CN115274432A - 一种激光退火弧形扫描方法及激光退火装置 - Google Patents

一种激光退火弧形扫描方法及激光退火装置 Download PDF

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CN115274432A CN202110485110.1A CN202110485110A CN115274432A CN 115274432 A CN115274432 A CN 115274432A CN 202110485110 A CN202110485110 A CN 202110485110A CN 115274432 A CN115274432 A CN 115274432A
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Abstract

本发明实施例提供一种激光退火弧形扫描方法及激光退火装置，包括：提供晶圆；形成退火扫描轨迹；其中，所述退火扫描轨迹包括多条沿y方向排列的弧形的光斑轨迹，每一条所述光斑轨迹包括多个沿x方向排列的光斑，形成第i+1条光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条光斑轨迹中第n个光斑相切，i，m，n均为正整数；沿所述x方向，第i+1条所述光斑轨迹中第m个光斑与第i条所述光斑轨迹中第n个光斑之间的距离等于所述光斑沿所述x方向的长度；按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火。本发明实施例提供一种激光退火弧形扫描方法及激光退火装置，以通过光斑轨迹的规划，使得退火时间不足区域完成多次退火，提高晶圆面温度的均匀性。

Description

一种激光退火弧形扫描方法及激光退火装置
技术领域
本发明涉及光刻技术，尤其涉及一种激光退火弧形扫描方法及激光退火装置。
背景技术
毫秒级退火技术主要应用于IC前道45nm及以下工艺节点超浅结、硅化物等激光退火工艺。激光退火采用激光扫描整片晶圆，只在很短的时间在较小的区域内产生热量，其温度正好低于硅的熔点，冷却时间也是在很短时间内完成，所以整体驻留时间仅仅几百微秒，是更有效的无扩散工艺。
随着工艺节点的缩小，IC制造对晶圆应力和翘曲有严苛的要求，因为应力能破坏精心设计的应变沟道结构，光刻工程师已经很难应付双重图形方案严苛的套刻精度要求，而晶圆翘曲无疑会加重控制套刻的难度。而激光退火已被证明可以减少晶圆应力，原因是当点缺陷扩散成一个核时，形成错位，如果驻留时间极短，那么为扩散提供驱动力的温差在错位之前就会消失。虽然采用毫秒级退火技术可将驻留时间降低到几百微秒，但由于传统采用吸收深度较深、热影响范围较大的CO2激光源退火方案，将会带来极大的退火应力问题。通过探索弧形扫描方案替代传统的线性扫描方案，打破激光扫描方向与晶圆晶格方向一致时，晶圆应力增加等问题。但是弧形扫描会导致部分区域退火时间不足而引起晶圆表面温度均匀性较差。
发明内容
本发明实施例提供一种激光退火弧形扫描方法及激光退火装置，以通过光斑轨迹的规划，使得退火时间不足区域完成多次退火，提高晶圆面温度的均匀性。
第一方面，本发明实施例提供一种激光退火弧形扫描方法，包括：
提供晶圆；
形成退火扫描轨迹；其中，所述退火扫描轨迹包括多条沿y方向排列的弧形的光斑轨迹，每一条所述光斑轨迹包括多个沿x方向排列的光斑，形成第i+1条所述光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条所述光斑轨迹中第n个光斑相切，i，m，n均为正整数；沿所述x方向，第i+1条所述光斑轨迹中第m个光斑与第i条所述光斑轨迹中第n个光斑之间的距离等于所述光斑沿所述x方向的长度；
按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火。
可选地，所述光斑包括矩形光斑；
形成第i+1条所述光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条所述光斑轨迹中第n个光斑相切，包括：
形成第i+1条所述光斑轨迹中第m个矩形光斑的顶点与形成第i条所述光斑轨迹中第n个矩形光斑的顶点重合。
可选地，沿着所述y方向，逐条形成各所述光斑轨迹。
可选地，沿着所述y方向的负方向，逐条形成各所述光斑轨迹。
可选地，所述光斑轨迹的第一个所述光斑的中心位于y轴，n＝m+1。
可选地，所述光斑轨迹的最后一个所述光斑的中心位于y轴，n＝m。
可选地，在形成第i+1条所述光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条所述光斑轨迹中第n个光斑相切之前，还包括：
形成初始光斑轨迹圆弧。
可选地，形成初始光斑轨迹圆弧，包括：
根据所述初始光斑轨迹圆弧的半径，确定所述初始光斑轨迹圆弧中的光斑的中心的坐标值；
根据所述初始光斑轨迹圆弧中的光斑的中心的坐标值，形成所述初始光斑轨迹圆弧。
可选地，所述初始光斑轨迹圆弧中的光斑满足：
Figure BDA0003050394810000031
R0为所述初始光斑轨迹圆弧的半径，x(1,j)为所述初始光斑轨迹圆弧中第j个所述光斑的中心的x方向坐标值，y(1,j)为所述初始光斑轨迹圆弧中第j个所述光斑的中心的y方向坐标值，j为正整数。
可选地，在形成退火扫描轨迹的过程中，还包括：
根据所述光斑沿所述x方向的长度、所述光斑沿所述y方向的长度、沿所述y方向的重叠率、位移步长和所述晶圆的半径，确定第i条所述光斑轨迹中的光斑的中心的坐标值；
根据第i条所述光斑轨迹中的光斑的中心的坐标值，形成第i条所述光斑轨迹；其中，i为大于1的正整数。
可选地，第i条所述光斑轨迹中的光斑满足：
Figure BDA0003050394810000032
(x(i,j)+w)2+(y(i,j)-i×(1-Ove)×l)2＝R2；
x(i,j)为第i条所述光斑轨迹中第j个所述光斑的中心的x方向坐标值，x(i,j+1)为第i条所述光斑轨迹中第j+1个所述光斑的中心的x方向坐标值，y(i,j)为第i条所述光斑轨迹中第j个所述光斑的中心的y方向坐标值，y(i,j+1)为第i条所述光斑轨迹中第j+1个所述光斑的中心的y方向坐标值，w为所述光斑沿所述x方向的长度，l为所述光斑沿所述y方向的长度，Ove为沿所述y方向的重叠率，δl为位移步长，R为所述晶圆的半径，j为大于1的正整数。
可选地，在形成退火扫描轨迹的过程中，还包括：
根据所述x方向的激光扫描速度，获取所述光斑沿所述x方向的最高表面温度；
根据所述y方向的激光扫描速度，获取所述光斑沿所述y方向的最高表面温度。
可选地，所述光斑沿所述x方向的最高表面温度Tx满足：
Figure BDA0003050394810000041
所述光斑沿y方向的最高表面温度Ty满足：
Figure BDA0003050394810000042
其中，Vx为沿所述x方向的激光扫描速度，Vy为沿所述y方向的激光扫描速度。
可选地，按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火，包括：
以恒定的x方向的速度，按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火。
可选地，按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火，包括：
以恒定的线速度，按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火。
可选地，所述激光的波长为10.6μm。
第二方面，本发明实施例提供一种激光退火装置，包括：
载片台，承载晶圆；
激光器，发射激光光束，所述激光光束投射至所述载片台上形成光斑；
以及控制系统，所述控制系统执行如第一方面所述的方法。
本发明实施例提供一种激光退火弧形扫描方法，在形成退火扫描轨迹的过程中，形成第i+1条光斑轨迹中第j个光斑与形成第i条光斑轨迹中第j+1个光斑相切，第i+1条光斑轨迹与第i条光斑轨迹中相切的两个光斑211，沿x方向相差一个光斑211的宽度，从而控制第i+1条光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条光斑轨迹中第m个光斑的重叠程度，或者，控制第i+1条光斑轨迹中第m+1个光斑与形成第i条光斑轨迹中第n个光斑的重叠程度，故而，本发明实施例通过光斑轨迹的规划，使得退火时间不足区域完成多次退火，解决弧形扫描存在时间维度均匀性问题，提高晶圆面温度的均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种激光退火弧形扫描方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种退火扫描轨迹的示意图；
图3为图2中所示退火扫描轨迹中的一种部分光斑轨迹的示意图；
图4为图3中第四象限内部分光斑的一种相切示意图；
图5为图3中第三象限内部分光斑的一种相切示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种部分光斑轨迹的示意图；
图7为图6中第一象限内部分光斑的一种相切示意图；
图8为图6中第二象限内部分光斑的一种相切示意图；
图9为线速度的示意图；
图10为本发明实施例提供的另一种退火扫描轨迹的示意图；
图11为本发明实施例提供的一种光斑沿x方向和y方向的最高表面温度的示意图；
图12为以恒定的x方向的速度完成对晶圆的退火时，晶圆片内最高表面温度的等高线图；
图13为以恒定的线速度完成对晶圆的退火时，晶圆片内最高表面温度的等高线图；
图14为本发明实施例提供的一种激光退火装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种激光退火弧形扫描方法的流程图，图2为本发明实施例提供的一种退火扫描轨迹的示意图，图3为图2中所示退火扫描轨迹中的一种部分光斑轨迹的示意图，图4为图3中第四象限内部分光斑的一种相切示意图，参考图1-图4，为了清晰示意相邻光斑轨迹21的光斑211沿y方向的重叠，将相邻光斑轨迹21的光斑211采用不同的填充方式。本实施例可以用于对硅片等晶圆进行弧形扫描激光退火，该方法可以由激光退火装置中的控制系统执行，该执行系统可以由软件和/或硬件的方式实现，该执行系统例如可以是控制设备，例如电脑、单片机等。该方法包括：
S110、提供晶圆。
本步骤中，提供的晶圆10例如可以为硅片。提供晶圆10的过程例如可以包括上片过程。
S120、形成退火扫描轨迹；其中，退火扫描轨迹包括多条沿y方向排列的弧形的光斑轨迹，每一条光斑轨迹包括多个沿x方向排列的光斑，形成第i+1条光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条光斑轨迹中第n个光斑相切，i，m，n均为正整数；沿x方向，第i+1条光斑轨迹中第m个光斑与第i条光斑轨迹中第n个光斑之间的距离等于光斑沿x方向的长度。
本步骤中，形成退火扫描轨迹20，退火扫描轨迹20包括多条光斑轨迹21。多条光斑轨迹21沿x方向延伸并沿y方向排列。在激光扫描的过程中，如图2所示，相邻两条光斑轨迹21具有相反的扫描方向，从而在按照一条光斑轨迹21完成一次激光扫描后，可以将当前光斑轨迹21的末尾位置，作为下一条光斑轨迹21的起始扫描位置，开始下一次激光扫描。在一实施方式中，可以沿着y方向，对晶圆10进行激光扫描。在另一实施方式中，还可以沿着y方向的负方向，对晶圆10进行激光扫描。
如图3所示，每一条光斑轨迹21包括多个沿x方向排列的光斑211。为清晰请见，图3中，以多个光斑211的光斑的中心(即光斑中心)连接形成的弧线代表光斑轨迹21，并示例性地示意出第i条光斑轨迹、第i+1条光斑轨迹和第i+2条光斑轨迹。实际上，光斑轨迹21为光斑211连续移动形成的一条光带。
由于弧形扫描存在时间维度均匀性问题，时间维度均匀性问题主要是由于弧形扫描不能保证任意点激光驻留时间的一致，导致弧形扫描会导致部分区域退火时间不足而引起晶圆表面温度均匀性较差。而本实施例中，在形成退火扫描轨迹20的过程中，形成第i+1条光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条光斑轨迹中第n个光斑相切。第i+1条光斑轨迹与第i条光斑轨迹中相切的两个光斑211，沿x方向相差一个光斑211的宽度，光斑211的宽度即为光斑211沿x方向的长度。从而通过光斑轨迹21的规划，使得退火时间不足区域完成多次退火，提高晶圆面温度的均匀性。
S130、按照退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对晶圆的退火。
在上述步骤已经形成退火扫描轨迹20的基础上，本步骤可以按照退火扫描轨迹20进行激光扫描，完成对晶圆10的退火。
本发明实施例提供一种激光退火弧形扫描方法，在形成退火扫描轨迹20的过程中，形成第i+1条光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条光斑轨迹中第n个光斑相切，第i+1条光斑轨迹与第i条光斑轨迹中相切的两个光斑211，沿x方向相差一个光斑211的宽度，从而控制第i+1条光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条光斑轨迹中第m个光斑的重叠程度，或者，控制第i+1条光斑轨迹中第m+1个光斑与形成第i条光斑轨迹中第n个光斑的重叠程度，故而，本发明实施例通过光斑轨迹21的规划，使得退火时间不足区域完成多次退火，解决弧形扫描存在时间维度均匀性问题，提高晶圆面温度的均匀性。
可选地，参考图3和图4，光斑211包括矩形光斑。上述步骤120可以包括：形成第i+1条光斑轨迹21中第m个矩形光斑的顶点与形成第i条光斑轨迹21中第n个矩形光斑的顶点重合。本发明实施例中，光斑211包括矩形光斑，从而第i+1条光斑轨迹与第i条光斑轨迹中相切的两个光斑211的顶点重合。在其他实施方式中，光斑211还可以具有其他形状，例如圆形、椭圆形、六边形、八边形等，本发明实施例对此不作限制。
可选地，参考图3和图4，沿着y方向，逐条形成各光斑轨迹21。即，沿着y方向(即y轴正方向)，先形成第i条光斑轨迹，再形成第i+1条光斑轨迹，然后再形成第i+2条光斑轨迹，依次类推。示例性地，参考图3和图4，光斑211包括矩形光斑，从而沿着y方向依次形成光斑轨迹21时，生成一条光斑轨迹21中任一矩形光斑的一侧的上部顶点与下一条光斑轨迹21相对应的矩形光斑的另一侧的下部顶点重合。
示例性地，参考图3，在第三象限中，一条光斑轨迹21中任一矩形光斑的右上角与下一条光斑轨迹21相对应的矩形光斑的左下角重合。在第四象限中，一条光斑轨迹21中任一矩形光斑的左上角与下一条光斑轨迹21相对应的矩形光斑的右下角重合。如图4所示，在第四象限中，光斑321的右下角与光斑312的左上角重合。其中，第i+1条光斑轨迹21为第i条光斑轨迹21的“下一条光斑轨迹21”，i为正整数。
可选地，参考图3和图4，光斑轨迹21的第一个光斑211的中心位于y轴，n＝m+1。本发明实施例中，沿着y方向，逐条形成各光斑轨迹21。且每条光斑轨迹21的生成起点均位于y轴上，由朝着远离y轴的方向生成光斑轨迹21中的各个光斑211，即，由中心向外围生成光斑轨迹21中的各个光斑211。其中，光斑轨迹21的生成起点为生成光斑轨迹21时的设计起点，并非实际的晶圆10退火过程中的光斑轨迹21的扫描起点。
示例性地，参考图3和图4，以m＝1，n＝2为例。第i条光斑轨迹21中第1个光斑为记为光斑311，第i条光斑轨迹21中第2个光斑为记为光斑312。第i+1条光斑轨迹21中第1个光斑为记为光斑321。光斑311和光斑321的光斑中心均位于y轴上。形成第i+1条光斑轨迹中第1个光斑与形成第i条光斑轨迹中第2个光斑相切，即光斑321与光斑312相切，相切的光斑321与光斑312有且仅有一个重合点。光斑321与光斑312相切时，光斑311和光斑321沿y方向部分重叠。
示例性地，可以首先生成第第一象限和第四象限内的光斑321，然后通过y轴镜像的方式，生成第二象限和第三象限内的光斑321，以形成多条光斑轨迹21，并最终形成退火扫描轨迹20。
图5为图3中第三象限内部分光斑的一种相切示意图，结合图3和图5，沿着y方向，逐条形成各光斑轨迹21。光斑轨迹21的最后一个光斑211的中心位于y轴，n＝m。本发明实施例中，沿着y方向，逐条形成各光斑轨迹21。且每条光斑轨迹21的生成终点均位于y轴上，由朝着y轴的方向生成光斑轨迹21中的各个光斑211，即，由外围向中心生成光斑轨迹21中的各个光斑211。其中，光斑轨迹21的生成终点为生成光斑轨迹21时的设计终点，并非实际的晶圆10退火过程中的光斑轨迹21的扫描终点。
示例性地，参考图3和图5，以m＝1，n＝1为例。第i条光斑轨迹21中第1个光斑为记为光斑311，第i条光斑轨迹21中第2个光斑为记为光斑312。第i+1条光斑轨迹21中第1个光斑为记为光斑321。光斑311和光斑321的光斑中心均位于第三象限内。形成第i+1条光斑轨迹中第1个光斑与形成第i条光斑轨迹中第1个光斑相切，即光斑321与光斑311相切，相切的光斑321与光斑311有且仅有一个重合点。光斑321与光斑311相切时，光斑321和光斑312沿y方向部分重叠。
图6为本发明实施例提供的另一种部分光斑轨迹的示意图，参考图6，沿着y方向的负方向，逐条形成各光斑轨迹21。即，沿着y轴负方向，先形成第i条光斑轨迹，再形成第i+1条光斑轨迹，然后再形成第i+2条光斑轨迹，依次类推。
图7为图6中第一象限内部分光斑的一种相切示意图，参考图6和图7，光斑211包括矩形光斑，从而沿着y方向的负方向依次形成光斑轨迹21时，生成一条光斑轨迹21中任一矩形光斑的一侧的下部顶点与下一条光斑轨迹21相对应的矩形光斑的另一侧的上部顶点重合。
可选地，参考图6和图7，光斑轨迹21的第一个光斑21的中心位于y轴，m＝n+1。本发明实施例中，沿着y方向的负方向，逐条形成各光斑轨迹21。且每条光斑轨迹21的生成起点均位于y轴上，由朝着远离y轴的方向生成光斑轨迹21中的各个光斑211，即，由中心向外围生成光斑轨迹21中的各个光斑211。
示例性地，参考图6和图7，以m＝1，n＝2为例。第i条光斑轨迹21中第1个光斑为记为光斑311，第i条光斑轨迹21中第2个光斑为记为光斑312。第i+1条光斑轨迹21中第1个光斑为记为光斑321。光斑311和光斑321的光斑中心均位于y轴上。形成第i+1条光斑轨迹中第1个光斑与形成第i条光斑轨迹中第2个光斑相切。
图8为图6中第二象限内部分光斑的一种相切示意图，参考图6和图8，沿着y方向的负方向，逐条形成各光斑轨迹21。光斑轨迹21的最后一个光斑211的中心位于y轴，n＝m。本发明实施例中，沿着y方向的负方向，逐条形成各光斑轨迹21。且每条光斑轨迹21的生成终点均位于y轴上，由朝着y轴的方向生成光斑轨迹21中的各个光斑211，即，由外围向中心生成光斑轨迹21中的各个光斑211。
示例性地，参考图6和图8，以m＝1，n＝1为例。第i条光斑轨迹21中第1个光斑为记为光斑311，第i条光斑轨迹21中第2个光斑为记为光斑312。第i+1条光斑轨迹21中第1个光斑为记为光斑321。光斑311和光斑321的光斑中心均位于第二象限内。形成第i+1条光斑轨迹中第1个光斑与形成第i条光斑轨迹中第1个光斑相切。可选地，在形成退火扫描轨迹20的过程中，在形成第i+1条光斑轨迹中第j个光斑与形成第i条光斑轨迹中第j+1个光斑相切之前，激光退火弧形扫描方法还可以包括：形成初始光斑轨迹圆弧。形成初始光斑轨迹圆弧，即形成第一条光斑轨迹21，第一条光斑轨迹21为圆弧。本发明实施例中，首先形成初始光斑轨迹圆弧，并以初始光斑轨迹圆弧为基准，依次形成后续的第二条光斑轨迹21，第三条光斑轨迹21，……，直至形成全部的光斑轨迹21。
可选地，形成初始光斑轨迹圆弧的步骤，包括：
第一步，根据初始光斑轨迹圆弧的半径，确定初始光斑轨迹圆弧中的光斑的中心的坐标值。
第二步，根据初始光斑轨迹圆弧中的光斑的中心的坐标值，形成初始光斑轨迹圆弧。
进一步地，初始光斑轨迹圆弧中的光斑211满足如下公式：
Figure BDA0003050394810000121
其中，R0为初始光斑轨迹圆弧的半径，x(1,j)为初始光斑轨迹圆弧中第j个光斑211的中心的x方向坐标值，y(1,j)为初始光斑轨迹圆弧中第j个光斑211的中心的y方向坐标值，j为正整数。
可选地，在形成退火扫描轨迹的过程中，还包括：
第一步，根据光斑沿x方向的长度、光斑沿y方向的长度、沿y方向的重叠率、位移步长和晶圆的半径，确定第i条光斑轨迹中的光斑的中心的坐标值。其中，i为大于1的正整数。
第二步，根据第i条光斑轨迹中的光斑的中心的坐标值，形成第i条光斑轨迹。
进一步地，以初始光斑轨迹圆弧为基准，依次形成后续的光斑轨迹21，第i条光斑轨迹中的光斑满足如下公式：
Figure BDA0003050394810000131
(x(i,j)+w)2+(y(i,j)-i×(1-Ove)×l)2＝R2 (3)
其中，x(i,j)为第i条光斑轨迹21中第j个光斑的中心的x方向坐标值，x(i,j+1)为第i条光斑轨迹21中第j+1个光斑211的中心的x方向坐标值，y(i,j)为第i条光斑轨迹21中第j个光斑211的中心的y方向坐标值，y(i,j+1)为第i条光斑轨迹21中第j+1个光斑211的中心的y方向坐标值，w为光斑21沿x方向的长度，l为光斑21沿y方向的长度，Ove为沿y方向的重叠率，δl为位移步长，R为晶圆10的半径，i为大于1的正整数，即，i＝2，3，4，……。j为正整数。
其中，沿y方向的重叠率Ove满足：0≤Ove＜1。
可选地，位移步长δl满足如下公式：
δl＝Vl×δt (4)
其中，Vl为激光扫描的线速度，δt为时间步长。
图9为线速度的示意图，激光扫描的线速度Vl在x方向的分量为Vx，激光扫描的线速度Vl在y方向的分量为Vy。也就是说，Vx为沿x方向的激光扫描速度，Vy为沿y方向的激光扫描速度。
图10为本发明实施例提供的另一种退火扫描轨迹的示意图，参考图10，按照上述实施方式中激光退火弧形扫描方法形成退火扫描轨迹，并按照退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对晶圆10的退火。
可选地，在形成退火扫描轨迹的过程中，还包括：
第一步，根据x方向的激光扫描速度，获取光斑沿x方向的最高表面温度。
第二步，根据y方向的激光扫描速度，获取光斑沿y方向的最高表面温度。
图11为本发明实施例提供的一种光斑沿x方向和y方向的最高表面温度的示意图，参考图11，进一步地，光斑211沿x方向的最高表面温度Tx满足如下公式：
Figure BDA0003050394810000141
光斑211沿y方向的最高表面温度Ty满足如下公式：
Figure BDA0003050394810000142
其中，Vx为沿x方向的激光扫描速度，Vy为沿y方向的激光扫描速度。图11中的扫描速度即为激光扫描速度。x方向的扫描速度Vx和y方向的扫描速度Vy的单位均为mm/s，扫描速度大于或者等于20mm/s且小于或者等于400mm/s。
关于时间维度均匀性问题，主要是由于弧形扫描不能保证任意点激光驻留时间的一致，其体现在光斑211沿y方向，不同上下位置光斑211的驻留时间差异较大。本发明实施例以x方向速度一致和线速度大小一致为例，通过平衡x方向和y方向速度对退火温度的贡献程度，可以进一步减小时间维度的均匀性差异。
可选地，在一实施方式中，上述步骤130可以包括：以恒定的x方向的速度，按照退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对晶圆10的退火。也就是说，激光扫描在x方向上的速度恒定。x方向的激光扫描速度Vx满足：
Figure BDA0003050394810000151
其中，w为光斑21沿x方向的长度，Dwex为以恒定的x方向的速度，按照退火扫描轨迹进行激光扫描时的驻留时间。本发明实施例中，通过控制激光扫描在x方向上的速度恒定，使得各个位置处的驻留时间(本发明实施例中记为Dwex)相同，进一步减小时间维度的均匀性差异。
可选地，在另一实施方式中，上述步骤130可以包括：以恒定的线速度，按照退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对晶圆10的退火。也就是说，激光扫描在其实际运动方向上的速度恒定。线速度Vl满足：
Figure BDA0003050394810000152
其中，w为光斑21沿x方向的长度，Dwel为以恒定的线速度，按照退火扫描轨迹进行激光扫描时的驻留时间。本发明实施例中，通过控制激光扫描的线速度恒定，使得各个位置处的驻留时间(本发明实施例中记为Dwel)相同，进一步减小时间维度的均匀性差异。需要说明的是，驻留时间为激光扫描时的一个参数，在不同的扫描方式下，可以具有不同的数值。
图12为以恒定的x方向的速度完成对晶圆的退火时，晶圆片内最高表面温度的等高线图，图13为以恒定的线速度完成对晶圆的退火时，晶圆片内最高表面温度的等高线图，参考图12和图13，以恒定的x方向的速度，按照退火扫描轨迹进行激光扫描时，片间温度差为53℃。以恒定的线速度，按照退火扫描轨迹进行激光扫描时，片间温度差为41℃。线速度大小恒定的方案具有更好的时间维度均匀性优势。
在上述各实施例的基础上，进一步地，还可以通过退火温度闭环控制系统，可将温度差异控制在工艺所需温度均匀性范围内。
可选地，激光的波长为10.6μm。
示例性地，光斑211沿y方向的长度为11mm，光斑211沿x方向的长度为0.08mm，驻留时间为1ms。
示例性地，在上述步骤S110之后，以及上述步骤S120之前，激光退火弧形扫描方法还可以包括：对晶圆10进行退火前的预处理。
图14为本发明实施例提供的一种激光退火装置的示意图，参考图14，激光退火装置包括载片台30、激光器40和控制系统50。载片台30承载晶圆10。激光器40发射激光光束，激光光束投射至载片台30上形成光斑211。可以理解的是，载片台30上承载晶圆10时，激光光束投射至载片台30承载的晶圆10上也可以形成光斑211。控制系统50执行上述激光退火弧形扫描方法。由于本发明实施例提供的激光退火装置包括执行上述激光退火弧形扫描方法的控制系统50，因此本发明实施例提供的激光退火装置，可以通过光斑轨迹的规划，使得退火时间不足区域完成多次退火，提高晶圆面温度的均匀性。
示例性地，参考图14，载片台30和激光器40均与控制系统50相连接，控制系统50可以控制激光器40的出光角度、激光强度以及扫描路径。控制系统50还可以控制载片台30的运动路径，以控制载片台30带动晶圆10运动至预设位置。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (17)

1.一种激光退火弧形扫描方法，其特征在于，包括：
提供晶圆；
形成退火扫描轨迹；其中，所述退火扫描轨迹包括多条沿y方向排列的弧形的光斑轨迹，每一条所述光斑轨迹包括多个沿x方向排列的光斑，形成第i+1条所述光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条所述光斑轨迹中第n个光斑相切，i，m，n均为正整数；沿所述x方向，第i+1条所述光斑轨迹中第m个光斑与第i条所述光斑轨迹中第n个光斑之间的距离等于所述光斑沿所述x方向的长度；
按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光斑包括矩形光斑；
形成第i+1条所述光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条所述光斑轨迹中第n个光斑相切，包括：
形成第i+1条所述光斑轨迹中第m个矩形光斑的顶点与形成第i条所述光斑轨迹中第n个矩形光斑的顶点重合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着所述y方向，逐条形成各所述光斑轨迹。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着所述y方向的负方向，逐条形成各所述光斑轨迹。
5.根据权利要求3或者4所述的方法，其特征在于，所述光斑轨迹的第一个所述光斑的中心位于y轴，n＝m+1。
6.根据权利要求3或者4所述的方法，其特征在于，所述光斑轨迹的最后一个所述光斑的中心位于y轴，n＝m。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成第i+1条所述光斑轨迹中第m个光斑与形成第i条所述光斑轨迹中第n个光斑相切之前，还包括：
形成初始光斑轨迹圆弧。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，形成初始光斑轨迹圆弧，包括：
根据所述初始光斑轨迹圆弧的半径，确定所述初始光斑轨迹圆弧中的光斑的中心的坐标值；
根据所述初始光斑轨迹圆弧中的光斑的中心的坐标值，形成所述初始光斑轨迹圆弧。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述初始光斑轨迹圆弧中的光斑满足：
Figure FDA0003050394800000021
R0为所述初始光斑轨迹圆弧的半径，x(1,j)为所述初始光斑轨迹圆弧中第j个所述光斑的中心的x方向坐标值，y(1,j)为所述初始光斑轨迹圆弧中第j个所述光斑的中心的y方向坐标值，j为正整数。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成退火扫描轨迹的过程中，还包括：
根据所述光斑沿所述x方向的长度、所述光斑沿所述y方向的长度、沿所述y方向的重叠率、位移步长和所述晶圆的半径，确定第i条所述光斑轨迹中的光斑的中心的坐标值；
根据第i条所述光斑轨迹中的光斑的中心的坐标值，形成第i条所述光斑轨迹；其中，i为大于1的正整数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，第i条所述光斑轨迹中的光斑满足：
Figure FDA0003050394800000031
(x(i,j)+w)2+(y(i,j)-i×(1-Ove)×l)2＝R2；
x(i,j)为第i条所述光斑轨迹中第j个所述光斑的中心的x方向坐标值，x(i,j+1)为第i条所述光斑轨迹中第j+1个所述光斑的中心的x方向坐标值，y(i,j)为第i条所述光斑轨迹中第j个所述光斑的中心的y方向坐标值，y(i,j+1)为第i条所述光斑轨迹中第j+1个所述光斑的中心的y方向坐标值，w为所述光斑沿所述x方向的长度，l为所述光斑沿所述y方向的长度，Ove为沿所述y方向的重叠率，δl为位移步长，R为所述晶圆的半径，j为大于1的正整数。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成退火扫描轨迹的过程中，还包括：
根据所述x方向的激光扫描速度，获取所述光斑沿所述x方向的最高表面温度；
根据所述y方向的激光扫描速度，获取所述光斑沿所述y方向的最高表面温度。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述光斑沿所述x方向的最高表面温度Tx满足：
Figure FDA0003050394800000032
所述光斑沿y方向的最高表面温度Ty满足：
Figure FDA0003050394800000033
其中，Vx为沿所述x方向的激光扫描速度，Vy为沿所述y方向的激光扫描速度。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火，包括：
以恒定的x方向的速度，按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火，包括：
以恒定的线速度，按照所述退火扫描轨迹进行激光扫描，完成对所述晶圆的退火。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光的波长为10.6μm。
17.一种激光退火装置，其特征在于，包括：
载片台，承载晶圆；
激光器，发射激光光束，所述激光光束投射至所述载片台上形成光斑；
以及控制系统，所述控制系统执行如权利要求1-16任一项所述的方法。
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