CN106936062A - 一种脉冲展宽装置、脉冲展宽激光退火装置及退火方法 - Google Patents
一种脉冲展宽装置、脉冲展宽激光退火装置及退火方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106936062A CN106936062A CN201511025468.7A CN201511025468A CN106936062A CN 106936062 A CN106936062 A CN 106936062A CN 201511025468 A CN201511025468 A CN 201511025468A CN 106936062 A CN106936062 A CN 106936062A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- pulse
- laser
- speculum
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000137 annealing Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 claims description 7
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 2
- 238000004826 seaming Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000348 solid-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000012421 spiking Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Lasers (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
本发明公开一种脉冲展宽装置，包括分光镜组件，用于将激光束分为不同光束；光线延迟单元，用于延长所述光束的路径；光束整合组件，用于整合光束，使不同光束路线重合。本发明还公开一种脉冲展宽激光退火装置和退火方法。本发明公开的脉冲展宽装置通过改变入射光的有效空间跨度以及入射角度，改变脉冲在时间上的分布,可以实现多个各光束脉冲的叠加，实现多倍光束自身脉宽的展宽，在激光脉宽展宽的过程中，能量无损耗，且能量均匀分布。脉冲展宽调整方式灵活、可连续调控，展宽效果明显，占用空间小，脉冲展宽激光退火装置的能量密度、脉冲宽度和激光脉冲之间的延时可以实现在线、连续较大的调整量，使退火方法适用于不同的材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种脉冲展宽装置、脉冲展宽激光退火装置及退火方法。
背景技术
电子器件制造遵循摩尔定律，经历了快速发展，减小集成电路尺寸是维持这一趋势的源动力，而随着制造尺寸的缩小，带来了制造工艺技术上的困难和挑战。在互补金属氧化物半导体晶体管的形成过程中，热处理一直起着关键的作用，特别是对于超浅结激活以及硅化物形成等关键过程来讲，更是至关重要。传统的快速退火已经很难满足32nm及更高节点的要求，新的退火技术替代快速热退火正在被大量研究，如闪光灯退火、激光尖峰退火、低温固相外延等。其中，激光退火技术已显示出良好的应用前景。
激光退火效果主要受到激光脉冲能量、激光脉宽，激光脉冲之间的延时的影响。对于不同的材料，最高激活率所需要的能量密度、脉冲宽度、脉冲之间的延时不同，这就需要激光器的能量、脉宽和激光脉冲之间有尽可能大的调整量。
现有技术中采用两个脉冲激光合束，脉冲激光的重复频率1Khz，延时控制器控制两个脉冲激光器之间的延时，主要用于绝缘栅双极型晶体管(英文名称：insulated gate bipolar transistors，英文缩写IGBT)和低温多晶硅薄膜晶体管(英文名称：low-temperature polycrystalline silicon thin-filmtransistors，英文缩写：LTPS-TFTS)的退火，可以实现2μm的退火深度。激光器的重复频率固定，激光的脉宽不可调。
现有技术中公开一种利用部分反射的光学环形腔，主要由分束镜(BS)、反射镜(M)组成。脉冲激光以45°入射到分束镜(BS)表面后被分束镜分为反射和透射两部分。透射光进入光学腔内并在腔内循环，每循环一周，将有一定的激光透射，透射率为(1-RBS)。这些透射光与第一次反射的激光在空间上相互重叠，在时间上按照一定的时间序列排列，形成一个较宽的激光脉冲，从而实现对激光脉宽的展宽。但在激光脉宽展宽的过程中，能量损耗较大，且能量是从高到低，不是均匀分布。
发明内容
本发明提供一种脉冲展宽激光退火装置，以解决以上技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种脉冲展宽装置，包括分光镜组件，用于将激光束分为不同光束；光线延迟单元，用于延长所述光束的路径；光束整合组件，用于整合光束，使不同光束路线重合；所述分光镜组件，所述光线延迟单元和所述光束整合组件数量相同；所述分光镜组件将入射光分为不同光束，所述光线延迟单元延长其中一束所述光束的路径；所述光束整合组件整合路径被延长的光束和路径未被延长的光束，使路径被延长的光束与路径未被延长的光束路线重合。
作为优选，所述分光镜组件包括第一分光镜组件，第二分光镜组件和第三分光镜组件；所述光线延迟单元包括第一光线延迟单元，第二光线延迟单元、第三光线延迟单元；所述光束整合组件包括第一光束整合组件、第二光束整合组件和第三光束整合组件。
作为优选，所述第一分光镜组件的分光比为3：1。
作为优选，第二分光镜组件的分光比为2：1。
作为优选，第三分光镜组件的分光比为1：1。
作为优选，所述光线延迟单元包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜相互平行并且镜面相对设置，所述第一反射镜和所述第二反射镜之间的距离可调。
作为优选，所述第一反射镜和所述第二反射镜均是整体结构的反射镜。
作为优选，所述光线延迟单元包括还包括两个相互平行并且相对放置的导轨，所述第一反射镜和所述第二反射镜均是由若干个安装在所述导轨上第三反射镜组成。
作为优选，所述第三反射镜与所述导轨滑动连接。
作为优选，所述第三反射镜与所述导轨固定连接。
作为优选，所述光线延迟单元还包括与所述第一反射镜和所述第二反射镜垂直的并且位置可调的第四反射镜。
本发明公开的脉冲展宽装置，包括分光镜组件，用于将激光束分为不同光束；光线延迟单元，用于延长所述光束的路径；光束整合组件，用于整合光束，使不同光束路线重合；通过增加光程，改变入射光的角度，改变脉冲在时间上的分布，光程每增加1m，光脉冲可以延时3.3ns，光路采用分束、多次反射、合束，只占用很小的空间就可以达到较大的展宽效果。采用光束逐级分束最后再合束，可以实现多个脉冲的叠加，实现多倍光束自身脉宽的展宽。
为解决上述技术问题，本发明还公开一种脉冲展宽激光退火装置，包括激光光源、准直扩束单元、匀光器、聚焦单元和工件台，还包括上述的脉冲展宽装置，用于脉冲展宽激光束。
作为优选，所述激光光源发出的激光束为脉冲激光。
作为优选，所述脉冲激光是红外激光、可见激光或者紫外激光。
本发明公开的脉冲展宽激光退火装置，包括上述脉冲展宽装置。脉冲展宽装置可以通过改变入射光的有效空间跨度以及入射角度，改变各光束的脉冲在时间上的分布。脉冲展宽装置采用光束逐级分束，然后通过延迟单元，改变各光束的脉冲在时间上的分布最后再合束，可以实现多个光束脉冲的叠加，实现多倍光束自身脉宽的展宽，在激光脉宽展宽的过程中，能量无损耗，且能量均匀分布。由于脉冲展宽具备调整方式灵活、可连续调控，展宽效果明显，占用空间小等优点，因此，脉冲展宽激光退火装置的能量密度、脉冲宽度和激光脉冲之间的延时可以实现在线、连续较大的调整量，进而使该脉冲展宽激光退火装置的退火方法适用于不同的材料。
为解决上述技术问题，本发明还公开一种脉冲展宽激光退火装置的退火方法，包括以下步骤：
步骤一：所述激光光源发出激光束，所述脉冲展宽装置对所述激光束脉冲展宽；
步骤二：通过准直扩束单元、匀光单元和聚焦单元对所述激光束进行整形聚焦；
步骤三：经过整形聚焦的激光束入射硅片，对所述硅片进行退火。
本发明公开的脉冲展宽激光退火装置的退火方法，采用上述脉冲展宽激光退火装置，包括上述脉冲展宽装置。脉冲展宽装置可以通过改变入射光的有效空间跨度以及入射角度，改变各光束的脉冲在时间上的分布。脉冲展宽装置采用光束逐级分束，然后通过延迟单元，改变各光束的脉冲在时间上的分布最后再合束，可以实现多个光束脉冲的叠加，实现多倍光束自身脉宽的展宽，在激光脉宽展宽的过程中，能量无损耗，且能量均匀分布。由于脉冲展宽具备调整方式灵活、可连续调控，展宽效果明显，占用空间小等优点，因此，脉冲展宽激光退火装置的能量密度、脉冲宽度和激光脉冲之间的延时可以实现在线、连续较大的调整量，进而使该脉冲展宽激光退火装置的退火方法适用于不同的材料。
附图说明
图1是本发明实施例1的脉冲展宽激光退火装置的系统框图；
图2是本发明实施例1的脉宽调整单元结构框图；
图3是实施例1中光线延迟单元第一种结构框图；
图4是实施例1中光线延迟单元的第二种结构框图；
图5是本发明实施例2的脉宽调整单元结构框图；
图6是实施例2中光线延迟单元第一种结构框图；
图7是实施例2中光线延迟单元第二种结构框图；
图8a是展宽前的脉冲示意图；
图8b是展宽后的脉冲示意图；
图8c是展宽后的脉冲叠加后的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例1
请参考图1，一种脉冲展宽激光退火装置，包括，激光光源10，提供一激光束；脉冲展宽装置20，用于脉冲展宽所述激光束；准直扩束单元30，用于将所述激光束尺寸扩大；匀光器40，用于减少所述激光束的干涉作用；聚焦单元50，对所述激光束聚焦；工件台70，用于承载待退火的硅片60，带动所述硅片60扫描退火；所述激光光源10发出的激光束依次经过所述脉宽调整单元20、准直扩束单元30、匀光单元40和聚焦单元50，经聚焦单元50聚焦后的光束入射硅片60。所述脉冲激光是红外激光、可见激光或者紫外激光。
一种采用上述的脉冲展宽激光退火装置的退火方法，包括以下步骤：
步骤一：所述激光光源10发出激光束，所述脉冲展宽装置20对所述激光束脉冲展宽；
步骤二：通过准直扩束单元30、匀光单元40和聚焦单元50对所述激光束进行整形聚焦；
步骤三：经过整形聚焦的激光束入射硅片60，对所述硅片60进行退火。
请参考图2，所述脉冲展宽装置20，包括分光镜组件，用于将激光束分为不同光束；光线延迟单元，用于延长所述光束的路径；光束整合组件，用于整合光束，使不同光束路线重合；所述分光镜组件将入射光分为不同光束，所述光线延迟单元延长其中一束所述光束的路径；所述光束整合组件整合路径被延长的光束和路径未被延长的光束，使路径被延长的光束与路径未被延长的光束路线重合。
所述脉冲展宽装置20可以是两束光分束合束实现脉宽展宽，也可以是多束光的分束合束实现脉宽展宽。
请参考图2，本实施例中所述脉冲展宽装置20共有三个相同的分光镜组件，分别是:第一分光镜组件201，第二分光镜组件203和第三分光镜组件206。
本实施例中所述脉冲展宽装置20共有三个相同的光线延迟单元，分别是：第一光线延迟单元202，第二光线延迟单元205和第三光线延迟单元208。
本实施例中所述脉冲展宽装置20共有三个相同的光束整合组件，分别是：第一光束整合组件204、第二光束整合组件207和第三光束整合组件209。
第一分光镜组件201，用于将入射激光束分成第一光束和第二光束，第一光束从第一分光镜组件201出射为第一出射光，第二光束进入第一光线延迟单元202后出射为第二出射光；
第二出射光经过第二分光镜组件203分成第三光束和第四光束，第三光束经过第一光束整合组件204，与所述第一出射光重合，第四光束经过第二光线延迟单元205后出射为第三出射光；
第三出射光经过第三分光镜组件206分成第五光束和第六光束；第五光束经过第二光束整合组件207使其与由第一光束整合组件204整合的第一出射光、第二出射光重合，第六光束经过第三光线延迟单元208后出射为第四出射光；
第四出射光经过第三光束整合组件209使其与由第二光束整合组件207整合的第一出射光、第二出射光、第三出射光重合，并从出射端出射。
通过分光镜组件，可以实现任意比例光强的调整，可以实现光束合束后各个脉冲的能量分配。本实施例中为保证第一出射光、第二出射光、第三出射光和第四出射光的光强相同，要求第一分光镜组件201的分光比为3：1，第二分光镜组件203的分光比为2：1；第三分光镜组件206的分光比为1：1。如果考虑所有组件的光损耗的话，则各分光镜组件的分光比需要适当调整，保证所有的出射光束光强相同。
可通过增加所述光线延迟单元的数量、所述分光镜组件的数量以及所述光束整合组件的数量，实现更宽的脉宽调制。通过将所述分光镜组件、所述光束整合组件进行在线角度调制，可改变激光束进入光线延迟单元的入射角α，进而在线调制激光脉宽。
请参考图3，每一个光线延迟单元的结构都相同，以第一光线延迟单元202为例，说明其结构。所述第一光线延迟单元202包括第一反射镜202-1和第二反射镜202-2，所述第一反射镜202-1和所述第二反射镜202-2相互平行并且镜面相对设置，所述第一反射镜202-1和所述第二反射镜202-2之间的距离可调。
设定第一反射镜202-1和第二反射镜202-2长度为均L，第一反射镜202-1和第二反射镜202-2间距为H，待延迟激光束以入射角α入射至光线延迟单元，在所述第一反射镜202-1和所述第二反射镜202-2之间往返反射几次后，最终以-α出射。在此过程中光线延迟距离S为：S＝L/sinα。显然入射角α越小，第一光线延迟单元202的对激光束延迟效果越明显。所述第一光线延迟单元202对一束束宽为2d的激光束延迟距离S的最大延迟极限为：S＝L/sinα＝H/d*L＝K*L＝M*H，其中K＝H/d，M＝L/d，延迟距离S的最大延迟极限取决于所述第一反射镜202-1的长度L以及间距H与激光束束宽2d的比值。延迟距离S对应时间为Δt＝S/v，其中v为激光在空气中的传播速度。
假设H＝0.5m，L＝0.5m，α＝10°，反射镜R＝99.5，入射激光脉宽为20ns，能量为I，反射单元l＝H*tanα＝0.088m，反射次数n＝L/l＝5.68，取反射次数为5次，在此过程中光线延迟距离S＝5*(H/cosα)＝2.538m，出射光能量为0.975I，可实现脉宽展宽8.7354ns，出射光脉宽为28.7354ns。
基于第一光线延迟单元202的以上特性，可以通过以上改变第一反射镜202-1的长度L、第一反射镜202-1和第二反射镜202-2的间距H或者入射角α，来调整激光束的延迟时间，进而实现激光脉宽调整。
请参考图3，所述第一反射镜202-1和所述第二反射镜202-2可以是整体结构的反射镜。
请参考图4，所述第一光线延迟单元202结构还可以包括两个相互平行并且相对放置的第一导轨202-2-A和第二导轨202-2-B，所述第一反射镜202-1是由若干个安装在所述第一导轨202-2-A上的第三反射镜202-3组成，所述第二反射镜202-2均是由若干个安装在所述第二导轨202-2-B上的第三反射镜202-3组成。第三反射镜202-3与所述第一导轨202-2-A、所述第二导轨202-2-B滑动连接或者固定连接。
待延迟激光束以入射角α入射，在安装在所述第一导轨202-2-A上的第三反射镜202-3和安装在所述第二导轨202-2-B上的第三反射镜202-3之间往返反射几次后，最终以-α出射。此种结构可以根据入射角α调整每一个第三反射镜202-3在所述第一导轨202-2-A和第二导轨202-2-B上的位置，可以实现灵活调整脉宽，并且不需要较大尺寸的反射镜，节约成本的同时可以实现与图3中整体结构的反射镜同样的展宽效果，适用于各种不同材料的退火。
实施例2
请参考图5，本实施例的所述脉冲展宽装置20与实施例1的脉冲展宽装置20区别是所述第一光线延迟单元202的结构的不同，具体如下：
请参考图6，所述第一光线延迟单元202还包括与置于所述第一反射镜202-1和所述第二反射镜202-2之间并与所述第一反射镜202-1和所述第二反射镜202-2垂直的第四反射镜202-4，所述第四反射镜202-4固定在移动台202-5上，通过移动所述移动台202-5，可以调整所述第四反射镜202-4的位置。通过调整第四反射镜202-4的位置从而调整光束的延迟距离S，可以实现调整脉冲在时间上的分布，可以实现较宽的展宽范围，实际应用中可以根据需要灵活选取所需脉宽。
由于设置了第四反射镜202-4，本实施例中的所述第一光线延迟单元202对光线的延迟距离为实施例1中的第一光线延迟单元202的延迟距离的2倍。可在线调整入射角α，同时还可以通过调整第四反射镜202-4的位置，实现光程的调整，在线调整入射角α与移动第四反射镜202-4二者相互配合，可实现连续脉宽的调整。
实际应用举例，对于所述第一光线延迟单元202，假设H＝0.5m，L＝0.5m，α＝10°，第一反射镜、第二反射镜、第四反射镜R＝99.5，入射激光脉宽为20ns，能量为I，反射单元l＝H*tanα＝0.088m，单程反射次数n＝L/l＝5.68，取反射次数为5次，双程反射次数为10次，在此过程中光线延迟距离S＝10*(H/cosα)＝5.076m，出射光能量为0.95I，可实现脉宽展宽16.75ns，出射光脉宽为36.75ns。
请参考图7，所述第一光线延迟单元202结构还可以包括两个相互平行并且相对放置的第一导轨202-2-A和第二导轨202-2-B，所述第一反射镜202-1是由若干个安装在所述第一导轨202-2-A上的第三反射镜202-3组成，所述第二反射镜202-2均是由若干个安装在所述第二导轨202-2-B上的第三反射镜202-3组成。第三反射镜202-3与所述第一导轨202-2-A、所述第二导轨202-2-B滑动连接或者固定连接。所述第一反射镜202-1和所述第二反射镜202-2之间并与所述第一反射镜202-1和所述第二反射镜202-2垂直的第四反射镜202-4，所述第四反射镜202-4固定在移动台202-5上，通过移动所述移动台202-5，可以调整所述第四反射镜202-4的位置。
待延迟激光束以入射角α入射，在安装在所述第一导轨202-2-A上的第三反射镜202-3和安装在所述第二导轨202-2-B上的第三反射镜202-3之间往返反射几次后，最终以-α出射。此种结构可以根据入射角调整第三反射镜202-3在所述第一导轨202-2-A和第二导轨202-2-B上的位置，可以实现灵活调整脉宽，并且不需要较大尺寸的反射镜，节约成本的同时可以实现与图7中整体结构的反射镜同样的展宽效果。
请参考图8a至8c，脉冲展宽装置采用光束逐级分束，然后通过延迟单元，改变各光束的脉冲在时间上的分布最后再合束，可以实现多个光束脉冲的叠加，实现多倍光束自身脉宽的展宽，在激光脉宽展宽的过程中，能量无损耗，且能量均匀分布。
综上所述，本发明公开的脉冲展宽激光退火装置的退火方法，采用上述脉冲展宽激光退火装置，包括上述脉冲展宽装置。脉冲展宽装置可以通过改变入射光的有效空间跨度以及入射角度，改变各光束的脉冲在时间上的分布。脉冲展宽装置采用光束逐级分束，然后通过延迟单元，改变各光束的脉冲在时间上的分布最后再合束，可以实现多个光束脉冲的叠加，实现多倍光束自身脉宽的展宽，在激光脉宽展宽的过程中，能量无损耗，且能量均匀分布。由于脉冲展宽具备调整方式灵活、可连续调控，展宽效果明显，占用空间小等优点，因此，脉冲展宽激光退火装置的能量密度、脉冲宽度和激光脉冲之间的延时可以实现在线、连续较大的调整量，进而使该脉冲展宽激光退火装置的退火方法适用于不同的材料。
本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (15)
1.一种脉冲展宽装置，其特征在于，包括
分光镜组件，用于将激光束分为不同光束；
光线延迟单元，用于延长所述光束的路径；
光束整合组件，用于整合光束，使不同光束路线重合；
所述分光镜组件、所述光线延迟单元和所述光束整合组件数量相同；
所述分光镜组件将入射光分为不同光束，所述光线延迟单元延长其中一束所述光束的路径；所述光束整合组件整合路径被延长的光束和路径未被延长的光束，使路径被延长的光束与路径未被延长的光束路线重合。
2.如权利要求1所述的脉冲展宽装置，其特征在于，所述分光镜组件包括第一分光镜组件，第二分光镜组件和第三分光镜组件；所述光线延迟单元包括第一光线延迟单元，第二光线延迟单元、第三光线延迟单元；所述光束整合组件包括第一光束整合组件、第二光束整合组件和第三光束整合组件。
3.如权利要求2所述的脉冲展宽装置，其特征在于，所述第一分光镜组件的分光比为3：1。
4.如权利要求2所述的脉冲展宽装置，其特征在于，第二分光镜组件的分光比为2：1。
5.如权利要求2所述的脉冲展宽装置，其特征在于，第三分光镜组件的分光比为1：1。
6.如权利要求1所述的脉冲展宽装置，其特征在于，所述光线延迟单元包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜相互平行并且镜面相对设置，所述第一反射镜和所述第二反射镜之间的距离可调。
7.如权利要求6所述的脉冲展宽装置，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜均是整体结构的反射镜。
8.如权利要求6所述的脉冲展宽装置，其特征在于，所述光线延迟单元还包括两个相互平行并且相对放置的导轨，所述第一反射镜和所述第二反射镜均是由若干个安装在所述导轨上第三反射镜组成。
9.如权利要求8所述的脉冲展宽装置，其特征在于，所述第三反射镜与所述导轨滑动连接。
10.如权利要求8所述的脉冲展宽装置，其特征在于，所述第三反射镜与所述导轨固定连接。
11.如权利要求6至10任一项所述的脉冲展宽装置，其特征在于，所述光线延迟单元还包括与所述第一反射镜和所述第二反射镜垂直的并且位置可调的第四反射镜。
12.一种脉冲展宽激光退火装置，包括激光光源、准直扩束单元、匀光器、聚焦单元和工件台，其特征在于，还包括权利要求1～11任一项所述的脉冲展宽装置，用于脉冲展宽激光束。
13.如权利要求12所述的脉冲展宽激光退火装置，其特征在于，所述激光光源发出的激光束为脉冲激光。
14.如权利要求13所述的脉冲展宽激光退火装置，其特征在于，所述脉冲激光是红外激光、可见激光或者紫外激光。
15.采用权利要求12～14任一项所述的脉冲展宽激光退火装置的退火方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：所述激光光源发出激光束，所述脉冲展宽装置对所述激光束脉冲展宽；
步骤二：通过准直扩束单元、匀光单元和聚焦单元对所述激光束进行整形聚焦；
步骤三：经过整形聚焦的激光束入射硅片，对所述硅片进行退火。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511025468.7A CN106936062A (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种脉冲展宽装置、脉冲展宽激光退火装置及退火方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511025468.7A CN106936062A (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种脉冲展宽装置、脉冲展宽激光退火装置及退火方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106936062A true CN106936062A (zh) | 2017-07-07 |
Family
ID=59441752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201511025468.7A Pending CN106936062A (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种脉冲展宽装置、脉冲展宽激光退火装置及退火方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106936062A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108767630A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-11-06 | 吉林大学 | 一种激光脉冲展宽系统 |
| CN110600367A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 激光退火装置和激光退火设备 |
| CN110829155A (zh) * | 2018-08-13 | 2020-02-21 | 波音公司 | 激光结合检查的脉冲拉伸技术、激光超声检查及激光喷丸 |
| CN111900609A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-06 | 浙江富春江环保科技研究有限公司 | 一种脉冲延时可控的双光束激光系统及其控制方法 |
| CN111952160A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-17 | 北京中科镭特电子有限公司 | 一种激光退火装置 |
| CN113131315A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-16 | 电子科技大学 | 一种光脉冲展宽方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6371824A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Japan Atom Energy Res Inst | 高屈折率光学ガラスを用いるパルスレ−ザ−光のパルス遅延機構を有するパルス幅拡大装置 |
| GB2245790A (en) * | 1990-07-03 | 1992-01-08 | Stc Plc | Optical transmitter |
| CN1304282A (zh) * | 2000-01-05 | 2001-07-18 | 奥博泰克有限公司 | 脉冲光图形记录器 |
| CN101308990A (zh) * | 2008-06-24 | 2008-11-19 | 电子科技大学 | 一种产生脉冲宽度可调的激光脉冲的方法 |
| WO2011027617A1 (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | パルス幅変換装置および光増幅システム |
-
2015
- 2015-12-30 CN CN201511025468.7A patent/CN106936062A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6371824A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Japan Atom Energy Res Inst | 高屈折率光学ガラスを用いるパルスレ−ザ−光のパルス遅延機構を有するパルス幅拡大装置 |
| GB2245790A (en) * | 1990-07-03 | 1992-01-08 | Stc Plc | Optical transmitter |
| CN1304282A (zh) * | 2000-01-05 | 2001-07-18 | 奥博泰克有限公司 | 脉冲光图形记录器 |
| CN101308990A (zh) * | 2008-06-24 | 2008-11-19 | 电子科技大学 | 一种产生脉冲宽度可调的激光脉冲的方法 |
| WO2011027617A1 (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | パルス幅変換装置および光増幅システム |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 包成玉: "分光镜法激光脉冲展宽器的研制", 《清华大学学报》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110829155A (zh) * | 2018-08-13 | 2020-02-21 | 波音公司 | 激光结合检查的脉冲拉伸技术、激光超声检查及激光喷丸 |
| US11906469B2 (en) | 2018-08-13 | 2024-02-20 | The Boeing Company | Pulse stretching technique for laser bond inspection, laser ultrasonic inspection, and laser peening |
| CN110829155B (zh) * | 2018-08-13 | 2024-03-12 | 波音公司 | 激光系统、检查系统和用于检查工件结合层的方法 |
| CN108767630A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-11-06 | 吉林大学 | 一种激光脉冲展宽系统 |
| CN108767630B (zh) * | 2018-09-03 | 2023-11-24 | 吉林大学 | 一种激光脉冲展宽系统 |
| CN110600367A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 激光退火装置和激光退火设备 |
| CN111900609A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-06 | 浙江富春江环保科技研究有限公司 | 一种脉冲延时可控的双光束激光系统及其控制方法 |
| CN111952160A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-17 | 北京中科镭特电子有限公司 | 一种激光退火装置 |
| CN111952160B (zh) * | 2020-08-17 | 2024-06-11 | 北京中科镭特电子有限公司 | 一种激光退火装置 |
| CN113131315A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-16 | 电子科技大学 | 一种光脉冲展宽方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106936062A (zh) | 一种脉冲展宽装置、脉冲展宽激光退火装置及退火方法 | |
| CN103578943A (zh) | 一种激光退火装置及激光退火方法 | |
| TWI448025B (zh) | 多重脈衝雷射處理系統及方法 | |
| CN106964893B (zh) | 用于光学元件的激光预处理装置及处理方法 | |
| CN104347368A (zh) | 多激光的激光退火装置及方法 | |
| KR20190017000A (ko) | 라인 빔들을 이용한 향상된 열처리 방법 | |
| JP6167358B2 (ja) | レーザアニール装置及びレーザアニール方法 | |
| CN103878496A (zh) | 一种飞秒激光高效率加工大深径比高质量微孔的方法 | |
| TW201203325A (en) | Apparatus and method for laser anneal treatment | |
| CN104752174A (zh) | 一种激光退火装置及方法 | |
| CN103038862B (zh) | 激光退火方法及其装置 | |
| US20150017817A1 (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
| CN108780744A (zh) | 激光退火装置 | |
| CN104392914A (zh) | 双波长激光退火装置及其方法 | |
| CN105206517A (zh) | 一种脉宽展宽激光退火装置 | |
| CN106158609A (zh) | 一种激光退火装置及其退火方法 | |
| CN104704610B (zh) | 结晶质半导体的制造方法和结晶质半导体的制造装置 | |
| KR20140048188A (ko) | 펄스 써큘레이터 | |
| CN105026097B (zh) | 在激光退火系统中用于控制边缘轮廓的定制光瞳光阑形状 | |
| CN104078339A (zh) | 一种激光退火装置和方法 | |
| Yu et al. | Ultrafast imaging the light-speed propagation of a focused femtosecond laser pulse in air and its ionized electron dynamics and plasma-induced pulse reshaping | |
| CN103972780B (zh) | 一种通过可调光阑快速找到激光脉冲时域重合位置的方法 | |
| CN112038224B (zh) | 一种退火方法及装置 | |
| CN106158608A (zh) | 一种具有能量补偿的激光退火装置及退火方法 | |
| CN206981987U (zh) | 用于光学元件的激光预处理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201203 Pudong New Area East Road, No. 1525, Shanghai Applicant after: Shanghai microelectronics equipment (Group) Limited by Share Ltd Address before: 201203 Pudong New Area East Road, No. 1525, Shanghai Applicant before: Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170707 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |