在脉冲激光退火中使用红外干涉技术的熔化深度测定的制作方法
【专利摘要】提供用于在脉冲激光熔化期间测量基板熔化深度的方法和设备。所述设备可包括热源、其中形成有开口的基板支撑件及干涉仪，所述干涉仪被安置成将相干辐射导向所述基板支撑件。所述方法可包括将具有第一表面的基板安置在热处理腔室内、使用热源加热所述第一表面的一部分、将红外光谱辐射引导至部分反射镜以产生对照辐射和干涉辐射、将所述干涉辐射引导至熔化表面并将所述对照辐射引导至对照表面及测量反射的辐射之间的干涉。干涉条纹图案能用于测定熔化工艺期间的精确熔化深度。
【专利说明】在脉冲激光退火中使用红外干涉技术的熔化深度测定
【技术领域】
[0001]本文描述的技术涉及用于在脉冲激光熔化期间进行原位测量的方法和设备。
【背景技术】
[0002]长久以来，制造半导体集成电路需要对硅晶片或其他半导体晶片进行热处理的多个步骤。晶片可能需要升温至600°C或更高温度以热启动一些工艺。此类工艺可包括但不限于化学气相沉积、硅化、氧化或氮化、注入退火及掺杂剂活化。这些工艺中的一些工艺可能需要超过1000°C、1200°C或甚至高于1350°C的温度，上述温度中的最后一个温度相对较接近硅的熔点1416°C。
[0003]脉冲激光熔化(PLM)已被研发以用来大幅提高工艺(比如注入退火)中的加热及冷却速率。PLM能通过使无定形半导体材料(比如用于三维存储器或低温多晶硅应用的无定形半导体材料)更均勻地局部熔化并再结晶而导致掺杂剂活化(dopant activat1n)提闻。
[0004]将激光辐射的短脉冲(约20纳秒)聚集在晶片的小区域上。激光脉冲的总能量足以将受辐照的区域的表面立即加热达到高温。之后，浅激光脉冲所产生的微量的热快速扩散进入所述晶片的未受热的下部分中，从而大幅提高受辐照的表面区域的冷却速率。数种类型的高功率激光器能以每秒数百脉冲的重复速率(repetit1n rate)产生脉冲。移动基板以在晶片的表面上产生激光的步进式重复图案(step-and-repeat pattern),并在邻近区域中产生激光脉冲以对整个晶片表面进行同样的热处理。
[0005]如以前本领域中所描述的那样，PLM需要测定在特定温度下的材料再生长速度、监测熔化的开始与持续时间以及根据能量输入来计算熔化深度。在过去，通常在样品的退火侧上使用监测反射率技术来监测熔化的开始和熔化的持续时间。
[0006]通常在测试样品上使用外部分析工具(比如二次离子质谱仪(SIMS))来计算熔化深度。目前尚未有已知的技术用于在PLM期间进行熔化深度的原位分析。因此，需要用于在基板的PLM处理期间测定熔化深度的方法和设备。
【发明内容】
[0007]提供用于在退火期间测量基板表面的熔化深度的方法和设备。在一个实施例中，用于处理基板的设备能包含热源、基板支撑件及干涉仪(interferometer)。所述基板支撑件能具有基板接触表面、与所述基板接触表面相对的背面及形成在所述基板支撑件中的开口。所述干涉仪能被安置成用于将相干福射(coherent radiat1n)导向所述背面并穿过所述开口。所述干涉仪能包含红外福射源、部分反射镜(partially reflective mirror)及辐射传感器。
[0008]在另一实施例中，处理基板的方法能包括在热处理腔室内安置基板，其中所述基板包括第一表面和第二表面，使用热源加热所述第一表面的至少一部分而产生所述第一表面的熔化部分，将红外光谱福射引导至部分反射镜而产生对照福射(control radiat1n)和干涉福射(interference radiat1n),将所述干涉福射引导至所述第二表面并将所述对照福射引导至对照表面(control surface)，其中干涉福射和对照福射从各自的表面至少部分地反射，以及测量所反射的干涉辐射与所反射的对照辐射之间的干涉。
[0009]在另一实施例中，用于处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，使用热源加热所述基板的第一表面的至少一部分以产生熔化表面，将相干辐射导向所述基板的第二表面以产生来自所述基板的第二表面的反射的对照辐射及来自所述熔化表面的反射的干涉辐射，及测量所述反射的干涉辐射与所述反射的对照辐射之间的干涉。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]为了能详细了解本发明的上述特征，可通过参考实施例获得以上简要概述的本发明的更具体的描述，实施例的一些实施例图示于附图中。然而应注意，附图仅图示本发明的典型实施例，且因此不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可容许其他等同有效的实施例。
[0011]图1根据一个实施例绘示具有辐射界面检测器的脉冲激光退火腔室。
[0012]图2A和图2B根据一个实施例绘示可与固定式的辐射界面检测器并用的基板支撑件。
[0013]图3绘示能够相对于辐射界面检测器而改变位置的基板支撑件。
[0014]图4 绘不米用间接反射干涉仪(indirectly reflecting interferometer)的进一步的实施例。
[0015]图5是概述根据一个实施例的方法的流程图。
[0016]图6是概述根据另一实施例的方法的流程图。
[0017]为了帮助理解，已尽可能地使用相同标记数字来表示各图中共有的相同元件。可设想到一个实施例中所揭示的元件可有利地应用在其他实施例上而无需特定详述。
【具体实施方式】
[0018]提供用于在激光处理期间测量基板表面的熔化深度的方法和设备。本文描述的方法和设备能允许在脉冲激光熔化(比如出自脉冲激光退火工艺的脉冲激光熔化步骤)期间进行熔化深度的实时(real time)测量。以下参照附图更加详细地描述实施例。
[0019]图1根据一个实施例绘示脉冲激光退火腔室2。脉冲激光退火腔室2能具有一或多个热源4A和4B,比如一或多个激光器。尽管此实施例仅绘示两个热源4A和4B,然而也可使用能一起或单独移动或产生脉冲的一或多个热源4(图中未示出)、能一起或单独移动或产生脉冲的热源4的阵列或上述热源的任意组合。每个热源4能由单个激光器或多个激光器组成，且这些激光器能被聚焦在一或多个点上。热源4A和热源4B能被导向基板支撑件6。
[0020]辐射界面检测器能被设置成面向基板支撑件的第二面(second side)。辐射界面检测器可以是反射界面检测器，比如红外(IR)干涉仪。辐射界面检测器能通过使用透射性相干辐射来测量基板的熔化深度。透射性相干辐射可以是被选择以当辐射接触材料界面时提供信号的任何辐射。所选用的辐射将取决于被分析的材料。能根据辐射穿过基板的透射性来选择所述辐射。对于由硅组成的基板而言，能使用红外辐射。
[0021]当不同位置或不同时间的电场值之间有固定的相关系时，辐射是相干的。所述固定的相关系能被分成空间关系(也被称作空间相干)和时间关系(也被称作时间相干)。部分相干意指相值之间有至少一些相关性，即空间相干、时间相干或空间相干与时间相干的结合。在本文中描述的实施例中，相干辐射能够是相干或部分相干。在相干辐射与干涉仪结合使用的情况中，辐射的相干性仅受干涉仪从反射的辐射分辨干涉图案的能力的限制。
[0022]根据脉冲激光退火腔室2及辐射界面检测器10两者的设计，基板支撑件6可被安置在热源4A和热源4B下方,且基板支撑件6可以是移动式的或固定式的(stat1nary)。基板支撑件6可由标准材料构成，比如铝。基板支撑件6能具有一或多个口 8。口 8能被设计以通过容许来自辐射界面检测器10的相干辐射12 (比如红外(IR)激光束)穿过基板支撑件6来接纳移动式的或固定式的辐射界面检测器10。另外，口 8能穿过基板支撑件6，以容许辐射界面检测器10安置在基板支撑件6的第二面上。如有需要，口 8能改变尺寸和形状，以容许基板支撑件6保有先前的功能，比如馈入背面气体或控制基板14的温度。基板14能被安置在基板支撑件6上，使所述基板的第二面暴露于一或多个口 8，以允许在利用来自热源(比如热源4A和热源4B)的热(比如热16A和热16B)处理基板的期间内测量熔化深度，其中热源4A和热源4B可以是激光器，热16A和热16B可以是激光束。
[0023]口 8的其他实施例可以是基板支撑件的基板接触表面中的凹槽，并在所述凹槽处将辐射界面检测器10安置在基板支撑件6中。辐射界面检测器10可以是在基板支撑件6中的单个元件并能穿过基板支撑件的第二表面而与计算机或其他处理装置连接。可在第二面的不同点处进行干涉测量以测定不同参考点处的熔化。本发明使用的用来检测熔化表面的位置的检测技术可对应于以上或以下所述的技术。
[0024]图2A和图2B根据一个实施例绘示可与固定式辐射界面检测器并用的基板支撑件。图2A图示根据一个实施例的单个固定式辐射界面检测器设计。具有基板14的基板支撑件6可具有口 8和辐射界面检测器10。辐射界面检测器10能固定地指向基板支撑件6的第二面上的口 8。本文中所述的口可设置成穿过基板支撑件6的主体并可为任意尺寸或形状。此外，所述口可与透镜一起使用或不使用透镜(图中未示出透镜)。辐射界面检测器10能包含相干光源18和辐射传感器20，比如光电二极管。相干光源18能产生相干辐射12，相干辐射12能穿过基板支撑件6的口 8而朝向基板14的第二面。
[0025]基板14的第二面为辐射界面检测器10充当部分反射镜，所述部分反射镜将相干辐射12分裂成对照辐射22 (对照辐射22被反射回辐射传感器20)和干涉辐射24。干涉辐射24能穿过基板，所述基板可让选定波长的光穿透，当使用红外光时，所述基板比如是硅基板、石英基板或蓝宝石基板。能熔化基板14的第一面或熔化所述第一面的一部分而产生熔化表面26。熔化表面26反射相干光，比如来自干涉辐射24的相干光。随后干涉辐射24能从熔化表面26的背侧反射而朝向辐射传感器20。能沿着与对照辐射22相同的路径反射干涉福射24而产生组合福射(combined radiat1n) 28。随后能利用组合福射28的功率和空间形状(例如组合辐射28的强度图案)以及基板14的已知厚度来测定熔化表面26的深度。
[0026]辐射界面检测器10亦可包含光选择性阻挡件25。光选择性阻挡件25 (例如带通滤光片或长波通滤光片)能根据辐射的物理特性来阻止相干辐射穿过，同时允许另一个相干辐射自由穿过。在一个实施例中，光选择性阻挡件25能阻挡相干辐射的波长(比如正面激光)，而不影响干涉辐射传输穿过光选择阻挡件25。
[0027]尽管本文所描述的辐射界面检测器使用相干辐射的第二面反射来产生对照辐射和干涉辐射，但预想到可使用其他实施例(例如图2B中所示及所述的辐射界面检测器)来产生干涉图案。
[0028]图2B根据一或多个实施例绘示多个固定式辐射界面检测器。在此实施例中，具有基板14的基板支撑件6可具有多个口 8A?8G，且每个口具有辐射界面检测器10A?10G。尽管在此实施例中将口 8A?8G绘示在直列中，但预想到可使用更多或更少的口以及更多或更少的辐射界面检测器。此外，线状的设计并非是要限制此实施例，因为这些口本身可作为总体的一部分而设计成任意总体图案(pattern)和任意总体尺寸或形状。每个辐射界面检测器10可具有或不具有光选择性阻挡件25，且每个辐射界面检测器10能通过各口 8而固定地面向基板14的第二面。每个辐射界面检测器10可包含相干光源18、辐射传感器20、部分反射镜30及对照表面32。相干光源18能产生相干辐射12，相干辐射12能从部分反射镜30部分反射。
[0029]部分反射镜30可被安置而呈一角度，比如45度角，以产生对照辐射22和干涉辐射24。对照辐射22能被重定向(redirect)而朝向对照表面32，所述对照表面可以是高度抛光且实质平坦的反射镜且被安置成与对照辐射22垂直。对照表面32能被安置在与辐射传感器20相距已知距离处。随后对照辐射22能反射回部分反射镜30，所述部分反射镜能将对照辐射22重定向到辐射传感器20。同时，干涉辐射24能通过基板支撑件6的口 8而朝向基板14的第二面。能熔化基板14的第一面以产生熔化表面26。随后干涉辐射24可从熔化表面26的背侧反射而朝向辐射传感器20。能沿着与对照辐射22实质相同的路径反射干涉辐射24而产生组合辐射28。组合辐射28能通过光选择性阻挡件25，光选择性阻挡件25能选择性地让组合辐射28的波长穿过，同时防止其他波长穿过。随后可利用组合辐射28的功率和空间形状以及基板14的已知厚度来测定熔化表面26的深度。可由每一个辐射界面检测器10同时进行这些测量，以在基板14的熔化表面26处提供多个实时的熔化深度测量。
[0030]图3绘示能相对于辐射界面检测器而改变位置的基板支撑件。在此实施例中，具有基板14的基板支撑件6可具有单个大口 8及辐射界面检测器10。尽管在此实施例中口8被绘示成圆形且大幅地暴露整个基板，但应预想到可改变所述口的形状和尺寸，比如所述口使用方形且集中在基板的特定部分上。另外，在此实施例中可使用多于一个的辐射界面检测器10，比如使用两个辐射界面检测器，并可将辐射界面检测器中的一个辐射界面检测器设计成在进行实际熔化步骤之前，先在基板上的一位置进行预测量。在一个实施例中，所述口可具有窗，所述窗填充在所述口内，并且所述窗可让所使用的种类的相干光通过，比如石英窗可用于红外相干光。
[0031]辐射界面检测器10可以是移动式的，辐射界面检测器10通过口 8而面向基板14的第二面。或者，辐射界面检测器10可以是固定式的，而基板或基板支撑件可移动。在此实施例中，辐射界面检测器10跟随着热源4，从而在进行熔化步骤时，允许辐射界面检测器10测定由热源4所造成的熔化深度。每个辐射界面检测器10可包含相干光源18、辐射传感器20、部分反射镜30及对照表面32。相干光源18、辐射传感器20、部分反射镜30及对照表面32可被安置在外壳34中，所述外壳是能移动的。外壳34能与热源4 一起一致地移动。另外，热源4可以是移动式的或热源4可以是固定式的。相干光源18能产生相干辐射12，相干辐射12能从部分反射镜30部分地反射。
[0032]部分反射镜30可被安置而呈一角度，比如45度角，以产生对照辐射22和干涉辐射24。对照辐射22能被重定向而朝向对照表面32，对照表面32可以是高度抛光的反射镜且被安置成与对照辐射22垂直。随后对照辐射22可反射回部分反射镜30，所述部分反射镜能重定向对照辐射22朝向辐射传感器20。同时，干涉辐射24能通过基板支撑件6的口8而朝向基板14的第二面。口 8可以是孔，或者口 8可具有可让IR光穿透的透镜(图中未示出)。所述透镜可为基板支撑件6的支撑及功能性提供条件，所述功能性比如通过基板支撑件6的冷却、气流或真空。能熔化基板14的第一面而产生熔化表面26。随后干涉辐射24可从熔化表面26的背侧反射而朝向辐射传感器20。可沿着与对照辐射22相同的路径反射干涉辐射24而产生组合辐射28。随后能利用组合辐射28的功率和空间形状以及基板14的已知厚度来测定熔化表面26的深度。在进一步的实施例中，透镜能将相干光聚焦在熔化表面26。
[0033]图4绘示使用间接反射干涉仪的进一步实施例。同上，在此实施例中，具有基板14的基板支撑件6可具有单个大口 8及辐射界面检测器10。尽管在此实施例中口 8被绘示成圆形且大幅地暴露整个基板，但应预想到，可改变所述口的形状和尺寸，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，在此实施例中能使用多于一个的辐射界面检测器10，比如使用两个辐射界面检测器，其中辐射界面检测器中的一个辐射界面检测器能被设计成用于在进行实际熔化步骤之前，先在基板上的一位置处进行预测量。在一个实施例中，所述口可具有窗，所述窗填充在所述口内，并且所述窗可让所使用的种类的光通过或让所使用的种类的光的特定波长通过。
[0034]辐射界面检测器10可包含宽谱光源40，比如白光源或LED光源。宽谱光源40能产生宽谱光42。在一些实施例中，宽谱光42是已知光谱。在进一步的实施例中，所述宽谱光源是一种能将所产生的光的光谱保持在使用期间内、不同的使用情形之间、或使用期间内和不同的使用情形之间两者的宽谱光源。在一些实施例中，在将宽谱光42引向基板14的表面之前，先将宽谱光42引向第二分光计(图中未示出)。在宽谱光42通到基板的表面或通过一或多个之前，可使用第二分光计测定宽谱光42的光谱。能以一角度(比如15度角)将宽谱光42引向基板14。随后基板14能过滤宽谱光42。基板14可根据所述基板的性质过滤波长，所述性质比如对不同波长的半透明性或不透明性。
[0035]随后穿过基板14的宽谱光42可从熔化表面26反射而成为反射光44。能使用镜46重定向反射光44并使反射光44穿过光选择性阻挡件25，光选择性阻挡件25能选择性地允许反射光44的波长通过，同时防止其他波长通过。另外，光选择性阻挡件25能选择性地允许反射光44的特定波长通过，同时防止其他波长通过。随后可将反射光44引导至分光计48。分光计48能测量从熔化表面26返回的反射光44的光谱。同时所述分光计能将反射光44重定向到一或多个辐射传感器50，比如光电二极管阵列。一或多个辐射传感器50可检测与从熔化表面26返回的光的光谱相关的参数，且所述参数类似于辐射传感器20所检测的参数。
[0036]进一步的实施例可将光选择性阻挡件25安置成口 8的选择性窗。如此，同一个光选择性阻挡件25可用于多于一个的宽谱光源40。在使用第二分光计的实施例中，可使用部分反射镜分裂宽谱光42，并将一部分宽谱光导向所述第二分光计。进一步的实施例可在将宽谱光42引导至基板14的路径中设有所述第二分光计。所述第二分光计
[0037]图5是根据一个实施例概述使用辐射界面检测器测量熔化深度的方法的流程图。辐射界面检测器是一种光学装置，辐射界面检测器利用干涉效应来测定对照样品与测试样品间的变化，在此实例中，则是测量到对照辐射反射点的距离与到干涉辐射反射点的距离之间的差。测量干涉通常是开始于相干辐射(例如IR激光束)，利用辐射分裂器(例如部分反射镜)将所述相干辐射分裂成对照辐射和干涉辐射。所述干涉辐射会受到一些外部影响(例如，相较于对照辐射而言，路径长度发生改变或透明介质中折射系数改变)，并与另一个辐射分裂器(可为相同的部分反射镜)上的辐射再结合。此论述内容为了解释的目的而被简化并且未考虑与光传输相关的其他已知因素，比如内部吸收和反射过程中的损失。
[0038]方法500可包括在热处理腔室(比如退火腔室)中安置基板，如步骤502所示。可通过允许相干辐射穿透基板支撑件来针对工艺而特别地设计退火腔室中的基板支撑件。本文中所述的方法适用于任何能使用激光熔化基板的第一面的处理腔室。特定实施例可被用于脉冲激光退火腔室中，比如发明名称为“Novel Thermal Processing Apparatus (新型热处理设备)”的第13/194，552号美国专利申请案中所述的退火腔室，且通过引用将所述申请案并入本案。
[0039]方法500可进一步包括使用热源加热所述基板的第一表面的至少一部分以产生熔化表面，如步骤504所示。作为脉冲激光退火工艺的一部分，一或多个热源可被导向所述基板的第一表面，一或多个热源可被用来熔化所述第一表面。在脉冲激光退火期间，整个第一表面在任何给定时间通常是不熔化的。所述相干福射能被均勻化(homogenized)并流过孔口(aperture)以分别提供均一的强度分布并从所述相干福射去除条纹区(fringearea)。根据此实施例，辐射界面检测器能在发生熔化时，检测在来自热源的热度下的熔化深度。
[0040]方法500可进一步包括将红外光谱辐射引导至部分反射镜，以产生对照辐射和干涉辐射，如步骤506所示。当相干辐射射在部分反射表面上时，相干辐射的一部分反射朝向对照臂(control arm)。相干辐射的其余部分继续穿过部分反射镜而产生干涉辐射。在相干辐射接触部分反射镜之前，相干辐射可被均匀化或通过孔口以产生更均匀的相干辐射。
[0041]方法500可进一步包括将干涉辐射引导至基板的第二表面并将对照辐射引导至对照表面，其中所述辐射从各自的表面至少部分地反射，如步骤508所示。对照表面可具有高度抛光的反射性表面，以反射对照表面所接收到的大部分辐射。进一步的实施例可包含对照表面，所述对照表面反射所述对照表面接收到的辐射的已知部分或测得的部分。可通过部分反射镜将从对照表面反射的对照辐射导回到辐射传感器。可将干涉辐射引导至基板的第二表面。
[0042]当热源造成基板表面熔化时，基板中的熔化表面与下方未熔化部分之间的界面会向下移动。在设定时间段内的深度变化可能小于一微米。然而，熔化表面与未熔化基板之间的界面产生对于干涉福射的类似镜面的表面(mirror-like surface)。由于所述界面随着熔化表面增加而移动，故所述界面与已知的对照距离进行比较，所述界面能用来测定总体熔化深度。
[0043]方法500可进一步包括测量反射的干涉辐射与反射的对照辐射之间的干涉(interference),如步骤510所示。对照福射与干涉福射被反射回到福射传感器，福射传感器能用来检测干涉辐射与对照辐射的功率和空间形状的变化。
[0044]在不受理论束缚的情况下，当两种波叠加时，输出波取决于输入波之间的相位。若两个具有相同波长(即相同频率)的辐射从两个不同的点朝向相同目的地前进，行经不同的路径将会具有光程(optical path)长度的差。光程的差即是光程差(0PD)。行经距离的变化能形象化(visualized)为干涉条纹。干涉条纹的强度取决于这些组合波之间的相位。由于组合辐射将会根据组合波的相位来产生干涉条纹，因此干涉条纹的周期性能用来精确计算距离镜状(miirored)界面表面的距离。随后，能通过计算机程序处理辐射传感器所收集到的有关组合辐射的数据，以提供熔化深度的精确实时测量。
[0045]图6是概述根据另一实施例的方法的流程图。方法600可包括在退火腔室内安置基板，如步骤602所示。所述退火腔室可以是任何类型的退火腔室，所述退火腔室能对基板的一部分进行退火，但使基板的另一部分相对不受影响。基板支撑件与退火腔室可与以上参照图5描述的基板支撑件和退火腔室属于相同通用类型。
[0046]方法600可进一步包括使用热源加热基板的第一表面的至少一部分以产生熔化表面，如步骤604所示。如参照图5所述，熔化表面产生反射性表面，所述反射性表面能用来测定总体熔化深度。
[0047]方法600可进一步包括将透射性相干辐射引导至基板的第二表面以产生来自第二表面的反射的对照辐射和来自熔化表面的反射的干涉辐射，如步骤606所示。在此实施例中，部分反射镜可以是基板的背侧表面。基板的背侧表面能用来将对照辐射反射回辐射传感器，以达到根据干涉进行测量的目的。此实施例不限于特定的口尺寸或形状，且此实施例可与移动式或固定式辐射界面检测器或基板支撑件并用。干涉辐射将从介于熔化表面与未熔化基板之间的界面反射，以与对照辐射再组合并回到辐射传感器。随后，能利用所产生的干涉条纹或其他基于干涉的度量(例如辐射回到源所用的时间的测量)来测定熔化深度。例如，能根据基板的已知厚度、距离基板背侧表面的已知距离及来自组合辐射的干涉条纹而测定熔化深度。
[0048]方法600可进一步包括测量反射干涉辐射与反射对照辐射之间的干涉，如步骤608所示。对照辐射与干涉辐射反射回辐射传感器，并如参照图5所述，能利用辐射传感器检测干涉辐射与对照辐射的功率和空间形状的变化。
[0049]务必注意，亦可通过基于时间的机制(time-based mechanism)来完成熔化表面的测量。不论基于时间的技术是与基于干涉的技术(interference based technique)分开使用或与基于干涉的技术合并使用，都可使用相干辐射来应用基于时间的技术。透射性相干辐射会从熔化表面反射回到辐射传感器。所述辐射从辐射源行进至熔化表面并行进至辐射传感器所耗费的时间能用来计算所述辐射所行经的距离。能通过改变所述辐射在到达辐射传感器之前所行进的长度来提高测量的精确度，从而降低测量误差的影响。
[0050]提供用于在激光处理期间测量基板表面的熔化深度的方法和设备。本文描述的方法和设备能允许在脉冲激光熔化过程中(比如出自脉冲激光退火工艺的脉冲激光熔化过程中)实时测量熔化深度。在一个实施例中，用于测定熔化深度的方法可包括在退火腔室中安置基板，使用一或多个热源加热所述基板的第一表面的至少一部分，将相干辐射引导至部分反射镜，产生对照辐射和干涉辐射，将所述干涉辐射引导至第二表面并将所述对照辐射引导至对照表面，以及测量反射的干涉辐射与反射的对照辐射之间的干涉。所述部分反射镜可以是独立的部分镜或从所述基板的第二面的反射。用于测量熔化深度的设备可包括具有如以上描述的一或多个辐射界面检测器的脉冲激光退火腔室。辐射界面检测器能产生干涉条纹图案，所述干涉条纹图案能用于测定精确的熔化深度，所述熔化深度由热源在基板表面中产生。本文中描述的方法和设备提供一种用于在脉冲激光退火期间实时测量熔化深度的手段，从而允许在熔化期间调整参数，并防止基板的耗损或损伤，以及精确地控制以前无法原位测量的参数。
[0051]尽管前述内容针对本发明的实施例，但在不背离本发明的基本范围的情况下，可设计出本发明的其他和进一步的实施例。
【权利要求】
1.一种用于处理基板的设备，包括: 热源； 基板支撑件，所述基板支撑件具有面向所述热源的基板接触表面、与所述基板接触表面相对的背面以及形成在所述基板支撑件中的一或多个开口 ；及 一或多个干涉仪，所述一或多个干涉仪被安置成用于将辐射导向所述背面并穿过所述一或多个开口，其中所述干涉仪包括: 红外辐射源； 部分反射镜 '及 福射传感器。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述一或多个开口中的至少一个开口包含透镜。
3.如权利要求2所述的设备，其中红外光能穿透所述透镜。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述红外辐射源相对于所述热源是固定的。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述红外辐射源是相干源。
6.如权利要求1所述的设备，进一步包括多个开口，其中所述一或多个干涉仪中的至少一个干涉仪安置在所述多个开口的每个开口处。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述基板支撑件包含开口，所述开口内形成有窗。
8.—种处理基板的方法,包括: 在热处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； 使用热源加热所述第一表面的至少一部分以产生所述第一表面的熔化部分； 将红外光谱辐射引导至部分反射镜，以产生对照辐射和干涉辐射； 将所述干涉辐射引导至所述第二表面，并将所述对照辐射引导至对照表面，其中所述干涉辐射及所述对照辐射从各自的表面至少部分地反射；及测量所反射的干涉辐射与所反射的对照辐射之间的干涉。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述反射的干涉辐射及所述反射的对照辐射在所述第二表面上的多于一个的点处被同时测量。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述对照表面是镜状表面。
11.如权利要求8所述的方法，进一步包括多个辐射传感器，所述多个辐射传感器中的每一个辐射传感器对应于多个红外光谱辐射源中的一个红外光谱辐射源。
12.—种用于处理基板的方法,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； 使用热源加热所述基板的所述第一表面的至少一部分以在所述基板上产生熔化表面； 将相干辐射引向所述基板的所述第二表面，以产生来自所述基板的所述第二表面的反射的对照辐射及来自所述熔化表面的反射的干涉辐射；及 测量所述反射的干涉辐射与所述反射的对照辐射之间的干涉。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括沿着所述基板的所述第二表面以实质上与所述热源相似的图案移动所述相干辐射。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述相干辐射与所述热源同时启动。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述熔化表面具有镜状表面，所述镜状表面形成在所述基板与所述熔化表面之间的界面处。
【文档编号】H01L21/324GK104303275SQ201380025590
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年5月30日 优先权日:2012年6月11日
【发明者】继平·李 申请人:应用材料公司