一种激光退火装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种激光退火装置包括：激光退火单元，用于对所述加工对象进行激光退火；反射率检测单元，用于检测与分析所述加工对象的表面状态；工件台，用于放置一加工对象；其中，所述激光退火单元包括：激光器、扩束系统、匀光系统、分光系统、聚焦系统。本发明专利技术不需要外加探测光源，直接把激光的透射光作为参考光，将加工对象表面的反射光与透射光作对比，随加工时间变化，得出不同的反射光与透射光的比率，进而推算出加工对象表面的反射率变化，进而得到加工对象的表面状态，当加工对象的表面状态为液态时，表示激光退火完成。

Laser annealing device and method

The invention provides a laser annealing apparatus includes: a laser annealing unit for laser annealing on the processing object; reflectance detection unit for the surface state of the processing object detection and analysis; the workpiece table, for placing a processing object; wherein, the laser annealing unit includes: a laser beam expander well, optical system, optical system, focus system. The invention does not require an external light source, direct laser transmitted light as reference light, reflected light and transmission light the surface processing object for comparison, change with the processing time, the ratio of the reflected light and transmitted light different, and then calculate the reflection rate of the surface change processing object, and then get the surface state of the processing object when the surface processing object to liquid, said the completion of laser annealing.

【技术实现步骤摘要】
一种激光退火装置及方法
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种激光退火装置及方法。
技术介绍
近年来，激光退火技术被广泛运用于玻璃等绝缘基底上的半导体膜，目的是晶化或提高结晶度，将非晶态材料转化为多晶材料或单晶态材料，这样使得离子注入后，掺入的杂质与晶体中的原子有序的排列组合，有效改善了材料的电学特性。加工对象表面状态的确定在激光退火过程中是非常重要的工作，它直接关系到加工精度和加工工件表面质量，在设备加工过程中，经常遇到需要精确判断加工对象表面状态，进而确定加工时间的问题。由于激光的强度大，亮度高，激光退火过程中，退火时间大约在微秒量级，时间非常短，现有的温度测量设备无法监测出当前温度，因而无法准确知道退火的时间以及退火过程中的加工对象表面状态。现有技术中，一般是将探测光照在薄膜的退火区域内的局部一处，检测来自照射处的反射光的光强的方法，来检测加工对象表面的状态。在名为“ExcimerLaser-InducedTemperatureFieldinMeltingandResolidficationofSilliconThinFilms”的文献中采用连续激光作为检测光，激光束照在薄膜上，用一个响应时间为1ns的带有硅PN结光电二极管的光电探测器来检测来自薄膜的反射光，并采用一个采样频率为1GHz的采样探测装置对探测到的信号随时间的变化进行测量，从而获得加工对象表面的状态。在现有技术中，都需要外加探测光源，然后与其他参考光作对比，随加工时间变化，得出不同的比率，进而推算出加工对象表面的发射率的变化，进而得到加工对象的表面状态，使得整个退火过程复杂，不宜操作。专利
技术实现思路
本专利技术提供了一种激光退火装置及方法，能够解决在激光退火过程中，需要外加探测光源使整个退火过程复杂，不易操作的问题。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案在于：一种激光退火装置，包括：激光退火单元，用于对所述加工对象进行激光退火；反射率检测单元，用于检测与分析所述加工对象的表面状态；工件台，用于放置一加工对象；其中，所述激光退火单元包括：激光器，用于射出激光；扩束系统，用于对所述激光器射出的激光进行扩束；匀光系统，用于对所述扩束系统扩束的激光进行匀光；分光系统，用于对经所述匀光系统匀光的激光进行第一分光；其中，所述分光系统将所述激光器射出的99%的激光分出作为第一反射光，并将所述激光器射出的其余1%的激光分出作为透射光；聚焦系统，用于对所述分光系统分出的第一反射光进行聚焦。多选的，在所述的激光退火装置中，所述分光系统还用于将经过加工对象的第一反射光进行第二分光以获取第二反射光。多选的，在所述的激光退火装置中，所述反射率检测单元包括：第一能量探测器，用于探测所述分光系统分出的透射光，并根据探测到的透射光发出第一信号；第二能量探测器，用于探测所述分光系统分出的第二反射光，并根据探测到的所述第二反射光发出第二信号；第一信号处理系统，用于接收所述第一信号和所述第二信号。多选的，在所述的激光退火装置中，所述反射率检测单元包括：第三能量探测器，用于探测所述分光系统分出的透射光，并根据探测到的透射光发出第三信号；第四能量探测器，用于探测所述加工对象反射出的第一反射光，并根据探测到的所述第一反射光发出第四信号；第二信号处理系统，用于接收所述第三信号和所述第四信号。本专利技术还提供另一种激光退火装置，包括：激光退火单元，用于对所述加工对象进行激光退火；反射率检测单元，用于检测与分析所述加工对象的表面状态；工件台，用于放置一加工对象；其中，所述激光退火单元包括：激光器，用于射出激光；扩束系统，用于对所述激光器射出的激光进行扩束；匀光系统，用于对所述扩束系统扩束的激光进行匀光；第一分光系统，设置于所述激光器和扩束系统之间、扩束系统和匀光系统之间或匀光系统和第二分光系统之间的任一位置，所述第一分光系统对所述激光器、扩束系统或匀光系统射出的激光进行第一分光，其中，所述第一分光系统将射出的99%的激光分出作为第一反射光，并将射出的其余1%的激光分出作为透射光；第二分光系统，用于对经所述匀光系统匀光后的第一反射光或经所述第一分光系统进行第一分光后的第一反射光传递至聚焦系统；聚焦系统，用于对所述第二分光系统传递的第一反射光进行聚焦。多选的，在所述的激光退火装置中，所述第二分光系统还用于将经过所述加工对象的第一反射光进行第二分光以获取第二反射光。多选的，在所述的激光退火装置中，所述反射率检测单元包括：第五能量探测器，用于探测所述第一分光系统所分出的透射光，并根据探测到的透射光发出第五信号；第六能量探测器，用于探测所述第二分光系统分出的第二反射光，并根据探测到的第二反射光发出第六信号；第三信号处理系统，用于接收所述第五信号和所述第六信号。根据本专利技术的另一面，还提供一种激光退火方法，使用所述的一种激光退火装置，包括以下步骤：将加工对象放置于工件台上；激光退火单元对加工对象进行激光退火处理，其中，从激光器射出的激光，依次经过扩束系统扩束，匀光系统匀光后，经过分光系统进行第一分光，所述分光系统将所述激光器射出的99%的激光分出作为第一反射光，并将所述激光器射出的其余1%的激光分出作为透射光；第一反射光经过聚焦系统聚焦，焦点落在加工对象上；所述第一反射光在加工对象上经过反射后，按原路返回，经过聚焦系统，透过分光系统进行第二分光获取第二反射光；反射率检测单元检测与分析所述第二反射光与透射光的第一比率，根据所述第一比率获取加工对象的表面状态，当加工对象的表面状态为液态时，确认激光退火完成。多选的，在所述的激光退火方法中，所述反射率检测单元包括第一能量探测器、第二能量探测器和第一信号处理系统；反射率检测单元检测与分析所述第二反射光与透射光的第一比率，根据所述第一比率获取加工对象的表面状态的步骤包括：所述第一能量探测器探测所述分光系统分出的透射光，并根据探测到的透射光发出第一信号；所述第二能量探测器探测所述分光系统分出的第二反射光，并根据探测到的所述第二反射光发出第二信号；所述第一信号处理系统接收所述第一信号和所述第二信号，并通过分析所述第一信号和第二信号得出所述第二反射光与透射光的第一比率，并根据所述第一比率获取加工对象的表面状态。本专利技术还提供另一种一种激光退火方法，使用所述的一种激光退火装置，包括以下步骤：将加工对象放置于工件台上；激光退火单元对加工对象进行激光退火处理，其中，从激光器射出的激光，依次经过扩束系统扩束，匀光系统匀光后，经过分光系统进行第一分光，所述分光系统将所述激光器射出的99%的激光分出作为第一反射光，并将所述激光器射出的其余1%的激光分出作为透射光；第一反射光经过聚焦系统聚焦，焦点落在加工对象上，所述加工对象对第一反射光进行反射；反射率检测单元检测与分析所述第一反射光与透射光的第二比率，根据所述第二比率获取加工对象的表面状态，当加工对象的表面状态为液态时，确认激光退火完成。多选的，在所述的激光退火方法中，所述反射率检测单元包括第三能量探测器、第四能量探测器和第二信号处理系统；反射率检测单元检测与分析所述第一反射光与透射光的第二比率，根据所述第二比率获取加工对象的表面状态的步骤包括：所述第三能量探测器探测器探测所述分光系统分出的透射光，并根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光退火装置，其特征在于，包括：激光退火单元，用于对加工对象进行激光退火；反射率检测单元，用于检测与分析所述加工对象的表面状态；工件台，用于放置一加工对象；其中，所述激光退火单元包括：激光器，用于射出激光；扩束系统，用于对所述激光器射出的激光进行扩束；匀光系统，用于对所述扩束系统扩束的激光进行匀光；第一分光系统，设置于所述激光器和扩束系统之间、扩束系统和匀光系统之间或匀光系统和第二分光系统之间的任一位置，所述第一分光系统对所述激光器、扩束系统或匀光系统射出的激光进行第一分光，其中，所述第一分光系统将射出的99％的激光分出作为第一反射光，并将射出的其余1％的激光分出作为透射光；第二分光系统，用于对经所述匀光系统匀光后的第一反射光或经所述第一分光系统进行第一分光后的第一反射光传递至聚焦系统；聚焦系统，用于对所述第二分光系统传递的第一反射光进行聚焦。

【技术特征摘要】
1.一种激光退火装置，其特征在于，包括：激光退火单元，用于对加工对象进行激光退火；反射率检测单元，用于检测与分析所述加工对象的表面状态；工件台，用于放置一加工对象；其中，所述激光退火单元包括：激光器，用于射出激光；扩束系统，用于对所述激光器射出的激光进行扩束；匀光系统，用于对所述扩束系统扩束的激光进行匀光；第一分光系统，设置于所述激光器和扩束系统之间、扩束系统和匀光系统之间或匀光系统和第二分光系统之间的任一位置，所述第一分光系统对所述激光器、扩束系统或匀光系统射出的激光进行第一分光，其中，所述第一分光系统将射出的99％的激光分出作为第一反射光，并将射出的其余1％的激光分出作为透射光；第二分光系统，用于对经所述匀光系统匀光后的第一反射光或经所述第一分光系统进行第一分光后的第一反射光传递至聚焦系统；聚焦系统，用于对所述第二分光系统传递的第一反射光进行聚焦。2.根据权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述第二分光系统还用于将经过所述加工对象的第一反射光进行第二分光以获取第二反射光。3.根据权利要求2所述的激光退火装置，其特征在于，所述反射率检测单元包括：第五能量探测器，用于探测所述第一分光系统所分出的透射光，并根据探测到的透射光发出第五信号；第六能量探测器，用于探测所述第二分光系统分出的第二反射光，并根据探测到的第二反射光发出第六信号；第三信号处理系统，用于接收所述第五信号和所述第六信号。4.一种激光退火方法，使用如权利要求1所述的一种激光退火装置，其特征在于，包括以下步骤：将加工对象放置于工件台上；激光退火单元对加工对象进行激光退火处理，其中，从激光器射出的激光，依次经过扩束系统扩束，匀光系统匀光，第一分光系统对所述激光器、扩束系统或匀光系统射出的激光进行第一分光，所述第一分光系统将射出的99％的激光分出作为第一反射光，并将射出的其余1％的激光分出作为透射光；第二分光系统，对经所述匀光系统匀光后的第一反射光或经所述第一分光系统进行第一分光后的第一反射光传递至聚焦系统；所述聚焦系统对所述第二分光系统传递的第一反射光进行聚焦，焦点落在加工对象上，所述加工对象对所述第一反射光进行反射；所述第一反射光在加工对象上经过反射后，按原路返回，经过聚焦系统，透过第二分光系统进行第二分光获取第二反射光；反射率检测单元检测与分析所述第二反射光与透射光的第三比率，根据所述第三比率获取加工对象的表面状态，当加工对象的表面状态为液态时，确认激光退火完成。5.根据权利要求4所述的激光退火方法，其特征在于，所述反射率检测单元第五能量探测器、第六能量探测器和第三信号处理系统；反射率检测单元检测与分析所述第二反射光与透射光的第三比率，根据所述第三比率获取加工对象的表面状态的步骤包括：所述第五能量探测器探测所述第一分光系统所分出的透射光，并根据探测到的透射光发出第五信号；所述第六能量探测器探测所述第二分光系统分出的第二反射光，并根据探测到的第二反射光发出第六信号；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建旭，兰艳平，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31