該雷射光束之一路徑上，用以將該雷射光束分成沿一第一路徑行進之一第一光束及沿一第二路徑行進之一第二光束；一承載元件，係設置於該第一路徑上及該第二路徑上，用以承載一待退火工件與一已退火工件，且移動該待退火工件至該第一光束照射之位置；以及一感測元件，係相鄰於該承載元件，用以擷取該第二光束照射該待退火工件與該已退火工件時，所產生的一物性變化特性。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之系統，還包括一控制元件，係與該雷射光源、該承載元件及該感測元件相連，用以控制該雷射光束之發射，控制該第一光束及該第二光束照射至該待退火工件之位置，並根據該感測元件所擷取之該物性變化特性，判斷該待退火工件是否退火完成。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之系統，還包括一集光元件，係設置於該第一路徑及該第二路徑之交會處，以匯集該第一光束及該第二光束照射該待退火工件。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之系統，還包括一穿透反射鏡，係設置於該集光元件及該承載元件之間，經該集光元件匯集之該第一光束及該第二光束係穿透該穿透反射鏡而照射至該待退火工件，該第二光束經由該待退火工件與該已退火工件之反射後，又照射至該穿透反射鏡，再經由該穿透反射鏡反射至該感測元件。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之系統，其中，該感測元件設置於該第一路徑及該第二路徑穿透該待退火元件之位置。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之系統，還包括一調整元件，係設置於該第二路徑上，用以調整該第二路徑之光程長度。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之系統，還包括一截波器，係設置於該第一路徑上，用以調變該第一光束。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之系統，還包括一鎖相放大器，係連接該截波器及該感測元件，該鎖相放大器係用以處理被該第一光束所調變之該第二光束的一光訊號。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之系統，還包括一控制元件，係與該鎖相放大器及設置於該第二路徑上之一調整元件相連，用以根據該第一光束及該第二光束之一比對結果，控制該調整元件調整該第二路徑之光程長度。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之系統，其中，該調整元件係包括複數反射鏡，該些反射鏡之至少一者係可移動的設置於該第二路徑上，以調整該第二路徑之光程長度。
  26. 如申請專利範圍第16項所述之系統，還包括一第一能量調整模組及一第二能量調整模組，係分別設置於該第一路徑上及該第二路徑上，用以分別調整該第一光束照射至該待退火工件之功率及該第二光束照射至該待退火工件之功率。
  27. 如申請專利範圍第16項所述之系統，其中，該物性變化特性係透光率及反射率之其中一者。
  28. 如申請專利範圍第16項所述之系統，其中，該雷射光源所發射出之該雷射光束為具有一頻率之複數脈衝，該分光元件用以該些脈衝分為該第一光束之複數第一脈衝及該第二光束之複數第二脈衝。
  29. 如申請專利範圍第16項所述之系統，還包括一透鏡，係設置於該第一路徑上及該第二路徑上之至少一者，且位於該分光元件及該承載元件之間，用於控制該第一光束及該第二光束之至少一者之色差、焦距或焦點。
  30. 如申請專利範圍第16項所述之系統，還包括：一透鏡，設置於該第二路徑上且位於該承載元件及該感測元件之間，用於控制該第二光束之焦距；一光圈，設置於該承載元件及該感測元件之間，用於調整該第一光束及該第二光束通過的能量強度；以及一偏振片，設置於該承載元件及該感測元件之間，用於阻隔該第一光束及選擇該第二光束通過。
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