TWI582837B - 在脈衝式雷射退火中使用紅外線干涉技術之熔化深度測定 - Google Patents

在脈衝式雷射退火中使用紅外線干涉技術之熔化深度測定 Download PDF

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Description

在脈衝式雷射退火中使用紅外線干涉技術之熔化深度測定
文中所述技術是有關用於在脈衝雷射熔化過程期間進行原位測量的方法和設備。
長久以來，製造半導體積體電路需要多個步驟以對矽晶圓或其他半導體晶圓進行熱處理。晶圓可能需要升溫至600℃或更高溫度以藉由熱而啟動某些製程。此種製程可能包括，但不限於，化學氣相沉積製程、矽化反應、氧化反應或氮化反應、佈植退火技術及摻雜劑活化反應，等等。這些製程中的某些製程可能需要超過1000℃、1200℃或甚至高於1350℃的溫度，上述溫度中的最後一者相對較接近矽的熔點1416℃。
脈衝雷射熔化法(PLM)是研發用來大幅提高製程(例如佈植退火)中的加熱及冷卻速率。PLM能藉著使無定形半導體材料(例如，用於三維記憶體或低溫多晶矽應用的無定形半導體材料)更均勻地局部熔化並再結晶而導致摻雜劑活化作用(dopant activation)提高。
使短脈衝(約20奈秒)的雷射輻射聚焦在晶圓的小區域上。該雷射脈衝的總能量足以將受到照射的區域之表面立即加熱達到一高溫。之後，該淺雷射脈衝所產生小量的熱快速擴散進入該晶圓未受熱的下方部分中，從而大幅提高該受照射之表面區域的冷卻速率。有數種高功率雷射可用每秒數百脈衝的重複頻率(repetition rate)進行脈衝。移動該基板以在該晶圓的表面上製造出雷射的步進式重複圖案(step-and-repeat pattern)，並在鄰近區域中進行該雷射脈衝以對整個晶圓表面進行同樣的熱處理。
如先前技術中所述般，PLM需要測定在特定溫度下的材料再生長速度、監控熔化步驟的開始與過程以及根據能量輸入來計算熔化深度。在過去，通常在樣本的退火側上使用反射率監控技術來監控熔化的開始和熔化過程。
通常在試驗樣本上使用外部分析工具(例如，二次離子質譜儀(SIMS))來計算熔化深度。目前尚未有已知的技術可在PLM期間於進行熔化深度原位分析。因此，需要可在基板的PLM處理期間用來測定熔化深度的方法和設備。
本發明提供用於在退火期間測量基板表面之熔化深度的方法和設備。在一實施例中，用於處理基板的設備可包含熱源、基板支座及干涉儀(interferometer)。該基板支座可具有基板接觸表面、位於該基板接觸表面反面處的背側及形成在該基板支座內的開口。該干涉儀可配置成用於將同調輻射(coherent radiation)導向該背側並穿過該開口。該干涉儀可包 含紅外線輻射發射源、部分反射鏡及輻射感測器。
在另一實施例中，處理基板的方法可包括在熱處理腔室內配置基板，其中該基板包括第一表面和第二表面，使用熱源加熱該第一表面的至少一部分而建立該第一表面的一熔化部分，將紅外線光譜輻射引導至一部分反射鏡處而產生對照輻射(control radiation)和干涉輻射(interference radiation)，將該干涉輻射引導至該第二表面及將該對照輻射引導至對照表面(control surface)，其中從各自的表面反射出至少部分的干涉輻射和對照輻射，以及測量所反射之干涉輻射與所反射之對照輻射之間的干涉作用。
在另一實施例中，處理基板的方法可包括在退火腔室中配置基板，其中該基板包含第一表面和第二表面，使用熱源加熱該基板之第一表面的至少一部分以建立熔化表面，將同調輻射導向該基板的第二表面以產生來自該基板之第二表面的反射對照輻射及來自該熔化表面的反射干涉輻射，及測量該反射之干涉輻射與該反射之對照輻射之間的干涉作用。
2‧‧‧脈衝雷射退火腔室
4‧‧‧熱源
4a、4b‧‧‧熱源
6‧‧‧基板支座
8‧‧‧埠口
8A~8G‧‧‧埠口
10‧‧‧輻射界面偵測器
10A~10G‧‧‧輻射界面偵測器
12‧‧‧同調輻射
14‧‧‧基板
16‧‧‧熱
16a、16b‧‧‧熱
18‧‧‧同調光源
20‧‧‧輻射感測器
22‧‧‧對照輻射
24‧‧‧干涉輻射
25‧‧‧光選擇性阻障層
26‧‧‧熔化表面
28‧‧‧複合輻射
30‧‧‧部分反射鏡
32‧‧‧對照表面
34‧‧‧外殼
40‧‧‧寬譜光源
42‧‧‧寬譜光線
44‧‧‧反射光
46‧‧‧鏡
48‧‧‧光譜儀
50‧‧‧輻射感測器
500‧‧‧方法
502、504、506、508、510‧‧‧步驟
600‧‧‧方法
602、604、606、608‧‧‧步驟
為能詳細瞭解本發明上述特徵，可參照數個實施例更具體地描述以上扼要整理之本發明，且附圖中圖示部分實施例。然而應注意，附圖僅圖示本發明的典型實施例，且因此不應視為本發明範圍之限制，本發明尚容許具有其他等效實施例。
第1圖係根據一實施例圖示具有輻射界面偵測器的 脈衝雷射退火腔室。
第2A和2B圖係根據一實施例圖示可與固定式的輻射界面偵測器併用的基板支座。
第3圖圖示可相對於該等輻射界面偵測器而改變位置的基板支座。
第4圖圖示一種採用間接反射式干涉儀的進一步實施例。
第5圖係一流程圖，其概述根據一實施例之方法。
第6圖係一流程圖，其概述根據另一實施例之方法。
為幫助瞭解，盡可能地使用相同元件符號代表該等圖式中共有的相同元件。在無需特別說明下，即可思及將一實施例中所揭示的元件有利地應用在其他實施例上。
本發明提供用於在雷射處理期間測量基板表面之熔化深度的方法和設備。本文中所述之方法和設備能在脈衝雷射熔化(例如在脈衝雷射退火製程的脈衝雷射熔化步驟)期間進行熔化深度的即時(real time)測量。以下參照附圖進一步詳細描述該等實施例。
第1圖係根據一實施例圖示脈衝雷射退火腔室2。脈衝雷射退火腔室2可具有一或多個熱源4A和4B，例如一或多個雷射。儘管此實施例中僅繪示兩個熱源4A和4B，然而也可使用一或多個可一起或單獨移動或脈衝的熱源4(圖中未示出)、可由多個熱源4組成且可一起或單獨移動或脈衝的熱源陣列，或上述熱源之任意組合。每個熱源4可由單個雷 射或複數個雷射所組成，且該等雷射可聚焦在一或多個點上。該等熱源4A和4B可導向基板支座6。
輻射界面偵測器可設置成面向該基板支座的第二面(second side)。該輻射界面偵測器可為反射式界面偵測器，例如紅外線(IR)干涉儀。該輻射界面偵測器可使用透射性同調輻射來測量基板的熔化深度。透射性同調輻射可選用當輻射與材料界面接觸時能發出訊號的任意一種輻射。所選用的輻射將視欲進行分析的材料而定。可根據輻射通過基板的穿透率來選擇該輻射。對於由矽所組成的基板而言，可使用紅外線輻射。
根據脈衝雷射退火腔室2及輻射界面偵測器10兩者的設計，基板支座6可配置在該等熱源4A和4B下方，且該基板支座6可為活動式或固定式(stationary)。基板支座6可由標準材料所構成，例如鋁。基板支座6可具有一或多個埠口8。該等埠口8可經設計以容納該活動式或固定式的輻射界面偵測器10，而容許來自該輻射界面偵測器10的同調輻射12(例如，紅外線(IR)雷射光束)穿透該基板支座6。再者，該等埠口8可貫穿基板支座6，以容許輻射界面偵測器10可配置在該基板支座6的第二面上。如有需要，該等埠口8可改變大小和形狀，以容許基板支座6保有先前的功能，例如可饋入背側氣體或控制基板14的溫度。基板14可配置在基板支座6上，使該基板的第二面暴露於該一或多個埠口8，以允許在利用來自熱源(例如熱源4A和4B)的熱(例如熱16A和16B)處理基板的期間內測量該熔化深度，其中該熱源4A和 4B可為雷射，且熱16A和16B可為雷射光束。
該等埠口8的其他實施例可以是該基板支座之基板接觸表面中的凹槽，並在該凹槽處將該輻射界面偵測器10配置在基板支座6中。輻射界面偵測器10可為位在該基板支座6內的單一個單元並可穿過該基板支座的第二表面而與電腦或其他處理裝置連接。可從該第二面的不同點處進行干涉測量以測定不同參考點處的熔化情形。本發明中用來偵測熔化表面之位置的偵測技術可類似於以上或以下所述之技術。
第2A和2B圖係根據一實施例圖示可與固定式輻射界面偵測器併用的基板支座。第2A圖圖示根據一實施例的單個固定式輻射界面偵測器設計。配備有基板14的基板支座6可具有埠口8和輻射界面偵測器10。輻射界面偵測器10可固定地指向基板支座6之第二面上的埠口8處。本文中所述的埠口可配置成貫穿該基板支座6的主體並可為任意尺寸或形狀。此外，該埠口可與透鏡搭配使用或不使用透鏡(圖中未示出透鏡)。該輻射界面偵測器10可包含同調光源18和輻射感測器20，例如光二極體。該同調光源18可產生同調輻射12，該同調輻射12能通過基板支座6的埠口8而朝向基板14的第二面。
基板14的第二面作為該輻射界面偵測器10的部份反射鏡，而將同調輻射12分裂成對照輻射22(對照輻射22會被反射回該輻射感測器20)和干涉輻射24。當使用紅外線時，干涉輻射24可通過基板(例如，矽基板、石英基板或藍寶石基板)，該等基板可供選定波長的光線穿透。可熔化該基板14 的第一面或熔化該第一面的一部分而建立熔化表面26。熔化表面26可反射該同調光(例如，來自干涉輻射24的同調光)。隨後該熔化表面26的背側反射該干涉輻射24，而使該干涉輻射24射向輻射感測器20。可沿著與該對照輻射22相同的路徑反射該干涉輻射24而產生複合輻射(combined radiation)28。隨後可利用該複合輻射28的功率和空間形狀(例如，複合輻射28的強度圖案)與基板14的已知厚度來測定該熔化表面26的深度。
該輻射界面偵測器10亦可包含光選擇性阻障層25。該光選擇性阻障層25(例如，帶通濾光片或長波通濾光片)可依據輻射的物理特性，阻止同調輻射通過，同時允許另一個同調輻射自由通過。在一實施例中，光選擇性阻障層25可阻擋同調輻射的波長(例如，正面雷射)，而不影響干涉輻射穿透。
儘管本文中所述之輻射界面偵測器使用該同調輻射的第二面反射作用來產生該對照輻射及該干涉輻射，但能預想到可使用其他實施例(例如，第2B圖中所示及所述的輻射界面偵測器)來產生該干涉圖案。
第2B圖係根據一或多個實施例圖示多個固定式輻射界面偵測器。在此實施例中，配備有基板14的基板支座6可具有複數個埠口8A~8G，且每個埠口具有一輻射界面偵測器10A~10G。儘管在此實施例中繪示該等埠口8A~8G排列成一直列，但能預期到可使用更多或更少的埠口以及更多或更少的輻射界面偵測器。此外，該直線狀的設計並非是此實 施例的限制條件，該等埠口本身可作為總體的一部分而設計成任意總體形式(pattern)和任意總體尺寸或形狀。每個輻射界面偵測器10可具有或不具有光選擇性阻障層25，且每個輻射界面偵測器10可經由各個埠口8而固定面向該基板14的第二面。每個輻射界面偵測器10可包含同調光源18、輻射感測器20、部分反射鏡30及對照表面32。同調光源18能產生同調輻射12，且可經由該部分反射鏡30部分反射該同調輻射12。
該部分反射鏡30可經配置而呈現一角度，例如45度，以產生對照輻射22和干涉輻射24。可使該對照輻射22改變方向而朝向該對照表面32，該對照表面可為高度拋光且實質平坦的反射鏡且配置成與該對照輻射22呈垂直。該對照表面32可配置在與該輻射感測器20相距一段已知距離處。隨後該對照輻射22可反射回該部分反射鏡30，該部分反射鏡能改變該對照輻射22的方向而朝向該輻射感測器20。同時，干涉輻射24能通過基板支座6的埠口8而射向基板14的第二面。可熔化該基板14的第一面以建立熔化表面26。隨後可從該熔化表面26的背側反射該干涉輻射24，而使干涉輻射24射向該輻射感測器20。可沿著與該對照輻射22實質相同的路徑反射該干涉輻射24而產生複合輻射28。複合輻射28可通過該光選擇性阻障層25，該光選擇性阻障層25可選擇性地讓複合輻射28的波長穿透，同時防止其他波長通過。隨後可利用該複合輻射28的功率和空間形狀與基板14的已知厚度來測定該熔化表面26的深度。可由每一個輻射界面偵測器 10同時進行這些測量，以在基板14的熔化表面26處提供多個即時性的熔化深度測量。
第3圖圖示能相對於該輻射界面偵測器而改變位置的基板支座。在此實施例中，該配備有基板14的基板支座6可具有單一個大埠口8及一輻射界面偵測器10。儘管在此實施例中繪示該埠口8呈圓形且大幅地暴露出整個基板，但能預期到可改變該埠口的形狀和尺寸，例如使用方形造形且集中在該基板的特定部位上。再者，在此實施例中可使用一個以上的輻射界面偵測器10，例如使用兩個輻射界面偵測器，並可將其中一個輻射界面偵測器設計成能在進行實際熔化步驟之前，先在基板上的一位置處進行預先測量。在某些實施例中，該埠口可具有一視窗，該視窗填充在該埠口內，並且該視窗可讓所使用的同調光線種類通過，例如石英視窗可用於紅外線同調光。
輻射界面偵測器10可透過埠口8而活動地面向基板14的第二面。或是，輻射界面偵測器10可固定，且基板或基板支座可移動。在此實施例中，輻射界面偵測器10跟隨著熱源4，從而在進行熔化步驟時，允許輻射界面偵測器10測定由熱源4所造成的熔化深度。每個輻射界面偵測器10可包含同調光源18、輻射感測器20、部分反射鏡30及對照表面32。同調光源18、輻射感測器20、部分反射鏡30及對照表面32可配置在外殼34中，且該外殼是可活動的。外殼34可與熱源4一起移動。再者，熱源4可為活動式或固定式。同調光源18可產生同調輻射12，並且該部分反射鏡30可部分地反 射該同調輻射12。
部分反射鏡30可經配置而呈一角度，例如45度，藉以產生對照輻射22和干涉輻射24。可改變對照輻射22的方向而射向對照表面32，對照表面32可為高度拋光的反射鏡且配置成與該對照輻射22呈垂直。隨後對照輻射22可反射回該部分反射鏡30，該部分反射鏡能改變對照輻射22的方向而射向輻射感測器20。同時，干涉輻射24可通過基板支座6的埠口8而射向基板14的第二面。埠口8可為一孔，或該埠口8可具有可讓IR光線穿透的透鏡(圖中未示出)。該透鏡可支援基板支座6及諸如透過該基板支座6而提供冷卻、氣流或真空等功能。可熔化基板14的第一面而建立熔化表面26。隨後可從熔化表面26的背側將干涉輻射24反射回該輻射感測器20。可沿著與該對照輻射22相同的路徑反射該干涉輻射24而產生複合輻射28。隨後可利用該複合輻射28的功率和空間形狀配合該基板14的已知厚度來測定熔化表面26的深度。在進一步實施例中，透鏡可將同調光聚焦在該熔化表面26。
第4圖圖示使用間接反射式干涉儀的進一步實施例。如上述，在此實施例中，配置有基板14的基板支座6可具有單一個大埠口8及輻射界面偵測器10。儘管在此實施例中繪示該埠口8呈圓形且大幅地暴露出整個基板，但能預期到，可改變該埠口的形狀和尺寸，例如該埠口可使用方形造形且集中在該基板的一特定部位上。再者，在此實施例中可使用一個以上的輻射界面偵測器10，例如使用兩個輻射界面 偵測器，並可將其中一個輻射界面偵測器設計成用於在進行實際熔化步驟之前，先在基板上的一位置處進行預先測量。在一實施例中，該埠口可具有視窗，該視窗填充在該埠口內，並且該視窗可讓所使用的光線種類通過或讓所使用之光線種類的特定波長通過。
輻射界面偵測器10可包含廣譜光源40，例如白光源或LED光源。廣譜光源40可產生廣譜光線42。在某些實施例中，廣譜光線42為已知光譜。在進一步實施例中，該廣譜光源是一種能將使用期間內所產生之光線光譜保持在介於個別使用實例之間或維持兩者的範圍。在某些實施例中，在引導廣譜光線42射向基板14的表面之前，先引導廣譜光線42射向第二光譜儀(圖中未示出)。在廣譜光線42通過基板的表面或通過一或多個埠口8之前，可使用第二光譜儀測定該廣譜光線42的光譜。可以一角度(例如，15度)引導該廣譜光線42射向基板14。隨後該基板14可過濾該廣譜光線42。基板14可根據該基板的性質過濾波長，例如該基板對於不同波長而言可為透明或不透明。
隨後穿過基板14的廣譜光線42可被該熔化表面26反射而成為反射光44。可使用鏡46改變反射光44的方向而使反射光44通過光選擇性阻障層25，光選擇性阻障層25能選擇性地允與反射光44的波長通過，同時防止其他波長通過。再者，光選擇性阻障層25可選擇性地允許該反射光44的一特定波長通過，同時防止其他波長通過。隨後可引導反射光44射向光譜儀48。光譜儀48測量從熔化表面26所返回 之反射光44的光譜。同時該光譜儀可改變反射光44的方向而使反射光44射向一或多個輻射感測器50，例如光二極體陣列。該一或多個輻射感測器50可偵測從熔化表面26所返回之光線光譜相關的參數，且該等參數類似於該輻射感測器20所偵測的參數。
在進一步實施例中，可將光選擇性阻障層25配置成埠口8的選用性視窗。如此，同一個光線選擇性阻障層25可用於一個以上的廣譜光源40。在使用第二光譜儀的實施例中，可使用部分反射鏡分裂該廣譜光線42，並引導一部分的廣譜光線射向該第二光譜儀。進一步實施例可在將該廣譜光線42引導至基板14的路徑中設有該第二光譜儀。
第5圖為流程圖，該流程圖係根據一實施例概要整理出使用輻射界面偵測器測量熔化深度的方法。輻射界面偵測器是一種光學裝置，其利用干涉效應來測定對照樣本與測試樣本間之變化，在此實例中，則是測量到該對照輻射反射點之距離與到該干涉輻射反射點之距離兩者間的差異。測量干涉作用通常是以使用同調輻射(例如，IR雷射光束)作為開始，且利用輻射分裂器(例如，部分反射鏡)將該同調輻射分裂成對照輻射和干涉輻射。該干涉輻射會受到某些外來因素的影響(例如，相較於對照輻射而言，路徑長度發生改變或透明介質的折射係數改變)並與另一個輻射分裂器(可為相同的部分反射鏡)上的輻射再次合併。此處討論內容經過簡化以作為解說之用並且未考慮到其他與光透射作用相關的已知因子， 例如內部吸收度或反射過程中的損失。
方法500可包括在熱處理腔室(例如，退火腔室)中配置基板，如步驟502所示。該退火腔室中的基板支座可針對該製程做特別設計，而允許同調輻射穿透該基板支座。本文中所述的方法適用於任何可使用雷射熔化基板之第一面的處理腔室。特定實施例可用於脈衝雷射退火腔室中，例如可用於發明名稱為「新穎熱處理設備(Novel Thermal Processing Apparatus)」之美國專利申請案第13/194,552號中所述的退火腔室，且該申請案以引用方式併入本案。
方法500可進一步包括使用熱源加熱該基板之第一表面的至少一部分以建立熔化表面，如步驟504所示。作為該脈衝雷射退火製程的一部分，可使一或多個熱源面向該基板的第一表面，而可使用該等熱源熔化該第一表面。在脈衝雷射退火期間，通常無法在任何特定時間內熔化整個第一表面。可分別使該同調輻射均勻化(homogenized)並通過一孔口(aperture)以提供平均的強度分佈及從分別移除該同調輻射中去除條紋區(fringe area)。根據此實施例，該輻射界面偵測器可於進行熔化時，在來自該熱源的熱度下偵測該熔化深度。
該方法500可進一步包括將紅外線光譜輻射引導至一部分反射鏡，藉以產生對照輻射和干涉輻射，如步驟506所示。當該同調輻射射在該部分反射表面上時，一部分的同調輻射會被反射而射向該對照表面。該同調輻射的其餘部分繼續通過該部分反射鏡而產生該干涉輻射。在該同調輻射接觸該部分反射鏡之前，可先使該同調輻射均勻化或 通過一孔口以產生更均勻一致的同調輻射。
方法500可進一步包括將該干涉輻射引導至該基板的第二表面及將該對照輻射引導至該對照表面，其中該第二表面及該對照表面各自反射至少部分的輻射，如步驟508所示。該對照表面可具有高度拋光的反射性表面，以反射大部份所接收到的輻射。進一步實施例可包含一對照表面，該對照表面能將所接收到的輻射反射出一已知部分或一實測比例的輻射。可經由該部分反射鏡引導從該對照表面所反射出的對照輻射回到該輻射感測器處。可將該干涉輻射引導至該基板的第二表面。
當熱源造成基板表面熔化時，該基板中之熔化表面與下方未熔化部分之間的界面會向下移動。在一設定時間內的深度變化可能小於一微米。然而，熔化表面與未熔化基板之間的界面會產生對於該干涉輻射具有類似鏡面效果的表面(mirror-like surface)。由於該界面會隨著熔化表面增加而移動時，故可利用該界面與已知的對照距離進行比較，藉以測定總體熔化深度。
方法500可進一步包括測量該反射干涉輻射與該反射對照輻射之間的干涉作用(interference)，如步驟501所示。該對照輻射與該干涉輻射被反射而回到該輻射感測器處，該輻射感測器可用來偵測該干涉輻射與該對照輻射之功率和空間形狀的變化。
在不受理論束縛的情況下，當兩種波疊加時，該輸出波是取決該兩種輸入波之間的相位而定。若兩個具有相同 波長(即，相同頻率)的輻射從兩個不同的點朝向相同目的地前進時，行經不同的路徑將會具有光學路徑長度上的差異。光學路徑上的差異即是光程差(OPD)。可由干涉條紋看出行經距離上的變化。干涉條紋的強度取決於該等混合波之間的相位而定。由於該複合輻射將會根據該等混合波的相位來產生干涉條紋，因此該干涉條紋的週期性可用來精確計算出距離該鏡狀界面表面的距離。隨後，可藉由電腦程式處理該輻射感測器所收集到有關該複合輻射的數據，以提供熔化深度的精確即時測量。
第6圖係一流程圖，該流程圖概要說明根據另一實施例之方法。方法600可包括在退火腔室內配置基板，如步驟602所示。該退火腔室可為任何種類的退火腔室，該退火腔室能使基板的一部分進行退火，但使基板的另一部分相對不受影響。基板支座與該退火腔室可與以上參照第5圖所述的基板支座和退火腔室屬於大致相同類型。
方法600可進一步包括使用熱源加熱該基板之第一表面的至少一部分以建立熔化表面，如步驟604所示。如參照第5圖所述般，該熔化表面會產生一折射性表面，該折射性表面可用來測定總體熔化深度。
該方法600可進一步包括將透射性同調輻射引導至該基板的第二表面以產生來自該第二表面的反射對照輻射和來自該熔融表面的反射干涉輻射，如步驟606所示。在此實施例中，該部分反射鏡可為該基板的背側表面。該基板的背側表面可用來將該對照輻射反射回該輻射感測器處，以達到 根據干涉作用進行測量的目的。此實施例不限於特定的埠口尺寸或形狀，且此實施例可與活動式或固定式的輻射界面偵測器或基板支座併用。介於該熔化表面與未熔化基板之間的界面將會反射該干涉輻射，而使該干涉輻射與該對照輻射再次組合並回到該輻射感測器處。隨後，可利用所產生的干涉條紋或其他干涉度量值(例如，該輻射回到該輻射來源所花費的時間測量值)來測定熔化深度。例如，可根據該基板的已知厚度、距離該基板背側表面的已知距離及來自該複合輻射的干涉條紋而測定出熔化深度。
方法600可進一步包括測量該反射干涉輻射與該反射對照輻射之間的干涉作用，如步驟608所示。該對照輻射與該干涉輻射反射回該輻射感測器處，並可如參照第5圖所述般，利用該輻射感測器偵測該干涉輻射與該對照輻射之功率和空間形狀上的變化。
務必注意，亦可利用時間性的機制(time-based mechanism)來達成該熔化表面的測量。不論時間性的技術是與干涉性技術(interference based technique)分開使用或與干涉性技術合併使用，亦可使用同調輻射來進行時間性的技術。該穿透性同調輻射可被該熔化表面反射而回到輻射感測器處。該輻射從該輻射來源行進至該熔化表面所耗費的時間以及該輻射從該輻射來源行進至該輻射感測器所耗費的時間可用來計算該輻射所行走的距離。藉著改變該輻射在到達輻射感測器之前所行進長度可提高測量的精確度，從而降低測量誤差的影響。
本發明提供用於在雷射處理期間測量基板表面之熔化深度的方法和設備。所述方法和設備能用於在脈衝雷射熔化過程中(例如在脈衝雷射退火製程的脈衝雷射熔化過程中)即時測量熔化深度。在一實施例中，測定熔化深度的方法可包括在退火腔室中配置一基板，使用一或多個熱源加熱該基板之第一表面的至少一部分，將同調輻射導至一部分反射鏡，產生對照輻射和干涉輻射，將該干涉輻射引導至該第二表面及將該對照輻射引導至一對照表面，以及測量該反射的干涉輻射與該反射的對照輻射之間的干涉作用。該部分反射鏡可為獨立的部分鏡面或來自該基板之第二面的反射作用。用於測量熔化深度的設備可包括具有如上述一或多個輻射界面偵測器的脈衝雷射退火腔室。該等輻射界面偵測器可產生干涉條紋圖案，該干涉條紋圖案可用於測定精確的熔化深度(例如該熱源在基板表面中所產生的熔化深度)。本文中所述之方法和設備提供一種用於在脈衝雷射退火期間即時測量熔化深度的手段，從而允許在熔化期間調整參數，並防止耗損或損傷基板，以及在原位上精確地控制無法預先測量(previously non-measurable)的參數。
儘管上述內容舉出本發明的數個實施例，但在不偏離本發明基本範圍下，可做出本發明的其他和進一步實施例。
2‧‧‧脈衝雷射退火腔室
4a、4b‧‧‧熱源
6‧‧‧基板支座
8‧‧‧埠口
10‧‧‧輻射界面偵測器
12‧‧‧同調輻射
14‧‧‧基板
16a、16b‧‧‧熱

Claims (20)

  1. 一種用於處理一基板的設備，包括：一熱源；一基板支座，該基板支座具有面向該熱源的一基板接觸表面、位於該基板接觸表面反面處的一背側與形成在該基板支座內的一或多個開口；及一或多個干涉儀，且該一或多個干涉儀係配置成用於將同調輻射導向該背側並穿過該一或多個開口，其中該等干涉儀包括：一紅外線輻射發射源；一部分反射鏡；及一輻射感測器。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該一或多個開口中之至少一開口包含一透鏡。
  3. 如請求項2所述之設備，其中紅外線可穿透該透鏡。
  4. 如請求項1所述之設備，其中相對於該熱源而固定該紅外線輻射發射源。
  5. 如請求項1所述之設備，其中該紅外線輻射發射源是一同調來源。
  6. 如請求項1所述之設備，進一步包括複數個開口，其中該一或多個干涉儀中之至少一個干涉儀配置在該複數個開口的每個開口處。
  7. 如請求項1所述之設備，其中該基板支座包含一開口，且該開口內形成有一視窗。
  8. 如請求項1所述之設備，其中該熱源是一雷射。
  9. 如請求項1所述之設備，其中該熱源是固定的。
  10. 一種處理一基板的方法，包括以下步驟：在一熱處理腔室中配置該基板，其中該基板包含一第一表面和一第二表面；使用一熱源加熱該第一表面的至少一部分以建立該第一表面的一熔化部分；將紅外線光譜輻射引導至一部分反射鏡處，以產生對照輻射和干涉輻射；將該干涉輻射引導至該第二表面，並將該對照輻射引導至一對照表面，其中從該各自的表面至少部分地反射出該干涉輻射及該對照輻射；及測量所反射的干涉輻射與所反射的對照輻射之間的干涉作用。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該反射干涉輻射及該反射對照輻射是同時在該第二表面上之一個以上的點處測量而得。
  12. 如請求項10所述之方法，其中該對照表面是一鏡狀表面。
  13. 如請求項10所述之方法，進一步包括複數個輻射感測器，且該複數個輻射感測器中的每一個輻射感測器對應於複數個紅外線光譜輻射源之其中一者。
  14. 如請求項10所述之方法，進一步包括使同調輻射分裂成該對照輻射及該干涉輻射。
  15. 如請求項10所述之方法，其中該熱源是一同調輻射源。
  16. 一種處理一基板的方法，包括以下步驟：在一熱處理腔室中配置該基板，其中該基板包含一第一表面和一第二表面；使用一熱源加熱該基板之該第一表面的至少一部分以在該基板上建立一熔化表面；將同調輻射引導至該基板的該第二表面，藉以產生來自該基板之該第二表面的反射對照輻射及來自該熔化表面的反射干涉輻射；及測量該反射干涉輻射與該反射對照輻射之間的干涉作 用。
  17. 如請求項16所述之方法，進一步包括沿著該基板之該第二表面以實質上與該熱源相似的模式移動該同調輻射。
  18. 如請求項16所述之方法，其中該同調輻射與該熱源同時啟動。
  19. 如請求項16所述之方法，其中該熔化表面具有一鏡狀表面，且該鏡狀表面係形成在該基板與該熔化表面之間的界面處。
  20. 如請求項16所述之方法，其中該熱源是一同調輻射源。
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