[發明專利]激光退火裝置及方法

有效

• 申請號: 201610516604.0
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN107557871B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 崔國棟;馬明英;朱樹存;孫剛
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: H01L21/268
• 分類號: H01L21/268
• 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

1.一種激光退火裝置，其特征在于：包括主機、激光光源分系統、光學分系統、空間光強調制分系統以及溫度監測分系統，其中：

所述激光光源分系統，被所述主機控制，生成并輸出激光；

所述溫度監測分系統，監測硅片表面所述激光照射位置處的溫度，并反饋至所述主機；

所述光學分系統，被所述主機控制，對所述激光光源分系統輸出的激光進行整形和傳輸，得到光強均勻分布的光斑；

所述空間光強調制分系統，被所述主機控制對所述光學分系統出射的激光進行調制，使入射至所述硅片表面處的光斑的光強分布與所述硅片表面的反射率相對應，從而使得所述硅片表面各光斑位置處所吸收能量相一致，且該能量能夠依據所監測的溫度確定；

所述主機依據所述溫度監測分系統的反饋控制所述激光光源分系統、光學分系統和空間光強調制分系統。

2.如權利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于：所述激光光源分系統包括一個或者多個激光器，各個激光器被所述主機獨立控制。

3.如權利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于：所述光學分系統包括：

光斑探測機構，對所述激光光源分系統輸出的激光進行能量及相應的光斑位置的測量并反饋至主機；

能量衰減機構，被所述主機控制，依據所述光斑探測機構的測量結果，對所述激光光源分系統輸出的激光的能量進行控制；

擴束準直機構，被所述主機控制，對所述能量衰減機構控制后的激光進行光斑形狀的控制；

以及勻光機構，被所述主機控制對形狀被控制后的激光光斑進行整形，進而得到均勻的光斑。

4.如權利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于：所述空間光強調制分系統包括空間光強調制器和裝載所述空間光強調制器的調制器裝載臺，其中：

所述空間光強調制器，被所述主機控制，將經所述光學分系統后出射的均勻的光斑透射或反射至所述硅片表面。

5.如權利要求4所述的激光退火裝置，其特征在于，經所述空間光強調制器后出射的激光的透光率T_θ,λ(x,y)與所述硅片表面的反射率R_θ,λ(x,y)相適應，滿足以下關系：

其中，所述激光的透光率T_θ,λ(x,y)指從所述空間光強調制器出射的激光與入射至所述空間光強調制器的激光之比，λ為入射光的波長，θ為入射光的入射角，(x,y)表示所述硅片表面處的位置坐標。

6.如權利要求4或5所述的激光退火裝置，其特征在于，退火時所述空間光強調制器和所述硅片均被離散為若干空間格點，所述空間光強調制器上相鄰空間格點所對應的反射率進行取值所允許的最大距離max(△x,△y)需滿足：

max(△x,△y)≤(0.1～1)*l；

其中，所述△x為所述硅片上相鄰空間格點沿X向的距離，所述△y為所述硅片上相鄰空間格點沿Y向的距離，所述l為特征熱擴散長度，滿足D為熱擴散率，τ為所述硅片表面處一點所經歷的曝光時間。

7.如權利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于：所述主機包括控制所述激光光源分系統的激光光源控制分系統、控制所述光學分系統的光學控制分系統和控制所述空間光強調制分系統的空間光強調制控制分系統。

8.如權利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于：還包括硅片載片臺，所述硅片裝載于所述硅片載片臺，且被所述主機控制驅動所述硅片進行水平移動，從而使得光斑能夠遍及所述硅片表面。

9.如權利要求8所述的激光退火裝置，其特征在于：所述硅片載片臺通過硅片載片臺控制分系統被所述主機控制。

10.如權利要求8所述的激光退火裝置，其特征在于：所述硅片載片臺還能夠被所述主機控制驅動所述硅片進行豎向移動，以滿足焦深需求。