TWI634960B - 用於處理雷射的設備 - Google Patents
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Abstract
一種用於處理雷射的設備，包含：操作脈衝產生部件，其經設置以產生用於在輻照雷射的操作狀態中振盪雷射的操作脈衝；備用脈衝產生部件，其經設置以產生用於在尚未輻照雷射的備用狀態中振盪雷射的備用脈衝；切換部件，其經設置以選擇操作脈衝和備用脈衝中的一者以將選定脈衝提供到雷射輻照器；和相對移動模組驅動部件，其經設置以控制切換部件使得當未檢測到平台或雷射輻照器的移動時將備用脈衝提供到雷射輻照器，且當檢測到平台或雷射輻照器的移動時將操作脈衝提供到雷射輻照器。
Description
本發明是有關於一種用於處理雷射的設備，且特別是有關於一種用於驅動雷射輻照器以用於將雷射輻照到基底上的雷射處理設備。
當在薄膜沉積在大型基底上之後執行退火時，難以確保在基底上的均勻性。因此，正建議各種替代方案，其中的一者為使用雷射的退火方法。
圖1為用於解釋根據現有技術的雷射熱處理設備的示意圖。參看圖1，將石英窗20安置在反應室10的頂表面中，且將雷射輻照器40安置在石英窗20上方。從雷射輻照器40輸出的雷射41穿過石英窗20且輻照到基底W(例如，反應室10中之晶片)上。
圖2(a)及圖2(b)為用於解釋在圖1中使用的雷射41或雷射光束的視圖，圖2(a)為當從上方檢視時的基底的視圖，且圖2(b)為基底的透視圖。參看圖2(a)及圖2(b)，在雷射垂直於基底或相對於基底稍微傾斜的狀態中，雷射41按簾幕形狀線性輻照。基底W在垂直於雷射41的表面或相對於雷射41的表面稍微傾斜的方向上水準移動，以允許雷射41輻照到基底W的整個表面上。
圖3(a)及圖3(b)為在內部模式和外部模式中操作的雷射輻照
器的視圖。即使雷射輻照器未輻照雷射，仍必須將雷射輻照器維持在為備用狀態的預熱狀態中。這是因為僅當在輻照雷射之前將雷射輻照器維持在預熱備用狀態中時，雷射輻照器才會輻照具有均勻能量分佈的穩定雷射。
即使雷射並未實際上輻照到外面，雷射振盪仍在雷射輻照器中持續發生，以便維持雷射輻照器的預熱備用狀態。為此，當將雷射輻照器維持在備用狀態中時，其在如圖3(a)中所說明的內部模式中操作，以自身產生具有方波波形的脈衝(內部脈衝)，且接著通過使用內部脈衝產生振盪脈衝，由此在備用狀態中振盪雷射。
在備用狀態中，當必須實際上執行雷射發射時，從外部裝置提供用以振盪雷射發射的脈衝(外部脈衝)。此處，雷射發射表示雷射經振盪且輻照的時刻。例如，可針對振盪脈衝的每一上升時刻執行雷射發射。因此，振盪脈衝的週期減小得越多，那麼雷射發射的週期減小得越多。相反地，振盪脈衝的週期增加得越多，那麼雷射發射的週期增加得越多。
類似地，當必須實際上輻照雷射時，雷射輻照器的模式被轉換成外部模式以從外面接收外部脈衝(通過外部脈衝來確定雷射發射的週期)以產生振盪脈衝。然而，當將外部模式轉換成內部模式以從外部裝置接收外部脈衝(由此將接收的外部脈衝用作振盪脈衝)時，歸因於突然的模式轉換，可產生振盪脈衝的不穩定波形，且因此輻照的雷射發射可損失能量。同樣，在內部模式轉換成外部模式時，發生外部脈衝的輸入延遲，且因此雷射未輻照到基底的所要的位置上。
(專利檔1)韓國專利公開案第10-2011-0070265號
本揭露內容提供一種用於當轉換雷射振盪模式時防止雷射在品質上惡化的雷射處理設備。本揭露內容還提供一種用於當轉換雷射振盪模式時防止振盪脈衝受到延遲的雷射處理設備。本揭露內容還提供用於使雷射輻照器僅在外部模式中操作的單元。
根據示範性實施例，一種用於處理雷射的設備包含：操作脈衝產生部件，其經設置以產生用於在輻照雷射的操作狀態中振盪雷射的操作脈衝；備用脈衝產生部件，其經設置以產生用於在尚未輻照雷射的備用狀態中振盪雷射的備用脈衝；切換部件，其經設置以選擇操作脈衝和備用脈衝中的一者以將選定脈衝提供到雷射輻照器；和相對移動模組驅動部件，其經設置以控制切換部件使得當未檢測到平台或雷射輻照器的移動時將備用脈衝提供到雷射輻照器，且當檢測到平台或雷射輻照器的移動時將操作脈衝提供到雷射輻照器。
設備可進一步包含相對移動檢測部件，其經設置以在檢測到平台或雷射輻照器的移動的區段的範圍中輸出檢測信號，以將輸出的檢測信號提供到操作脈衝產生部件，其中操作脈衝產生部件可接收檢測信號以產生具有方波波形的操作脈衝。
相對移動檢測部件可在檢測到平台或雷射輻照器的移動的區段的範圍中輸出檢測信號，以將輸出的檢測信號提供到該相對移動模組驅動部件，且相對移動模組驅動部件根據檢測信號的輸入週期計算平台或雷射的移動速度和位置。
相對移動檢測部件可包括平台移動檢測部件，其經設置以在檢測到平台或雷射輻照器的移動的區段的範圍中輸出檢測信號，以將輸出的檢測信號提供到操作脈衝產生部件，其中平台移動檢測部件可包含：平台刻度，其中刻度標記於面向平台的一側的位置上；和編碼器，其安置於平台的所述側上以每當檢測到平台刻度的刻度(製作或分度)時都輸出檢測信號。
檢測信號可包含交流波。
可僅在確定雷射振盪的週期的脈衝是從外面輸入的外部模式中驅動雷射輻照器。
操作脈衝和備用脈衝中的每一者可具有方波波形。
操作脈衝可具有比備用脈衝的峰值電壓低的峰值電壓。
操作脈衝可具有比備用脈衝的週期短的週期。
操作脈衝可具有比備用脈衝的上升時間短的上升時間。
10‧‧‧反應室
20‧‧‧石英窗
40‧‧‧雷射輻照器
41‧‧‧雷射
100‧‧‧雷射輻照器
200‧‧‧備用脈衝產生部件
300‧‧‧操作脈衝產生部件
400‧‧‧切換部件
500‧‧‧編碼器
600‧‧‧平台刻度
700‧‧‧平台驅動部件
800‧‧‧馬達
900‧‧‧平台移動檢測部件
W‧‧‧基底
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下：圖1為用於解釋根據現有技術的雷射熱處理設備的示意圖。
圖2(a)及圖2(b)為用於解釋圖1的雷射的視圖。
圖3(a)或圖3(b)為說明雷射輻照器在內部模式或外部模式中操作的狀態的視圖。
圖4為根據示範性實施例的雷射處理設備的框圖。
圖5(a)及圖5(b)為根據示範性實施例的平台刻度和編碼器的視圖。
圖6(a)及圖6(b)為說明現有振盪脈衝和根據示範性實施例的振盪脈衝的波形的視圖。
下文，將參看隨附圖式來詳細地描述具體實施例。然而，本揭露內容可以不同形式體現，且不應被解釋為限於本文所闡明的實施例。相反地，提供這些實施例以使得本揭露內容將透徹且完整，並且將向所屬領域的技術人員充分傳達本揭露內容的範圍。相似參考數位貫穿全文指相似元件。
圖4為根據示範性實施例的雷射處理設備的框圖。
下文，雖然舉例說明了基底支撐於基底平台上且雷射輻照到基底上以處理基底的雷射處理設備，但應用於雷射處理設備的雷射輻照方法可應用於能夠利用雷射輻照方法的所有各種設備。例如，雷射輻照方法可應用於基底處理設備、雷射退火設備和雷射熱處理設備是顯而易見的。
雷射輻照器100為用於振盪且輸出雷射的裝置。從雷射輻照器100振盪且輸出的雷射可從反射鏡(未繪示)反射且朝向腔室中的基底的表面輻照。雷射輻照器100可為用於產生雷射的熟知裝置。此處，可採用各種類型的雷射，例如，KrF準分子雷射、ArF準分子雷射(取決於雷射光束的波長)。例如，氣體雷射(例如，Ar雷射、Kr雷射、準分子雷射等等)、使用將Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、
Ta中的一或多者添加到單晶YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4或多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4作為摻雜劑的媒介的雷射和玻璃雷射、紅寶石雷射、翠綠寶石雷射、Ti：藍寶石雷射、銅蒸氣雷射和金蒸氣雷射中的一或多者可用作雷射輻照器100的源。
雷射輻照器100可在內部模式或外部模式中操作。當雷射輻照器100在內部模式中操作時，雷射輻照器100自身產生方形脈衝，不從外面接收脈衝，以將產生的方形脈衝用作振盪脈衝，由此在預熱備用狀態中受到激發。在預熱備用狀態中，實際上不輻照雷射，但將雷射輻照器100的內部維持在雷射振盪氣氛中。當在實際上輻照雷射前必須將雷射輻照器100維持在預熱備用狀態中且接著雷射輻照器100輻照雷射時，可輻照具有良好品質的雷射。
當雷射輻照器100在外部模式中操作時，雷射輻照器100從外面接收具有方波波形的操作脈衝，以將接收的操作脈衝用作振盪脈衝，由此根據振盪脈衝的週期輻照雷射發射。此處，雷射發射表示雷射振盪且經輻照的時刻。例如，可在振盪脈衝的每一上升時刻產生雷射發射。因此，振盪脈衝的週期減小得越多，那麼雷射發射的週期減小得越多。相反地，振盪脈衝的週期增加得越多，那麼雷射發射的週期增加得越多。
根據現有技術，雷射輻照器自身產生脈衝且在內部模式中維持在備用狀態中，且在為了製程而輻照雷射之時，雷射輻照器將其模式改變成外部模式，以從外面接收操作脈衝，由此將接收的操作脈衝用作振盪脈衝。然而，在此情況下，由於當轉換模式時，雷射輻照器
從外面接收操作脈衝，因此雷射輻照器對輻照的雷射的品質具有不良影響。
為了解決所述限制，在示範性實施例中，在雷射輻照器之外切換備用脈衝與操作脈衝以在始終將雷射輻照器100維持在外部模式中的狀態中將切換的脈衝提供到光源內的雷射處理設備。
下文，在示範性實施例中，當雷射經振盪的雷射輻照器和用於支撐基底的平台中的至少一者移動時，即，當發生雷射輻照器與平台之間的相對移動時，可將操作脈衝提供到雷射輻照器內。相對移動模組驅動部件可包含用於驅動平台的平台驅動部件700，和用於驅動雷射輻照器的雷射輻照器驅動部件(未繪示)。同樣，相對移動檢測部件可檢測平台和雷射輻照器中的至少一者的移動以輸出檢測信號。相對移動檢測部件可包含用於檢測平台的移動的平台移動檢測部件900和用於檢測雷射輻照器的移動的雷射輻照器移動檢測部件(未繪示)。
下文，將示範性地描述相對移動檢測部件檢測平台的移動的情況。因此，在以下實施例中，例如，當平台移動時，相對移動模組驅動部件將被描述為圖4的平台驅動部件700，且相對移動檢測部件將被描述為圖4的平台移動檢測部件900。
然而，當雷射輻照器移動時，其可被類似地應用，且例如，可將相對移動模組驅動部件實現為雷射輻照器驅動部件(未繪示)，且可將相對移動檢測部件實現為雷射移動檢測部件(未繪示)。
在平台移動的實施例中的雷射處理設備包含操作脈衝產生部件300、備用脈衝產生部件200、切換部件400、平台移動檢測部件
900和平台驅動部件700。
備用脈衝產生部件200可產生用於在輻照雷射前振盪在備用狀態中的雷射的備用脈衝。由於雷射輻照器100的擋板(未繪示)在閉合狀態中，因此未將雷射輻照到外面，然而，在雷射輻照器100中需要具有用於激發雷射的足夠週期的脈衝。因此，備用脈衝產生部件200產生備用脈衝以將備用脈衝提供到切換部件400。備用脈衝具有方波波形，例如，550Hz/5V方波的形式。當備用脈衝具有大致550Hz的頻率時，雷射受到擋板阻擋且不輻照到外面。然而，雷射按1/550Hz=1818μs的週期在雷射輻照器100中振盪。由於雷射輻照器100的內部僅須在擋板閉合的備用狀態中維持在氣體激發態中，因此備用脈衝的週期減小。
操作脈衝產生部件300產生操作脈衝，所述操作脈衝用以允許雷射在雷射經輻照的操作狀態中振盪以將產生的操作脈衝提供到切換部件400。可將操作脈衝用作確定當將雷射輻照到基底上時執行的雷射發射的週期的振盪脈衝。雷射處理設備經設計以每當脈衝上升時都振盪雷射發射時，脈衝的週期越快，那麼雷射發射的週期越快。
同樣，操作脈衝可具有峰值電壓比備用脈衝的峰值電壓低、週期比備用脈衝的週期短且上升時間比備用脈衝的上升時間短的方波波形。由於操作脈衝的峰值電壓、週期和上升時間經設計以小於備用脈衝的峰值電壓、週期和上升時間，因此當雷射輻照器100的雷射輻照到基底上時，在備用狀態中的雷射輻照器100的氣氛可轉換成雷射操作模式。
同樣，操作脈衝產生部件300可從平台移動檢測部件900接
收檢測信號以通過使用接收的檢測信號產生具有方波波形的操作脈衝。檢測信號可具有交流(alternating-current；AC)波形，例如，正弦波或餘弦波。此處，操作脈衝產生部件300可從平台移動檢測部件900接收例如正弦波或餘弦波的AC波，以通過使用接收的AC波來產生具有方波波形的操作脈衝。由於在未檢測到平台移動的情況下平台移動檢測部件900不輸出任何信號，因此在平台不移動的備用狀態中不會產生檢測信號。因此，在備用狀態中，操作脈衝產生部件300不接收AC波，且因此操作脈衝產生部件300不會產生操作脈衝。另一方面，當檢測到平台移動時，平台移動檢測部件900可輸出具有AC波形的檢測信號，且操作脈衝產生部件300可接收AC波以將AC波轉換成具有方波波形的操作脈衝，由此輸出經轉換的操作脈衝。
平台移動檢測部件900可在檢測到平台移動的區段的範圍中輸出檢測信號，以將檢測信號提供到操作脈衝產生部件300和平台驅動部件700。檢測信號可具有AC波形，例如，正弦波或餘弦波。如圖5(a)及圖5(b)中所說明，平台移動檢測部件900包含：平台刻度600，其中刻度標記於面向平台的側的位置上；和編碼器500，其安置於平台的所述側上以每當檢測到平台刻度600的刻度時都輸出AC波。
平台刻度600由玻璃材料形成，且在其上標記用於指示長度的刻度。安置於平台上的至少一個編碼器500可每當平台移動時讀取面向其的平台刻度600的刻度，且每當讀取刻度時產生檢測信號以將檢測信號提供到操作脈衝產生部件300和平台驅動部件700。每當編碼器500通過平台的移動讀取平台刻度600的刻度時，編碼器500都
可輸出例如正弦波或餘弦波的AC波。因此，如果從平台移動檢測部件900輸出AC波，那麼可理解平台移動。
切換部件400可選擇從操作脈衝產生部件300輸出的操作脈衝和從備用脈衝產生部件200產生的備用脈衝中的任一者，以將選定的一個脈衝提供到雷射輻照器100。此處，雷射輻照器100可僅在從外面輸入確定雷射振盪的週期的脈衝的外部模式中被驅動。因此，由於由切換部件400選擇的操作脈衝或備用脈衝經輸入到雷射輻照器100內且用作用於振盪雷射的振盪脈衝，因此其可影響雷射振盪的週期。
平台驅動部件700可確定是否將操作脈衝或備用脈衝提供到雷射輻照器100以控制切換部件400。即，平台驅動部件700可控制切換部件400，使得當未檢測到平台的移動時，將備用脈衝提供到雷射輻照器內，且當檢測到平台的移動時，將操作脈衝提供到雷射輻照器內。當從平台移動檢測部件900輸入AC波時，平台驅動部件700確定平台移動，且雷射輻照過程開始，以控制從操作脈衝產生部件300產生的操作脈衝，使得在雷射輻照器100中切換操作脈衝。另一方面，當無包含AC波的信號被從平台移動檢測部件900輸入時，平台驅動部件700確定平台不移動以控制從備用脈衝產生部件200產生的備用脈衝，使得在雷射輻照器100中切換備用脈衝以允許將雷射輻照器100維持在備用狀態中。
為了參考，平台驅動部件700可根據為從平台移動檢測部件900輸入的檢測信號的AC波計算平台的移動速度和位置中的至少一者。例如，當平台通過使用馬達800移動時，平台驅動部件700可讀
取平台刻度600的刻度以計算平台的位置，由此按需要在一段距離中移動平台。例如，如在圖5(a)中所說明，當希望允許安置在讀取為‘0’單位刻度的位置上的平台在平台刻度600的長度方向(+Y方向)上移動到‘10’單位刻度的位置時，平台驅動部件700移動平台，直到輸入十個檢測信號為止。此處，當在平台移動時平台驅動部件700從平台移動檢測部件900接收到十個檢測信號時，平台驅動部件700停止平台的移動。因此，如圖5(b)中所說明，平台110移動到‘10’單位刻度的位置。此處，上述‘單位刻度’表示標記於平台刻度600上的刻度單位，且例如μm、mm、cm等等的各種單位可為單位刻度。
如以上所描述，當雷射輻照器100在經維持在外部模式中時從外面接收到用以振盪雷射的脈衝時，可提供單獨的雷射處理設備以根據雷射的狀態選擇性地輸入備用脈衝或操作脈衝。
因此，由於不管是備用狀態還是操作狀態都在外部模式中連續地將脈衝輸入到雷射輻照器100內，因此在不改變模式的情況下，可使雷射輻照器100在噪音和延遲方面最小化。
為了參考，圖6(a)為說明振盪脈衝的曲線圖，所述振盪脈衝經轉換成外部模式以從外面接收操作脈衝，由此在於現有雷射輻照器100中在內部模式中操作時振盪雷射以自身產生備用脈衝，由此維持在備用狀態中。使脈衝在上升時間上延遲且不平滑地上升。然而，根據示範性實施例，雷射輻照器100在外部模式中操作，且可從外面選擇性輸入備用脈衝和操作脈衝以改進如圖6(b)中所說明的振盪脈衝。即，可使脈衝的上升時間減小且平滑地上升。
根據示範性實施例，當雷射輻照器在外部模式中操作時，備
用狀態和操作狀態中的脈衝可經轉換和提供以防止振盪脈衝延遲。同樣，根據示範性實施例，可改進關於振盪脈衝的延遲和雜訊以執行優越的雷射輻照。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
Claims (9)
- 一種用於處理雷射的設備，包括：操作脈衝產生部件，其經設置以產生用於在輻照所述雷射的操作狀態中振盪所述雷射的操作脈衝；備用脈衝產生部件，其經設置以產生用於在尚未輻照所述雷射的備用狀態中振盪所述雷射的備用脈衝；切換部件，其經設置以選擇所述操作脈衝和所述備用脈衝中的一者以將選定的所述脈衝提供到雷射輻照器；相對移動模組驅動部件，其經設置以控制所述切換部件使得當未檢測到平台或所述雷射輻照器的移動時，將所述備用脈衝提供到所述雷射輻照器，且當檢測到所述平台或所述雷射輻照器的所述移動時，將所述操作脈衝提供到所述雷射輻照器；以及相對移動檢測部件，所述相對移動檢測部件包括平台移動檢測部件，所述平台移動檢測部件經設置以在檢測到所述平台或所述雷射輻照器的所述移動的區段的範圍中輸出檢測信號，以將輸出的所述檢測信號提供到所述操作脈衝產生部件，其中所述平台移動檢測部件更包括：平台刻度，其中刻度標記於面向所述平台的一側的位置上；以及編碼器，其安置在所述平台的所述側上以每當檢測到所述平台刻度的所述刻度時都輸出所述檢測信號。
- 如申請專利範圍第1項所述的用於處理雷射的設備，其中所述操作脈衝產生部件接收所述檢測信號以產生具有方波波形的操作脈衝。
- 如申請專利範圍第2項所述的用於處理雷射的設備，其特徵在於，所述相對移動檢測部件在檢測到所述平台或所述雷射輻照器的所述移動的區段的範圍中輸出所述檢測信號，以將輸出的所述檢測信號提供到所述相對移動模組驅動部件，且所述相對移動模組驅動部件根據所述檢測信號的輸入計算所述平台或所述雷射輻照器的移動速度和位置中的至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述的用於處理雷射的設備，其特徵在於，所述檢測信號包括交流波。
- 一種用於處理雷射的設備，包括：操作脈衝產生部件，其經設置以產生用於在輻照所述雷射的操作狀態中振盪所述雷射的操作脈衝；備用脈衝產生部件，其經設置以產生用於在尚未輻照所述雷射的備用狀態中振盪所述雷射的備用脈衝；切換部件，其經設置以選擇所述操作脈衝和所述備用脈衝中的一者以將選定的所述脈衝提供到雷射輻照器；以及相對移動模組驅動部件，其經設置以控制所述切換部件使得當未檢測到平台或所述雷射輻照器的移動時，將所述備用脈衝提供到所述雷射輻照器，且當檢測到所述平台或所述雷射輻照器的所述移動時，將所述操作脈衝提供到所述雷射輻照器，其特徵在於，所述雷射輻照器僅在確定所述雷射振盪的週期的脈衝是從外面輸入的外部模式中被驅動。
- 一種用於處理雷射的設備，包括：操作脈衝產生部件，其經設置以產生用於在輻照所述雷射的操作狀態中振盪所述雷射的操作脈衝；備用脈衝產生部件，其經設置以產生用於在尚未輻照所述雷射的備用狀態中振盪所述雷射的備用脈衝；切換部件，其經設置以選擇所述操作脈衝和所述備用脈衝中的一者以將選定的所述脈衝提供到雷射輻照器；以及相對移動模組驅動部件，其經設置以控制所述切換部件使得當未檢測到平台或所述雷射輻照器的移動時，將所述備用脈衝提供到所述雷射輻照器，且當檢測到所述平台或所述雷射輻照器的所述移動時，將所述操作脈衝提供到所述雷射輻照器，其特徵在於，所述操作脈衝和所述備用脈衝中的每一者具有方波波形。
- 如申請專利範圍第6項所述的用於處理雷射的設備，其特徵在於所述操作脈衝的峰值電壓比所述備用脈衝的峰值電壓低。
- 如申請專利範圍第6項所述的用於處理雷射的設備，其特徵在於，所述操作脈衝的週期比所述備用脈衝的週期短。
- 如申請專利範圍第6項所述的用於處理雷射的設備，其特徵在於，所述操作脈衝的上升時間比所述備用脈衝的上升時間短。
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