示出。 此外，顯微鏡可布置有伯特蘭透鏡以直接觀察干涉圖像和"目鏡"（或接目鏡）。顯微鏡中 的這些光學裝置的形式和功能對于光學領域的技術人員是公知的，其詳細說明對于理解本 發明的原理不是必要的。
[0050] 作為反射光顯微鏡的替換方案，可以使用透射光顯微鏡。這種顯微鏡設置不具有 分束器，但是不要求樣本前面單獨的聚光透鏡。對于最好的結果，束阻件38可布置在樣本 后面的物鏡的后聚焦平面或者其任意共軛面中。對于反射光顯微鏡，束阻件最好放置在處 于分束器后面的物鏡的后聚焦平面的共軛面中，由此也不會阻擋到來的光。
[0051] 應該注意的是，在沒有偏振器和/或束阻件時也能觀察到來自脊部的衍射。在去 除物鏡和/或聚光透鏡之后也仍然能夠觀察到衍射帶。因此，這些透鏡應該被看作是用于 優化被探測的膜內的區域的亮度和敏感度的測量。它們不是此處描述的設備的必要組件。
[0052] 圖9示意性地圖示出根據本發明的受激準分子激光退火設備的一個優選實施例 60。設備60包括受激準分子激光器64,用于傳遞激光束65。束65通過可變衰減器66被 傳遞至束整形光學裝置68,其將整形后的束69經由轉向鏡70傳遞至投射光學裝置72。投 射光學裝置以前述非垂直入射的方式將束投射在層22上。包括層22的玻璃板24被支撐 在轉換級62上，轉換級62在相對于投射的激光束的方向RD上移動層和板。
[0053] 上述設備20被布置在層22上方。處理單元54從檢測器組件52觀察到的TD脊 部衍射的和RD脊部衍射的光分量的幅度以及諸如圖6和圖7的曲線之類的實驗曲線所創 建的電子查找表來確定，利用高于或低于OED的脈沖是否已經使得層被結晶。
[0054] 通常，投射的激光束中的能量密度（脈沖能量或處理ED)初始地在標稱OED處得 到控制。但是，傳遞的能量密度可能隨時間變化，這通常被記錄為OED的設備偏移。如果 OED貌似已經偏移至比標稱更低的值，ED將低于OED;存在如上所述的兩個方向上的脊部的 更低的密度；而且由此，兩個衍射信號的幅度都減小。隨后，從處理單元54向衰減器66發 送信號以減小傳遞至該層的脈沖能量。如果OED看起來已經偏移至比標稱更高的值，ED將 低于瞬時OED;RD脊部具有相對于如上所述的TD脊部更低的密度；而且由此，兩個RD脊部 衍射幅度將在TD衍射幅度保持不變的同時減小。隨后從處理單元54向衰減器66發送信 號以適當地增大傳遞至該層的脈沖能量。
[0055] 上述校正處理顯然并不是必須利用圖9的反饋配置自動完成。可替換地，處理單 元54可將與可看見的OED偏移相關的信息顯示在監視器上以傳遞給操作人員，而且操作人 員可手動地調節傳遞至層22的脈沖能量。
[0056] 圖10示意性地圖示出根據本發明的受激準分子激光退火設備的另一優選實施例 60A。設備60A類似于圖9的設備60,不同之處在于其衍射測量設備20由替換的衍射測量 設備21代替，衍射測量設備21包括諸如激光束82的定向光源80。來自激光器的光以如圖 10所述的非垂直入射的方式入射至層22上，產生反射束82R和衍射光84。存在來自TD脊 部和來自RD脊部的衍射光束，如上述參考圖8和圖9的設備20所述。反射束82R優選地 被阻件38阻擋，而且衍射光被檢測器組件52檢測并且被處理單元54處理，如上所述取決 于檢測器組件52的形式。
[0057] 本發明的方法和設備因此可用于從包含多個掃描（每個在處于ED，例如以ED10、 5或甚至僅僅2mJ/cm2隔開）的板中查找OED。根據本發明的顯微鏡可安裝在激光退火設備 的退火腔內部。顯微鏡可包括縮放透鏡組件來改變放大率。板可在顯微鏡下被掃描以允許 板在每個條件下在一個或多個位置處被測量。顯微鏡可附加地布置有一個級來進行橫向移 動。自動聚焦裝置可被加入，但是這對于干涉圖像不是必要的，因為這比ELA工藝具有更大 深度的聚焦。完全結晶的板也可在一個或多個位置處被測量（在線或線下）以檢測處理的 質量，從而其它板的結晶可在必要時被中斷。如果執行了足夠次測量，可以獲取缺陷圖（云 紋）。
[0058] 在此應該注意的是，雖然參考評估ELA和A-ELA結晶硅層描述了本發明，但是本發 明可應用至評估其它半導體材料的結晶層。舉例來說，鍺（Ge)或者Ge和硅合金的層變得 可評估。
[0059] 總之，雖然上文中就優選和其它實施例描述了本發明，但是本發明并不限于所描 述和描繪的實施例。實際上，本發明僅僅由所附權利要求限制。
【主權項】
1. 一種光學設備，用于評估通過暴露至多個激光輻射脈沖而至少部分結晶的半導體 層，該多個激光輻射脈沖在該層上具有能量密度，結晶沿第一方向在該層上產生了第一組 周期性表面特征，第一組周期性特征的形成取決于半導體層所暴露至的激光輻射脈沖的能 量密度，所述設備包括： 光源，被布置成將光傳遞至結晶半導體層的區域以使得光的第一部分被第一組周期性 特征衍射；以及 檢測器和處理電子裝置，被布置成檢測從照明區域衍射過來的第一光部分并根據檢測 到的衍射的第一光部分確定半導體層所暴露至的脈沖在半導體層上的能量密度。
2. 根據權利要求1所述的設備，進一步具有沿與第一方向成角度的第二方向在該層上 的第二組周期性表面特征，使得光的第二部分被第二組周期性特征衍射并且該光的第二部 分也被檢測器和處理電子裝置檢測。
3. 根據權利要求2所述的設備，其中第一和第二方向之間的角度大約為90度。
4. 根據權利要求1所述的設備，其中半導體層是硅層。
5. -種用于至少部分地使得基片上的半導體層結晶的光學設備，包括： 激光和投射光學裝置，用于將多個激光輻射脈沖傳遞至基片上的半導體層以導致結 晶； 可變衰減器，用于選擇性地改變入射至該層上的激光輻射脈沖的能量密度以控制該層 的結晶程度； 轉換級，用于沿相對于入射的激光輻射脈沖的轉換方向對基片及其上的半導體層進行 轉換，半導體層的結晶和轉換沿第一方向在該層上產生了第一組周期性表面特征，第一組 周期性特征的形成取決于半導體層所暴露至的激光輻射脈沖的能量密度； 光源，被布置成將光傳遞至結晶半導體層的區域以使得光的第一部分被第一組周期性 特征衍射；以及 檢測器和處理電子裝置，被布置成檢測從照明區域衍射過來的第一光部分并根據檢測 到的衍射的第一光部分確定半導體層所暴露至的脈沖在半導體層上的能量密度，而且如果 確定的能量密度高于或低于結晶的最優能量密度（OED)，選擇性地調節可變衰減器以使得 脈沖在半導體層上的能量大約處于OED。
6. 根據權利要求5所述的設備，其中半導體層的結晶和轉換還沿與第一方向成角度的 第二方向在該層上產生第二組周期性表面特征，使得光的第二部分被第二組周期性特征衍 射，并且其中檢測器和處理電子裝置被布置成檢測從照明區域衍射的第一和第二光部分并 且根據檢測到的衍射的第一和第二光部分確定半導體層所暴露至的脈沖在半導體層上的 能量密度。
7. 根據權利要求6所述的設備，其中第一和第二方向之間的角度大約為90度。
8. 根據權利要求6所述的設備，其中第一方向沿半導體層的轉換方向。
9. 根據權利要求5所述的設備，其中半導體層是硅層。
10. 根據權利要求5所述的設備，其中光源傳遞與半導體層垂直入射的光。
11. 根據權利要求5所述的設備，其中光源傳遞與半導體層不垂直入射的光。
12. -種用于評估通過暴露至多個激光輻射脈沖而至少部分結晶的半導體層的方法， 該多個激光輻射脈沖在該層上具有能量密度，結晶沿彼此垂直的第一和第二方向分別在該 層上產生了第一和第二組周期性表面特征，第一和第二組周期性特征的形成取決于半導體 層所暴露至的激光輻射脈沖的能量密度，所述方法包括： 將光傳遞至結晶半導體層的區域以使得光的第一和第二部分分別被第一和第二組周 期性特征衍射； 分別測量第一和第二衍射光部分的幅度；以及 根據測量的第一和第二衍射光部分的幅度確定激光輻射脈沖在該層上的能量密度。
【專利摘要】公開了一種方法，用于評估利用形成受激準分子激光的脈沖的輻射而結晶的硅層。結晶在結晶層上根據該層所暴露的脈沖中的數量和能量密度產生周期性特征。光對層的區域進行照明。檢測器被布置成檢測從照明區域衍射的光并且根據衍射光確定該層所暴露的脈沖中的能量密度。
【IPC分類】H01L21-20, H01L21-66
【公開號】CN104641460
【申請號】CN201380032696
【發明人】P·范德威爾特
【申請人】相干激光系統有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年6月20日
【公告號】US20130341310, WO2013190040A1