CN112864040A - 激光退火装置 - Google Patents
激光退火装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112864040A CN112864040A CN201911177875.8A CN201911177875A CN112864040A CN 112864040 A CN112864040 A CN 112864040A CN 201911177875 A CN201911177875 A CN 201911177875A CN 112864040 A CN112864040 A CN 112864040A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- scanning
- laser
- annealing
- substrate
- galvanometer
- 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
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 106
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 73
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明提供了一种激光退火装置，用于对工件台上承载的基底进行退火，包括光源模块和扫描模块，光源模块用于发出退火所需的激光，扫描模块能够在预设角度内往复转动，并将所述激光反射至所述基底上以对所述基底的退火区域进行往复扫描。本发明中的退火区域的每个退火点都会反复多次退火，使得退火更均匀、退火效率更高，也可以提高工件台的移动速度，提高产率；此外，对每个退火点进行连续多次退火使得基底表层温度累积升高，还可以降低对光源模块发出的激光的功率的要求，在光源模块只能发出较低功率的激光的条件下，也能实现较好的退火效果。
Description
技术领域
本发明涉及激光退火技术领域，尤其涉及一种激光退火装置
背景技术
进入21世纪以来，人类社会的发展对微电子器件的密度、性能及多功能性的要求越来越高，虽然目前主流工艺节点已经进入14nm，但是器件尺寸缩小的难度越来越大，成本也越来越高，因此“后摩尔定律”取代摩尔定律成为微电子产业今后发展的驱动力。“后摩尔定律”不再单纯地追求器件二维尺寸的缩小，而是转向三维设计、集成与制备的方向发展，主要表现在以下两个方面：第一，通过引入新材料、集成现有硅工艺、向器件的垂直方向进行开发提高器件性能；第二，开发TSV(Through Silicon Via，三维集成工艺)等增加芯片密度、拓展芯片功能、提高芯片性能。因此，微电子制造工艺的核心之一“热退火技术”也面临新的问题和挑战。
在对硅基半导体器件的基底进行杂质掺杂时，所掺杂杂质离子经常处于硅晶格中缺陷的状态，因而一般需要进行热退火消除结晶缺陷。传统炉体加热退火技术，即使温度高达1000℃时，仍不能彻底消除结晶缺陷，而且易造成掺杂杂质扩散；如降低退火温度则杂质的有效激活率较低，只有不到1％。
激光退火通过使用高能量的脉冲激光照射基底表面。图1是脉冲激光序列作用下基底上退火区域的某个退火点表层温度变化示意图，其中，实线代表脉冲激光序列，虚线代表温度。如图1所示，当一定尺寸、方向及光强分布的脉冲激光的光斑扫到基底上退火点的一瞬间，单个激光脉冲所携带的能量使得基底表层温度迅速升高，发生固液相变，同时向外界进行热辐射、热传导，向基底内层进行热传导；单个激光脉冲过后(脉冲延时阶段)，基底表层温度快速降低；经多个激光脉冲序列的连续作用，基底表层温度持续升高并保持峰值；在激光光斑扫过退火点后，基底表层、内层持续热损耗，温度峰值快速降低。在最高温度驻留或熔融过程中，注入的杂质离子完成晶格结构的替位，实现晶格缺陷的修复，同时激活掺杂原子的电活性。
图2是图1中的退火点内层退火深度变化的示意图，其中，实线代表退火深度，虚线为温度。如图2所示，在光斑扫过某个退火点的一瞬间，开始阶段脉冲激光序列退火深度较大，后续阶段随基底表层、内层热耗散加大，激光脉冲序列退火深度变小，退火深度的变化很大。从图1及图2中可见，现有的激光退火的退火均匀性有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光退火装置，能够提高退火均匀度和退火效率，降低对激光功率的需求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种激光退火装置，用于对工件台上承载的基底进行退火，所述工件台能够带动所述基底步进运动，包括：
光源模块，用于发出激光；
扫描模块，能够在预设角度内往复转动，并将所述激光反射至所述基底上以对所述基底的退火区域进行往复扫描。
可选的，所述激光的光斑为矩形光斑。
可选的，所述扫描模块包括至少一个扫描振镜，所述扫描振镜在所述预设角度内同步往复转动，以沿所述矩阵光斑的长度方向和/或宽度方向对所述基底的退火区域进行往复扫描。
可选的，所述退火区域的退火次数M满足如下公式：
其中，n为沿光路的第一个扫描方向上的扫描振镜的个数，D为所述矩形光斑在第一个扫描方向的扫描宽度，V为所述基底沿第一个扫描方向的线速度，kx1为第一个扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，kxn为第一个扫描方向上的第n个扫描振镜的扫描频率。
可选的，所述退火区域接收到的激光的脉冲个数N满足如下公式：
其中，n为沿光路的第一个扫描方向上的扫描振镜的个数，m为另一扫描方向上的扫描振镜的个数，P为所述激光的功率，h为普朗克常数，λ为所述激光的波长，c为光速，d为所述矩形光斑沿第一个扫描方向上的宽度，V为所述基底沿第一个扫描方向的线速度，kx1为第一个扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，kxn为第一个扫描方向上的第n个扫描振镜的扫描频率，ky1为另一扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，kym为另一扫描方向上的第m个扫描振镜的扫描频率。
可选的，所述扫描振镜的扫描频率大于10KHz。
可选的，所述预设角度介于-3°～3°之间。
可选的，所述光源模块包括沿光路设置的：
激光发生单元，用于出射激光；
准直单元，用于将所述激光准直为平行的激光；
扩束单元，用于扩大所述激光的直径；
整形单元，用于将所述激光整形为设定形状的光斑。
可选的，所述激光的温度大于1000摄氏度。
可选的，所述基底为碳化硅基底。
本发明提供的激光退火装置，用于对工件台上承载的基底进行退火，包括光源模块和扫描模块，光源模块用于发出退火所需的激光，扫描模块能够在预设角度内往复转动，并将所述激光反射至所述基底上以对所述基底的退火区域进行往复扫描，所以退火区域中的每个退火点都会反复多次退火，使得退火更均匀、退火效率更高，也可以提高工件台的移动速度，提高产率；此外，对每个退火点进行连续多次退火使得基底表层温度累积升高，还可以降低对光源模块发出的激光的功率的要求，在光源模块只能发出较低功率的激光的条件下，也能实现较好的退火效果。
附图说明
图1为现有的激光退火工艺中脉冲激光序列作用下基底上退火区域的某个退火点表层温度变化示意图；
图2为图1中的退火点内层退火深度变化的示意图；
图3为本发明实施例一提供的激光退火装置的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的矩形光斑形成的扫描区域的结构示意图；
图5为本发明实施例一提供的脉冲激光序列作用下基底上退火区域的某个退火点表层温度变化示意图；
图6为本发明实施例一提供的图5中的退火点内层退火深度变化的示意图；
图7为本发明实施例二提供的激光退火装置的结构示意图；
图8为本发明实施例二提供的矩形光斑形成的扫描区域的结构示意图；
图9为本发明实施例三提供的激光退火装置的结构示意图；
图10为本发明实施例三提供的矩形光斑形成的扫描区域的结构示意图；
图11为本发明实施例四提供的激光退火装置的结构示意图；
图12为本发明实施例四提供的矩形光斑形成的扫描区域的结构示意图；
其中，附图标记为：
11-激光发生单元；12-准直单元；13-扩束单元；14-整形单元；20-扫描模块；21-扫描振镜；22-第一扫描振镜；23-第二扫描振镜；30-基底；40-工件台。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常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。
为了便于描述，本实施例以水平向右为X向，竖直向上为Y向，垂直于纸面向内为Z向，建立XYZ三维坐标系。
实施例一
图3为本实施例提供的一种激光退火装置的结构示意图。如图3所示，所述激光退火装置，用于对工件台40上承载的基底30进行退火，所述基底30例如是一碳化硅(SiC)基底30，所述基底30设置于所述工件台40上，所述工件台40能够带动所述基底30沿X向步进运动。所述激光退火装置包括光源模块和扫描模块20，所述光源模块、扫描模块20及所述工件台40沿着光路顺次设置。
所述光源模块包括顺次设置的激光发生单元11、准直单元12、扩束单元13及整形单元14，所述激光发生单元11、准直单元12、扩束单元13及整形单元14均沿着X向设置且光轴在同一直线上。所述激光发生单元11为一激光器，用于出射激光，本实施以所述激光为脉冲激光为例进行说明。所述脉冲激光的功率较高，使得发出的所述脉冲激光的温度大于1000摄氏度，从而满足退火需求；所述激光发生单元11出射的脉冲激光的光路比较发散，所述准直单元12用于将所述脉冲激光准直为平行的脉冲激光；所述扩束单元13用于扩大所述脉冲激光的直径，使得所述脉冲激光的尺寸满足退火需求；所述整形单元14用于将所述脉冲激光整形为设定形状的光斑。如图4所示，本实施例中，所述整形单元14将所述脉冲激光整形为矩形光斑S1，所述矩形光斑S1的宽度方向为X向，长度方向为Y向，且所述矩形光斑S1的长度为b，宽度为a。矩形光斑可以增大单次扫描时扫过的面积，有利于提高退火效率，并且，矩阵光斑沿扫描向的能量分布呈梯形可以提高光斑扫描向的能量分布均匀性，进而提高退火均匀性。
作为可选实施例，所述激光不限于是脉冲激光，还可以是温度大于1000摄氏度的连续激光。
请继续参阅图3，所述扫描模块20包括一个扫描振镜21，所述扫描振镜21沿着-45°角设置，所述扫描振镜21能够在预设角度ω内以一定的扫描频率绕RY往复转动，并将所述脉冲激光反射至所述基底30上以对所述基底30的退火区域在X向进行往复扫描(本实施例中扫描方向为X向)。例如，当所述工件台40步进至如图3所示的位置时，所述扫描振镜21在所述预设角度ω内往复转动，所述矩形光斑S1则沿X向往复运动，具体是以P0为中心，在P1和P2之间的区域往复运动，形成如图4所示的扫描区域L1。所述扫描区域L1沿X向的宽度e等于所述扫描振镜21沿X方向的扫描宽度，沿Y向的宽度b等于所述矩形光斑S1的宽度b。
当所述扫描振镜21对一个所述扫描区域L1进行退火后，所述工件台40步进移动，将所述基底30上未退火的区域移动至所述扫描振镜21的扫描范围内。可以理解的是，所以工件台40是以预设的路径步进移动的，以使所述基底30沿着预设扫描方式进行退火，例如蛇形扫描方式或环形扫描方式等。对于所述基底30上的每个退火点，所述脉冲激光均进行了多次往复扫描退火，每个所述退火点进行退火的次数可以根据所述扫描振镜21的扫描频率、所述矩形光斑的尺寸以及所述工件台40的线速度进行调整。
所述退火区域中，每个退火点的退火次数M均满足如下公式：
其中，kx1为所述扫描振镜21的扫描频率，D为所述矩形光斑沿X向的扫描宽度，V为所述基底30沿X向的线速度。
所述退火区域中，每个退火点的接收到的脉冲激光的脉冲个数N均满足如下公式：
其中，P为所述脉冲激光的功率，h为普朗克常数，λ为所述脉冲激光的波长，c为光速，d为所述矩形光斑沿X向的宽度(d＝a)。
图5是采用本实施例提供的激光退火装置中脉冲激光序列作用下基底30上退火区域的某个退火点表层温度变化示意图，图6是图5中的退火点内层退火深度变化的示意图。从图5和图6中可见，相较于图1和图2，本实施例中由于每个退火点均进行了多次退火，所述基底表层温度、退火深度可以叠加，开始阶段表层升温、退火深度变化较快，后续阶段随基底表层、内层热耗散加大，表层升温、退火深度变化较小。毫无疑问，连续多次退火使得基底表层温度峰值逐渐升高，基底内层热传导深度加大，传热更趋均衡，提高了退火均匀性和激活效率，直至固液相变至注入杂质离子的深度，激活效率达到最大。反过来说，在一定的激活深度约束下，可以提高所述工件台按预设路径移动的线速度和/或提高所述扫描振镜的扫描频率，以控制退火次数，从而提高产率。此外，由于连续多次退火使得所述基底表层温度累积升高，还可以降低对脉冲激光的要求，在脉冲激光的功率较低的条件下，也能够实现较高脉冲激光功率才能实现的退火效果。
本实施例中，所述预设角度ω较小，例如是介于-3°～3°之间，从而防止脉冲激光的光斑变的太宽，避免光斑变形或能量不集中而影响退火效果。所述扫描振镜21的扫描频率大于10KHz，防止所述基底30上的退火点接触脉冲激光的时间过长，避免所述基底30被烧化。当然，在其他实施例中，所述预设角度及述扫描振镜21的扫描频率还可以是其他范围，本发明不作限制。
实施例二
如图7及图8所示，与实施例一不同的是，本实施例中，所述整形单元14将所述脉冲激光整形为矩形光斑S2，所述矩形光斑S2的宽度方向为Y向，长度方向为X向。
请参阅图7，所述扫描振镜21能够在预设角度ω内以一定的扫描频率往复转动，并将所述脉冲激光反射至所述基底30上以对所述基底30的退火区域在X向进行往复扫描(本实施例中扫描方向为X向)。例如，当所述工件台40步进至如图7所示的位置时，所述扫描振镜21在所述预设角度ω内往复转动，所述矩形光斑S2则沿X向往复运动，具体是以P0为中心，在P1和P2之间的区域往复运动，形成如图8所示的扫描区域L2。所述扫描区域L2沿X向的宽度e等于所述扫描振镜21沿X方向的扫描宽度，沿Y向的宽度a等于所述矩形光斑S1的宽度a。
相较于实施例一来说，本实施例在所述扫描振镜21的扫描方向不变的情况下，能够改变所述扫描区域的形状。
实施例三
如图9所示，与实施例一和实施例二均不同的是，本实施例中所述扫描模块20包括两个扫描振镜，分别为第一扫描振镜22和第二扫描振镜23，所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23沿着光路顺次设置，所述第一扫描振镜22能够绕RZ往复转动，所述第二扫描振镜23能够绕RX往复转动。
如图9及图10所示，本实施例中，所述整形单元14将所述脉冲激光整形为矩形光斑S3，所述矩形光斑S3的宽度方向为X向，长度方向为Y向。当所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23在预设角度ω内以一定的扫描频率同步往复转动时，将所述脉冲激光反射至所述基底30上以对所述基底30的退火区域在X向和Y向进行往复扫描。例如，当所述工件台40步进至如图9所示的位置时，所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23在所述预设角度ω内往复转动，所述矩形光斑S3则沿X向和Y向往复运动，具体是以P0为中心，在P1和P2之间的区域往复运动，同时以Q0为中心，在Q1和Q2之间的区域往复运动，形成如图10所示的扫描区域L3。所述扫描区域L3沿X向的宽度f等于所述第一扫描振镜22沿X方向的扫描宽度，沿Y向的宽度g等于所述第二扫描振镜23沿Y向的扫描宽度。
所述退火区域中，每个退火点的退火次数M均满足如下公式：
其中，kx1为所述第一扫描振镜22的扫描频率，D为所述矩形光斑沿X向的扫描宽度，V为所述基底30沿X向的线速度。
所述退火区域中，每个退火点的接收到的脉冲激光的脉冲个数N均满足如下公式：
其中，P为所述脉冲激光的功率，h为普朗克常数，λ为所述脉冲激光的波长，c为光速，d为所述矩形光斑沿X向的宽度(d＝a)，ky1为所述第二扫描振镜23的扫描频率。
相较于实施例一和实施例二，本实施例增加了一个扫描振镜，使得所述扫描模块20同时沿X向和Y向进行扫描，从而扩大了所述扫描区域的尺寸。
当然，本实施例中的扫描模块20不限于仅包括两个扫描振镜，还可以是三个、四个或五个等，多个所述扫描振镜在所述预设角度内同步往复转动，可以沿所述矩阵光斑的长度方向和宽度方向对所述基底30的退火区域进行往复扫描，从而增加了产率。
当所述扫描模块20中的扫描振镜大于两个时，所述退火区域的退火次数M满足如下公式：
其中，n为沿光路的第一个扫描方向上的扫描振镜的个数，D为所述矩形光斑的扫描宽度，V为所述基底30沿第一个扫描方向的线速度，kx1为沿光路的第一个扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，kxn为第一个扫描方向上的第n个扫描振镜的扫描频率。
所述退火区域接收到的脉冲激光的脉冲个数N满足如下公式：
其中，n为沿光路的第一个扫描方向上的扫描振镜的个数，m为另一扫描方向上的扫描振镜的个数，P为所述脉冲激光的功率，h为普朗克常数，λ为所述脉冲激光的波长，c为光速，d为所述矩形光斑沿第一个扫描方向上的宽度，ky1为另一扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，kym为另一扫描方向上的第m个扫描振镜的扫描频率。
实施例四
如图11及图12所示，与实施例三不同的是，本实施例中，所述整形单元14将所述脉冲激光整形为矩形光斑S4，所述矩形光斑S4的宽度方向为Y向，长度方向为X向。
请参阅图11，所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23在预设角度ω内以一定的扫描频率同步往复转动，并将所述脉冲激光反射至所述基底30上以对所述基底30的退火区域在X向和Y向进行往复扫描。例如，当所述工件台40步进至如图11所示的位置时，所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23在所述预设角度ω内同步往复转动，所述矩形光斑S4则沿X向和Y向往复运动，具体是以P0为中心，在P1和P2之间的区域往复运动，同时以Q0为中心，在Q1和Q2之间的区域往复运动，形成如图12所示的扫描区域L4。所述扫描区域L4沿X向的宽度f等于所述第一扫描振镜22沿X方向的扫描宽度，沿Y向的宽度g等于所述第二扫描振镜23沿Y方向的扫描宽度。
相较于实施例三来说，本实施例在所述第一扫描振镜22和第二扫描振镜23的扫描方向不变的情况下，能够改变所述扫描区域的形状。
综上，在本发明实施例提供的激光退火装置，用于对工件台上承载的基底进行退火，包括光源模块和扫描模块，光源模块用于发出退火所需的脉冲激光，扫描模块能够在预设角度内往复转动，并将所述脉冲激光反射至所述基底上以对所述基底的退火区域进行往复扫描，所以退火区域中的每个退火点都会反复多次退火，使得退火更均匀、退火效率更高，也可以提高工件台的移动速度，提高产率；此外，对每个退火点进行连续多次退火使得基底表层温度累积升高，还可以降低对光源模块发出的脉冲激光的功率的要求，在光源模块只能发出较低功率的脉冲激光的条件下，也能实现较好的退火效果。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光退火装置，用于对工件台上承载的基底进行退火，所述工件台能够带动所述基底步进运动，其特征在于，包括：
光源模块，用于发出激光；
扫描模块，能够在预设角度内往复转动，并将所述激光反射至所述基底上以对所述基底的退火区域进行往复扫描。
2.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述激光的光斑为矩形光斑。
3.如权利要求2所述的激光退火装置，其特征在于，所述扫描模块包括至少一个扫描振镜，所述扫描振镜在所述预设角度内同步往复转动，以沿所述矩阵光斑的长度方向和/或宽度方向对所述基底的退火区域进行往复扫描。
4.如权利要求3所述的激光退火装置，其特征在于，所述退火区域的退火次数M满足如下公式：
其中，n为沿光路的第一个扫描方向上的扫描振镜的个数，D为所述矩形光斑在第一个扫描方向的扫描宽度，V为所述基底沿第一个扫描方向的线速度，kx1为第一个扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，kxn为第一个扫描方向上的第n个扫描振镜的扫描频率。
5.如权利要求3所述的激光退火装置，其特征在于，所述退火区域接收到的激光的脉冲个数N满足如下公式：
其中，n为沿光路的第一个扫描方向上的扫描振镜的个数，m为另一扫描方向上的扫描振镜的个数，P为所述激光的功率，h为普朗克常数，λ为所述激光的波长，c为光速，d为所述矩形光斑沿第一个扫描方向上的宽度，V为所述基底沿第一个扫描方向的线速度，kx1为第一个扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，kxn为第一个扫描方向上的第n个扫描振镜的扫描频率，ky1为另一扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，kym为另一扫描方向上的第m个扫描振镜的扫描频率。
6.如权利要求3所述的激光退火装置，其特征在于，所述扫描振镜的扫描频率大于10KHz。
7.如权利要求1或3所述的激光退火装置，其特征在于，所述预设角度介于-3°～3°之间。
8.如权利要求1或2所述的激光退火装置，其特征在于，所述光源模块包括沿光路设置的：
激光发生单元，用于出射激光；
准直单元，用于将所述激光准直为平行的激光；
扩束单元，用于扩大所述激光的直径；
整形单元，用于将所述激光整形为设定形状的光斑。
9.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述激光的温度大于1000摄氏度。
10.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述基底为碳化硅基底。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911177875.8A CN112864040A (zh) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | 激光退火装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911177875.8A CN112864040A (zh) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | 激光退火装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112864040A true CN112864040A (zh) | 2021-05-28 |
Family
ID=75985619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911177875.8A Pending CN112864040A (zh) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | 激光退火装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112864040A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4123685A1 (en) * | 2021-07-12 | 2023-01-25 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Control device of annealing device, annealing device, and annealing method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0741845A (ja) * | 1993-07-30 | 1995-02-10 | A G Technol Kk | ビームアニール装置とそれを用いたｔｆｔ製造方法 |
| US20040065643A1 (en) * | 2002-10-03 | 2004-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
| US7351638B1 (en) * | 2001-12-18 | 2008-04-01 | Advanced Micro Devices, Inc. | Scanning laser thermal annealing |
| JP2014033002A (ja) * | 2012-08-01 | 2014-02-20 | Japan Steel Works Ltd:The | レーザアニール方法および装置 |
| CN103632938A (zh) * | 2012-08-27 | 2014-03-12 | 超科技公司 | 非熔化薄晶片激光退火方法 |
| CN104798180A (zh) * | 2012-11-20 | 2015-07-22 | 株式会社日本制钢所 | 激光退火方法以及激光退火装置 |
-
2019
- 2019-11-26 CN CN201911177875.8A patent/CN112864040A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0741845A (ja) * | 1993-07-30 | 1995-02-10 | A G Technol Kk | ビームアニール装置とそれを用いたｔｆｔ製造方法 |
| US7351638B1 (en) * | 2001-12-18 | 2008-04-01 | Advanced Micro Devices, Inc. | Scanning laser thermal annealing |
| US20040065643A1 (en) * | 2002-10-03 | 2004-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
| JP2014033002A (ja) * | 2012-08-01 | 2014-02-20 | Japan Steel Works Ltd:The | レーザアニール方法および装置 |
| CN103632938A (zh) * | 2012-08-27 | 2014-03-12 | 超科技公司 | 非熔化薄晶片激光退火方法 |
| CN104798180A (zh) * | 2012-11-20 | 2015-07-22 | 株式会社日本制钢所 | 激光退火方法以及激光退火装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4123685A1 (en) * | 2021-07-12 | 2023-01-25 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Control device of annealing device, annealing device, and annealing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6116656B2 (ja) | 超短期滞留時間でのレーザアニーリングシステム及び方法 | |
| KR101647279B1 (ko) | 마이크로렌즈 어레이를 이용하여 라인을 생성하기 위한 광학적 설계 | |
| US7763526B2 (en) | Wafer and wafer cutting and dividing method | |
| CN104956466B (zh) | 用于低温多晶硅结晶的短脉冲光纤激光器 | |
| TWI469841B (zh) | 使用經傾斜的雷射掃描來加工工作件的方法和設備 | |
| JP2002141301A (ja) | レーザアニーリング用光学系とこれを用いたレーザアニーリング装置 | |
| JP7336465B2 (ja) | テレセントリックレンズ、光ビーム折り畳みアセンブリ、またはポリゴンスキャナを有するレンズ回路を含む原子層エッチングおよび原子層堆積の処理システム | |
| CN104392914B (zh) | 双波长激光退火装置及其方法 | |
| US9283639B2 (en) | Laser dicing method | |
| CN110181165A (zh) | 激光预热退火系统和方法 | |
| CN112864040A (zh) | 激光退火装置 | |
| JP5517832B2 (ja) | レーザアニール装置及びレーザアニール方法 | |
| CN1282232C (zh) | 激光辐照装置和激光辐照方法 | |
| CN101065694A (zh) | 用于均匀化基于激光二极管的单轴照明系统的单轴光导管 | |
| JP2002141302A (ja) | レーザアニーリング用レーザ光学系とこれを用いたレーザアニーリング装置 | |
| JPH0795538B2 (ja) | レ−ザ−アニ−ル装置 | |
| KR100664573B1 (ko) | 레이저 가공 장치 및 방법 | |
| TW201742122A (zh) | 一種雷射退火裝置及雷射退火方法 | |
| JP4410926B2 (ja) | レーザアニーリング方法 | |
| US11646228B2 (en) | Stealth dicing method including filamentation and apparatus thereof | |
| CN115020227A (zh) | 基于扫描转镜的晶圆激光退火设备 | |
| EP1478970A1 (en) | Method for manufacturing flat panel display substrates | |
| JP7523960B2 (ja) | レーザ処理方法、レーザ処理装置の制御装置、及びレーザ処理装置 | |
| JP7051203B2 (ja) | アニール方法及びアニール装置 | |
| CN218241771U (zh) | 基于扫描转镜的晶圆激光退火设备 |
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 |