[發明專利]一種激光退火裝置及方法

有效

• 申請號: 201210586819.1
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103903967A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 徐建旭;蘭艷平
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/268
• 分類號: H01L21/268;B23K26/06
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種激光退火裝置及方法。

背景技術

近年來，激光退火技術被廣泛運用于玻璃等絕緣基底上的半導體膜，目的是晶化或提高結晶度，將非晶態材料轉化為多晶材料或單晶態材料，這樣使得離子注入后，摻入的雜質與晶體中的原子有序的排列組合，有效改善了材料的電學特性。

加工對象表面狀態的確定在激光退火過程中是非常重要的工作，它直接關系到加工精度和加工工件表面質量，在設備加工過程中，經常遇到需要精確判斷加工對象表面狀態，進而確定加工時間的問題。由于激光的強度大，亮度高，激光退火過程中，退火時間大約在微秒量級，時間非常短，現有的溫度測量設備無法監測出當前溫度，因而無法準確知道退火的時間以及退火過程中的加工對象表面狀態。

現有技術中，一般是將探測光照在薄膜的退火區域內的局部一處，檢測來自照射處的反射光的光強的方法，來檢測加工對象表面的狀態。

在名為“Excimer?Laser-Induced?Temperature?Field?in?Melting?and?Resolidfication?of?Sillicon?Thin?Films”的文獻中采用連續激光作為檢測光，激光束照在薄膜上，用一個響應時間為1ns的帶有硅PN結光電二極管的光電探測器來檢測來自薄膜的反射光，并采用一個采樣頻率為1GHz的采樣探測裝置對探測到的信號隨時間的變化進行測量，從而獲得加工對象表面的狀態。

在現有技術中，都需要外加探測光源，然后與其他參考光作對比，隨加工時間變化，得出不同的比率，進而推算出加工對象表面的發射率的變化，進而得到加工對象的表面狀態，使得整個退火過程復雜，不宜操作。

發明內容

本發明提供了一種激光退火裝置及方法，能夠解決在激光退火過程中，需要外加探測光源使整個退火過程復雜，不易操作的問題。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案在于：

一種激光退火裝置，包括：

激光退火單元，用于對所述加工對象進行激光退火；

反射率檢測單元，用于檢測與分析所述加工對象的表面狀態；

工件臺，用于放置一加工對象；其中，

所述激光退火單元包括：

激光器，用于射出激光；

擴束系統，用于對所述激光器射出的激光進行擴束；

勻光系統，用于對所述擴束系統擴束的激光進行勻光；

分光系統，用于對經所述勻光系統勻光的激光進行第一分光；其中，所述分光系統將所述激光器射出的99%的激光分出作為第一反射光，并將所述激光器射出的其余1%的激光分出作為透射光；

聚焦系統，用于對所述分光系統分出的第一反射光進行聚焦。

多選的，在所述的激光退火裝置中，所述分光系統還用于將經過加工對象的第一反射光進行第二分光以獲取第二反射光。

多選的，在所述的激光退火裝置中，所述反射率檢測單元包括：

第一能量探測器，用于探測所述分光系統分出的透射光，并根據探測到的透射光發出第一信號；

第二能量探測器，用于探測所述分光系統分出的第二反射光，并根據探測到的所述第二反射光發出第二信號；

第一信號處理系統，用于接收所述第一信號和所述第二信號。

多選的，在所述的激光退火裝置中，所述反射率檢測單元包括：

第三能量探測器，用于探測所述分光系統分出的透射光，并根據探測到的透射光發出第三信號；

第四能量探測器，用于探測所述加工對象反射出的第一反射光，并根據探測到的所述第一反射光發出第四信號；

第二信號處理系統，用于接收所述第三信號和所述第四信號。

本發明還提供另一種激光退火裝置，包括：

激光退火單元，用于對所述加工對象進行激光退火；

反射率檢測單元，用于檢測與分析所述加工對象的表面狀態；

工件臺，用于放置一加工對象；其中，

所述激光退火單元包括：

激光器，用于射出激光；

擴束系統，用于對所述激光器射出的激光進行擴束；

勻光系統，用于對所述擴束系統擴束的激光進行勻光；

第一分光系統，設置于所述激光器和擴束系統之間、擴束系統和勻光系統之間或勻光系統和第二分光系統之間的任一位置，所述第一分光系統對所述激光器、擴束系統或勻光系統射出的激光進行第一分光，其中，所述第一分光系統將射出的99%的激光分出作為第一反射光，并將射出的其余1%的激光分出作為透射光；