在脈沖激光退火中使用紅外干涉技術的熔化深度測定的制作方法
【專利摘要】提供用于在脈沖激光熔化期間測量基板熔化深度的方法和設備。所述設備可包括熱源、其中形成有開口的基板支撐件及干涉儀，所述干涉儀被安置成將相干輻射導向所述基板支撐件。所述方法可包括將具有第一表面的基板安置在熱處理腔室內、使用熱源加熱所述第一表面的一部分、將紅外光譜輻射引導至部分反射鏡以產生對照輻射和干涉輻射、將所述干涉輻射引導至熔化表面并將所述對照輻射引導至對照表面及測量反射的輻射之間的干涉。干涉條紋圖案能用于測定熔化工藝期間的精確熔化深度。
【專利說明】在脈沖激光退火中使用紅外干涉技術的熔化深度測定

【技術領域】
[0001]本文描述的技術涉及用于在脈沖激光熔化期間進行原位測量的方法和設備。

【背景技術】
[0002]長久以來，制造半導體集成電路需要對硅晶片或其他半導體晶片進行熱處理的多個步驟。晶片可能需要升溫至600°C或更高溫度以熱啟動一些工藝。此類工藝可包括但不限于化學氣相沉積、硅化、氧化或氮化、注入退火及摻雜劑活化。這些工藝中的一些工藝可能需要超過1000°C、1200°C或甚至高于1350°C的溫度，上述溫度中的最后一個溫度相對較接近硅的熔點1416°C。
[0003]脈沖激光熔化(PLM)已被研發(fā)以用來大幅提高工藝(比如注入退火)中的加熱及冷卻速率。PLM能通過使無定形半導體材料(比如用于三維存儲器或低溫多晶硅應用的無定形半導體材料)更均勻地局部熔化并再結晶而導致?lián)诫s劑活化(dopant activat1n)提聞。
[0004]將激光輻射的短脈沖(約20納秒)聚集在晶片的小區(qū)域上。激光脈沖的總能量足以將受輻照的區(qū)域的表面立即加熱達到高溫。之后，淺激光脈沖所產生的微量的熱快速擴散進入所述晶片的未受熱的下部分中，從而大幅提高受輻照的表面區(qū)域的冷卻速率。數(shù)種類型的高功率激光器能以每秒數(shù)百脈沖的重復速率(repetit1n rate)產生脈沖。移動基板以在晶片的表面上產生激光的步進式重復圖案(step-and-repeat pattern),并在鄰近區(qū)域中產生激光脈沖以對整個晶片表面進行同樣的熱處理。
[0005]如以前本領域中所描述的那樣，PLM需要測定在特定溫度下的材料再生長速度、監(jiān)測熔化的開始與持續(xù)時間以及根據(jù)能量輸入來計算熔化深度。在過去，通常在樣品的退火側上使用監(jiān)測反射率技術來監(jiān)測熔化的開始和熔化的持續(xù)時間。
[0006]通常在測試樣品上使用外部分析工具(比如二次離子質譜儀(SIMS))來計算熔化深度。目前尚未有已知的技術用于在PLM期間進行熔化深度的原位分析。因此，需要用于在基板的PLM處理期間測定熔化深度的方法和設備。


【發(fā)明內容】

[0007]提供用于在退火期間測量基板表面的熔化深度的方法和設備。在一個實施例中，用于處理基板的設備能包含熱源、基板支撐件及干涉儀(interferometer)。所述基板支撐件能具有基板接觸表面、與所述基板接觸表面相對的背面及形成在所述基板支撐件中的開口。所述干涉儀能被安置成用于將相干福射(coherent radiat1n)導向所述背面并穿過所述開口。所述干涉儀能包含紅外福射源、部分反射鏡(partially reflective mirror)及輻射傳感器。
[0008]在另一實施例中，處理基板的方法能包括在熱處理腔室內安置基板，其中所述基板包括第一表面和第二表面，使用熱源加熱所述第一表面的至少一部分而產生所述第一表面的熔化部分，將紅外光譜福射引導至部分反射鏡而產生對照福射(control radiat1n)和干涉福射(interference radiat1n),將所述干涉福射引導至所述第二表面并將所述對照福射引導至對照表面(control surface)，其中干涉福射和對照福射從各自的表面至少部分地反射，以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。
[0009]在另一實施例中，用于處理基板的方法能包括在退火腔室中安置基板，其中所述基板包含第一表面和第二表面，使用熱源加熱所述基板的第一表面的至少一部分以產生熔化表面，將相干輻射導向所述基板的第二表面以產生來自所述基板的第二表面的反射的對照輻射及來自所述熔化表面的反射的干涉輻射，及測量所述反射的干涉輻射與所述反射的對照輻射之間的干涉。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了能詳細了解本發(fā)明的上述特征，可通過參考實施例獲得以上簡要概述的本發(fā)明的更具體的描述，實施例的一些實施例圖示于附圖中。然而應注意，附圖僅圖示本發(fā)明的典型實施例，且因此不應被視為對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明可容許其他等同有效的實施例。
[0011]圖1根據(jù)一個實施例繪示具有輻射界面檢測器的脈沖激光退火腔室。
[0012]圖2A和圖2B根據(jù)一個實施例繪示可與固定式的輻射界面檢測器并用的基板支撐件。
[0013]圖3繪示能夠相對于輻射界面檢測器而改變位置的基板支撐件。
[0014]圖4 繪不米用間接反射干涉儀(indirectly reflecting interferometer)的進一步的實施例。
[0015]圖5是概述根據(jù)一個實施例的方法的流程圖。
[0016]圖6是概述根據(jù)另一實施例的方法的流程圖。
[0017]為了幫助理解，已盡可能地使用相同標記數(shù)字來表示各圖中共有的相同元件。可設想到一個實施例中所揭示的元件可有利地應用在其他實施例上而無需特定詳述。

【具體實施方式】
[0018]提供用于在激光處理期間測量基板表面的熔化深度的方法和設備。本文描述的方法和設備能允許在脈沖激光熔化(比如出自脈沖激光退火工藝的脈沖激光熔化步驟)期間進行熔化深度的實時(real time)測量。以下參照附圖更加詳細地描述實施例。
[0019]圖1根據(jù)一個實施例繪示脈沖激光退火腔室2。脈沖激光退火腔室2能具有一或多個熱源4A和4B,比如一或多個激光器。盡管此實施例僅繪示兩個熱源4A和4B,然而也可使用能一起或單獨移動或產生脈沖的一或多個熱源4(圖中未示出)、能一起或單獨移動或產生脈沖的熱源4的陣列或上述熱源的任意組合。每個熱源4能由單個激光器或多個激光器組成，且這些激光器能被聚焦在一或多個點上。熱源4A和熱源4B能被導向基板支撐件6。
[0020]輻射界面檢測器能被設置成面向基板支撐件的第二面(second side)。輻射界面檢測器可以是反射界面檢測器，比如紅外(IR)干涉儀。輻射界面檢測器能通過使用透射性相干輻射來測量基板的熔化深度。透射性相干輻射可以是被選擇以當輻射接觸材料界面時提供信號的任何輻射。所選用的輻射將取決于被分析的材料。能根據(jù)輻射穿過基板的透射性來選擇所述輻射。對于由硅組成的基板而言，能使用紅外輻射。
[0021]當不同位置或不同時間的電場值之間有固定的相關系時，輻射是相干的。所述固定的相關系能被分成空間關系(也被稱作空間相干)和時間關系(也被稱作時間相干)。部分相干意指相值之間有至少一些相關性，即空間相干、時間相干或空間相干與時間相干的結合。在本文中描述的實施例中，相干輻射能夠是相干或部分相干。在相干輻射與干涉儀結合使用的情況中，輻射的相干性僅受干涉儀從反射的輻射分辨干涉圖案的能力的限制。
[0022]根據(jù)脈沖激光退火腔室2及輻射界面檢測器10兩者的設計，基板支撐件6可被安置在熱源4A和熱源4B下方,且基板支撐件6可以是移動式的或固定式的(stat1nary)?；逯渭?可由標準材料構成，比如鋁。基板支撐件6能具有一或多個口 8?？?8能被設計以通過容許來自輻射界面檢測器10的相干輻射12 (比如紅外(IR)激光束)穿過基板支撐件6來接納移動式的或固定式的輻射界面檢測器10。另外，口 8能穿過基板支撐件6，以容許輻射界面檢測器10安置在基板支撐件6的第二面上。如有需要，口 8能改變尺寸和形狀，以容許基板支撐件6保有先前的功能，比如饋入背面氣體或控制基板14的溫度。基板14能被安置在基板支撐件6上，使所述基板的第二面暴露于一或多個口 8，以允許在利用來自熱源(比如熱源4A和熱源4B)的熱(比如熱16A和熱16B)處理基板的期間內測量熔化深度，其中熱源4A和熱源4B可以是激光器，熱16A和熱16B可以是激光束。
[0023]口 8的其他實施例可以是基板支撐件的基板接觸表面中的凹槽，并在所述凹槽處將輻射界面檢測器10安置在基板支撐件6中。輻射界面檢測器10可以是在基板支撐件6中的單個元件并能穿過基板支撐件的第二表面而與計算機或其他處理裝置連接?？稍诘诙娴牟煌c處進行干涉測量以測定不同參考點處的熔化。本發(fā)明使用的用來檢測熔化表面的位置的檢測技術可對應于以上或以下所述的技術。
[0024]圖2A和圖2B根據(jù)一個實施例繪示可與固定式輻射界面檢測器并用的基板支撐件。圖2A圖示根據(jù)一個實施例的單個固定式輻射界面檢測器設計。具有基板14的基板支撐件6可具有口 8和輻射界面檢測器10。輻射界面檢測器10能固定地指向基板支撐件6的第二面上的口 8。本文中所述的口可設置成穿過基板支撐件6的主體并可為任意尺寸或形狀。此外，所述口可與透鏡一起使用或不使用透鏡(圖中未示出透鏡)。輻射界面檢測器10能包含相干光源18和輻射傳感器20，比如光電二極管。相干光源18能產生相干輻射12，相干輻射12能穿過基板支撐件6的口 8而朝向基板14的第二面。
[0025]基板14的第二面為輻射界面檢測器10充當部分反射鏡，所述部分反射鏡將相干輻射12分裂成對照輻射22 (對照輻射22被反射回輻射傳感器20)和干涉輻射24。干涉輻射24能穿過基板，所述基板可讓選定波長的光穿透，當使用紅外光時，所述基板比如是硅基板、石英基板或藍寶石基板。能熔化基板14的第一面或熔化所述第一面的一部分而產生熔化表面26。熔化表面26反射相干光，比如來自干涉輻射24的相干光。隨后干涉輻射24能從熔化表面26的背側反射而朝向輻射傳感器20。能沿著與對照輻射22相同的路徑反射干涉福射24而產生組合福射(combined radiat1n) 28。隨后能利用組合福射28的功率和空間形狀(例如組合輻射28的強度圖案)以及基板14的已知厚度來測定熔化表面26的深度。
[0026]輻射界面檢測器10亦可包含光選擇性阻擋件25。光選擇性阻擋件25 (例如帶通濾光片或長波通濾光片)能根據(jù)輻射的物理特性來阻止相干輻射穿過，同時允許另一個相干輻射自由穿過。在一個實施例中，光選擇性阻擋件25能阻擋相干輻射的波長(比如正面激光)，而不影響干涉輻射傳輸穿過光選擇阻擋件25。
[0027]盡管本文所描述的輻射界面檢測器使用相干輻射的第二面反射來產生對照輻射和干涉輻射，但預想到可使用其他實施例(例如圖2B中所示及所述的輻射界面檢測器)來產生干涉圖案。
[0028]圖2B根據(jù)一或多個實施例繪示多個固定式輻射界面檢測器。在此實施例中，具有基板14的基板支撐件6可具有多個口 8A?8G，且每個口具有輻射界面檢測器10A?10G。盡管在此實施例中將口 8A?8G繪示在直列中，但預想到可使用更多或更少的口以及更多或更少的輻射界面檢測器。此外，線狀的設計并非是要限制此實施例，因為這些口本身可作為總體的一部分而設計成任意總體圖案(pattern)和任意總體尺寸或形狀。每個輻射界面檢測器10可具有或不具有光選擇性阻擋件25，且每個輻射界面檢測器10能通過各口 8而固定地面向基板14的第二面。每個輻射界面檢測器10可包含相干光源18、輻射傳感器20、部分反射鏡30及對照表面32。相干光源18能產生相干輻射12，相干輻射12能從部分反射鏡30部分反射。
[0029]部分反射鏡30可被安置而呈一角度，比如45度角，以產生對照輻射22和干涉輻射24。對照輻射22能被重定向(redirect)而朝向對照表面32，所述對照表面可以是高度拋光且實質平坦的反射鏡且被安置成與對照輻射22垂直。對照表面32能被安置在與輻射傳感器20相距已知距離處。隨后對照輻射22能反射回部分反射鏡30，所述部分反射鏡能將對照輻射22重定向到輻射傳感器20。同時，干涉輻射24能通過基板支撐件6的口 8而朝向基板14的第二面。能熔化基板14的第一面以產生熔化表面26。隨后干涉輻射24可從熔化表面26的背側反射而朝向輻射傳感器20。能沿著與對照輻射22實質相同的路徑反射干涉輻射24而產生組合輻射28。組合輻射28能通過光選擇性阻擋件25，光選擇性阻擋件25能選擇性地讓組合輻射28的波長穿過，同時防止其他波長穿過。隨后可利用組合輻射28的功率和空間形狀以及基板14的已知厚度來測定熔化表面26的深度?？捎擅恳粋€輻射界面檢測器10同時進行這些測量，以在基板14的熔化表面26處提供多個實時的熔化深度測量。
[0030]圖3繪示能相對于輻射界面檢測器而改變位置的基板支撐件。在此實施例中，具有基板14的基板支撐件6可具有單個大口 8及輻射界面檢測器10。盡管在此實施例中口8被繪示成圓形且大幅地暴露整個基板，但應預想到可改變所述口的形狀和尺寸，比如所述口使用方形且集中在基板的特定部分上。另外，在此實施例中可使用多于一個的輻射界面檢測器10，比如使用兩個輻射界面檢測器，并可將輻射界面檢測器中的一個輻射界面檢測器設計成在進行實際熔化步驟之前，先在基板上的一位置進行預測量。在一個實施例中，所述口可具有窗，所述窗填充在所述口內，并且所述窗可讓所使用的種類的相干光通過，比如石英窗可用于紅外相干光。
[0031]輻射界面檢測器10可以是移動式的，輻射界面檢測器10通過口 8而面向基板14的第二面?；蛘?，輻射界面檢測器10可以是固定式的，而基板或基板支撐件可移動。在此實施例中，輻射界面檢測器10跟隨著熱源4，從而在進行熔化步驟時，允許輻射界面檢測器10測定由熱源4所造成的熔化深度。每個輻射界面檢測器10可包含相干光源18、輻射傳感器20、部分反射鏡30及對照表面32。相干光源18、輻射傳感器20、部分反射鏡30及對照表面32可被安置在外殼34中，所述外殼是能移動的。外殼34能與熱源4 一起一致地移動。另外，熱源4可以是移動式的或熱源4可以是固定式的。相干光源18能產生相干輻射12，相干輻射12能從部分反射鏡30部分地反射。
[0032]部分反射鏡30可被安置而呈一角度，比如45度角，以產生對照輻射22和干涉輻射24。對照輻射22能被重定向而朝向對照表面32，對照表面32可以是高度拋光的反射鏡且被安置成與對照輻射22垂直。隨后對照輻射22可反射回部分反射鏡30，所述部分反射鏡能重定向對照輻射22朝向輻射傳感器20。同時，干涉輻射24能通過基板支撐件6的口8而朝向基板14的第二面。口 8可以是孔，或者口 8可具有可讓IR光穿透的透鏡(圖中未示出)。所述透鏡可為基板支撐件6的支撐及功能性提供條件，所述功能性比如通過基板支撐件6的冷卻、氣流或真空。能熔化基板14的第一面而產生熔化表面26。隨后干涉輻射24可從熔化表面26的背側反射而朝向輻射傳感器20。可沿著與對照輻射22相同的路徑反射干涉輻射24而產生組合輻射28。隨后能利用組合輻射28的功率和空間形狀以及基板14的已知厚度來測定熔化表面26的深度。在進一步的實施例中，透鏡能將相干光聚焦在熔化表面26。
[0033]圖4繪示使用間接反射干涉儀的進一步實施例。同上，在此實施例中，具有基板14的基板支撐件6可具有單個大口 8及輻射界面檢測器10。盡管在此實施例中口 8被繪示成圓形且大幅地暴露整個基板，但應預想到，可改變所述口的形狀和尺寸，比如所述口使用方形且集中在所述基板的特定部分上。另外，在此實施例中能使用多于一個的輻射界面檢測器10，比如使用兩個輻射界面檢測器，其中輻射界面檢測器中的一個輻射界面檢測器能被設計成用于在進行實際熔化步驟之前，先在基板上的一位置處進行預測量。在一個實施例中，所述口可具有窗，所述窗填充在所述口內，并且所述窗可讓所使用的種類的光通過或讓所使用的種類的光的特定波長通過。
[0034]輻射界面檢測器10可包含寬譜光源40，比如白光源或LED光源。寬譜光源40能產生寬譜光42。在一些實施例中，寬譜光42是已知光譜。在進一步的實施例中，所述寬譜光源是一種能將所產生的光的光譜保持在使用期間內、不同的使用情形之間、或使用期間內和不同的使用情形之間兩者的寬譜光源。在一些實施例中，在將寬譜光42引向基板14的表面之前，先將寬譜光42引向第二分光計(圖中未示出)。在寬譜光42通到基板的表面或通過一或多個之前，可使用第二分光計測定寬譜光42的光譜。能以一角度(比如15度角)將寬譜光42引向基板14。隨后基板14能過濾寬譜光42?；?4可根據(jù)所述基板的性質過濾波長，所述性質比如對不同波長的半透明性或不透明性。
[0035]隨后穿過基板14的寬譜光42可從熔化表面26反射而成為反射光44。能使用鏡46重定向反射光44并使反射光44穿過光選擇性阻擋件25，光選擇性阻擋件25能選擇性地允許反射光44的波長通過，同時防止其他波長通過。另外，光選擇性阻擋件25能選擇性地允許反射光44的特定波長通過，同時防止其他波長通過。隨后可將反射光44引導至分光計48。分光計48能測量從熔化表面26返回的反射光44的光譜。同時所述分光計能將反射光44重定向到一或多個輻射傳感器50，比如光電二極管陣列。一或多個輻射傳感器50可檢測與從熔化表面26返回的光的光譜相關的參數(shù)，且所述參數(shù)類似于輻射傳感器20所檢測的參數(shù)。
[0036]進一步的實施例可將光選擇性阻擋件25安置成口 8的選擇性窗。如此，同一個光選擇性阻擋件25可用于多于一個的寬譜光源40。在使用第二分光計的實施例中，可使用部分反射鏡分裂寬譜光42，并將一部分寬譜光導向所述第二分光計。進一步的實施例可在將寬譜光42引導至基板14的路徑中設有所述第二分光計。所述第二分光計
[0037]圖5是根據(jù)一個實施例概述使用輻射界面檢測器測量熔化深度的方法的流程圖。輻射界面檢測器是一種光學裝置，輻射界面檢測器利用干涉效應來測定對照樣品與測試樣品間的變化，在此實例中，則是測量到對照輻射反射點的距離與到干涉輻射反射點的距離之間的差。測量干涉通常是開始于相干輻射(例如IR激光束)，利用輻射分裂器(例如部分反射鏡)將所述相干輻射分裂成對照輻射和干涉輻射。所述干涉輻射會受到一些外部影響(例如，相較于對照輻射而言，路徑長度發(fā)生改變或透明介質中折射系數(shù)改變)，并與另一個輻射分裂器(可為相同的部分反射鏡)上的輻射再結合。此論述內容為了解釋的目的而被簡化并且未考慮與光傳輸相關的其他已知因素，比如內部吸收和反射過程中的損失。
[0038]方法500可包括在熱處理腔室(比如退火腔室)中安置基板，如步驟502所示。可通過允許相干輻射穿透基板支撐件來針對工藝而特別地設計退火腔室中的基板支撐件。本文中所述的方法適用于任何能使用激光熔化基板的第一面的處理腔室。特定實施例可被用于脈沖激光退火腔室中，比如發(fā)明名稱為“Novel Thermal Processing Apparatus (新型熱處理設備)”的第13/194，552號美國專利申請案中所述的退火腔室，且通過引用將所述申請案并入本案。
[0039]方法500可進一步包括使用熱源加熱所述基板的第一表面的至少一部分以產生熔化表面，如步驟504所示。作為脈沖激光退火工藝的一部分，一或多個熱源可被導向所述基板的第一表面，一或多個熱源可被用來熔化所述第一表面。在脈沖激光退火期間，整個第一表面在任何給定時間通常是不熔化的。所述相干福射能被均勻化(homogenized)并流過孔口(aperture)以分別提供均一的強度分布并從所述相干福射去除條紋區(qū)(fringearea)。根據(jù)此實施例，輻射界面檢測器能在發(fā)生熔化時，檢測在來自熱源的熱度下的熔化深度。
[0040]方法500可進一步包括將紅外光譜輻射引導至部分反射鏡，以產生對照輻射和干涉輻射，如步驟506所示。當相干輻射射在部分反射表面上時，相干輻射的一部分反射朝向對照臂(control arm)。相干輻射的其余部分繼續(xù)穿過部分反射鏡而產生干涉輻射。在相干輻射接觸部分反射鏡之前，相干輻射可被均勻化或通過孔口以產生更均勻的相干輻射。
[0041]方法500可進一步包括將干涉輻射引導至基板的第二表面并將對照輻射引導至對照表面，其中所述輻射從各自的表面至少部分地反射，如步驟508所示。對照表面可具有高度拋光的反射性表面，以反射對照表面所接收到的大部分輻射。進一步的實施例可包含對照表面，所述對照表面反射所述對照表面接收到的輻射的已知部分或測得的部分?？赏ㄟ^部分反射鏡將從對照表面反射的對照輻射導回到輻射傳感器?？蓪⒏缮孑椛湟龑е粱宓牡诙砻?。
[0042]當熱源造成基板表面熔化時，基板中的熔化表面與下方未熔化部分之間的界面會向下移動。在設定時間段內的深度變化可能小于一微米。然而，熔化表面與未熔化基板之間的界面產生對于干涉福射的類似鏡面的表面(mirror-like surface)。由于所述界面隨著熔化表面增加而移動，故所述界面與已知的對照距離進行比較，所述界面能用來測定總體熔化深度。
[0043]方法500可進一步包括測量反射的干涉輻射與反射的對照輻射之間的干涉(interference),如步驟510所示。對照福射與干涉福射被反射回到福射傳感器，福射傳感器能用來檢測干涉輻射與對照輻射的功率和空間形狀的變化。
[0044]在不受理論束縛的情況下，當兩種波疊加時，輸出波取決于輸入波之間的相位。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，行經不同的路徑將會具有光程(optical path)長度的差。光程的差即是光程差(0PD)。行經距離的變化能形象化(visualized)為干涉條紋。干涉條紋的強度取決于這些組合波之間的相位。由于組合輻射將會根據(jù)組合波的相位來產生干涉條紋，因此干涉條紋的周期性能用來精確計算距離鏡狀(miirored)界面表面的距離。隨后，能通過計算機程序處理輻射傳感器所收集到的有關組合輻射的數(shù)據(jù)，以提供熔化深度的精確實時測量。
[0045]圖6是概述根據(jù)另一實施例的方法的流程圖。方法600可包括在退火腔室內安置基板，如步驟602所示。所述退火腔室可以是任何類型的退火腔室，所述退火腔室能對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?；逯渭c退火腔室可與以上參照圖5描述的基板支撐件和退火腔室屬于相同通用類型。
[0046]方法600可進一步包括使用熱源加熱基板的第一表面的至少一部分以產生熔化表面，如步驟604所示。如參照圖5所述，熔化表面產生反射性表面，所述反射性表面能用來測定總體熔化深度。
[0047]方法600可進一步包括將透射性相干輻射引導至基板的第二表面以產生來自第二表面的反射的對照輻射和來自熔化表面的反射的干涉輻射，如步驟606所示。在此實施例中，部分反射鏡可以是基板的背側表面?；宓谋硞缺砻婺苡脕韺φ蛰椛浞瓷浠剌椛鋫鞲衅?，以達到根據(jù)干涉進行測量的目的。此實施例不限于特定的口尺寸或形狀，且此實施例可與移動式或固定式輻射界面檢測器或基板支撐件并用。干涉輻射將從介于熔化表面與未熔化基板之間的界面反射，以與對照輻射再組合并回到輻射傳感器。隨后，能利用所產生的干涉條紋或其他基于干涉的度量(例如輻射回到源所用的時間的測量)來測定熔化深度。例如，能根據(jù)基板的已知厚度、距離基板背側表面的已知距離及來自組合輻射的干涉條紋而測定熔化深度。
[0048]方法600可進一步包括測量反射干涉輻射與反射對照輻射之間的干涉，如步驟608所示。對照輻射與干涉輻射反射回輻射傳感器，并如參照圖5所述，能利用輻射傳感器檢測干涉輻射與對照輻射的功率和空間形狀的變化。
[0049]務必注意，亦可通過基于時間的機制(time-based mechanism)來完成熔化表面的測量。不論基于時間的技術是與基于干涉的技術(interference based technique)分開使用或與基于干涉的技術合并使用，都可使用相干輻射來應用基于時間的技術。透射性相干輻射會從熔化表面反射回到輻射傳感器。所述輻射從輻射源行進至熔化表面并行進至輻射傳感器所耗費的時間能用來計算所述輻射所行經的距離。能通過改變所述輻射在到達輻射傳感器之前所行進的長度來提高測量的精確度，從而降低測量誤差的影響。
[0050]提供用于在激光處理期間測量基板表面的熔化深度的方法和設備。本文描述的方法和設備能允許在脈沖激光熔化過程中(比如出自脈沖激光退火工藝的脈沖激光熔化過程中)實時測量熔化深度。在一個實施例中，用于測定熔化深度的方法可包括在退火腔室中安置基板，使用一或多個熱源加熱所述基板的第一表面的至少一部分，將相干輻射引導至部分反射鏡，產生對照輻射和干涉輻射，將所述干涉輻射引導至第二表面并將所述對照輻射引導至對照表面，以及測量反射的干涉輻射與反射的對照輻射之間的干涉。所述部分反射鏡可以是獨立的部分鏡或從所述基板的第二面的反射。用于測量熔化深度的設備可包括具有如以上描述的一或多個輻射界面檢測器的脈沖激光退火腔室。輻射界面檢測器能產生干涉條紋圖案，所述干涉條紋圖案能用于測定精確的熔化深度，所述熔化深度由熱源在基板表面中產生。本文中描述的方法和設備提供一種用于在脈沖激光退火期間實時測量熔化深度的手段，從而允許在熔化期間調整參數(shù)，并防止基板的耗損或損傷，以及精確地控制以前無法原位測量的參數(shù)。
[0051]盡管前述內容針對本發(fā)明的實施例，但在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可設計出本發(fā)明的其他和進一步的實施例。
【權利要求】
1.一種用于處理基板的設備，包括: 熱源； 基板支撐件，所述基板支撐件具有面向所述熱源的基板接觸表面、與所述基板接觸表面相對的背面以及形成在所述基板支撐件中的一或多個開口 ；及 一或多個干涉儀，所述一或多個干涉儀被安置成用于將輻射導向所述背面并穿過所述一或多個開口，其中所述干涉儀包括: 紅外輻射源； 部分反射鏡 '及 福射傳感器。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述一或多個開口中的至少一個開口包含透鏡。
3.如權利要求2所述的設備，其中紅外光能穿透所述透鏡。
4.如權利要求1所述的設備，其中所述紅外輻射源相對于所述熱源是固定的。
5.如權利要求1所述的設備，其中所述紅外輻射源是相干源。
6.如權利要求1所述的設備，進一步包括多個開口，其中所述一或多個干涉儀中的至少一個干涉儀安置在所述多個開口的每個開口處。
7.如權利要求1所述的設備，其中所述基板支撐件包含開口，所述開口內形成有窗。
8.—種處理基板的方法,包括: 在熱處理腔室中安置所述基板，其中所述基板包含第一表面和第二表面； 使用熱源加熱所述第一表面的至少一部分以產生所述第一表面的熔化部分； 將紅外光譜輻射引導至部分反射鏡，以產生對照輻射和干涉輻射； 將所述干涉輻射引導至所述第二表面，并將所述對照輻射引導至對照表面，其中所述干涉輻射及所述對照輻射從各自的表面至少部分地反射；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。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述反射的干涉輻射及所述反射的對照輻射在所述第二表面上的多于一個的點處被同時測量。
10.如權利要求8所述的方法，其中所述對照表面是鏡狀表面。
11.如權利要求8所述的方法，進一步包括多個輻射傳感器，所述多個輻射傳感器中的每一個輻射傳感器對應于多個紅外光譜輻射源中的一個紅外光譜輻射源。
12.—種用于處理基板的方法,包括: 在退火腔室中安置基板，其中所述基板包含第一表面和第二表面； 使用熱源加熱所述基板的所述第一表面的至少一部分以在所述基板上產生熔化表面； 將相干輻射引向所述基板的所述第二表面，以產生來自所述基板的所述第二表面的反射的對照輻射及來自所述熔化表面的反射的干涉輻射；及 測量所述反射的干涉輻射與所述反射的對照輻射之間的干涉。
13.如權利要求12所述的方法，進一步包括沿著所述基板的所述第二表面以實質上與所述熱源相似的圖案移動所述相干輻射。
14.如權利要求12所述的方法，其中所述相干輻射與所述熱源同時啟動。
15.如權利要求12所述的方法，其中所述熔化表面具有鏡狀表面，所述鏡狀表面形成在所述基板與所述熔化表面之間的界面處。
【文檔編號】H01L21/324GK104303275SQ201380025590
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年5月30日 優(yōu)先權日:2012年6月11日
【發(fā)明者】繼平·李 申請人:應用材料公司