[发明专利]用于深紫外激光退火的三片式加热片台扫描装置

权利要求书

1.一种用于深紫外激光退火的三片式加热片台扫描装置，其特征在于，A加热片台(2)、B加热片台(3)和C加热片台(4)连接成品字型加热片台，旋转托盘(5)放置在该品字型加热片台上；品字型加热片台通过托盘旋转传动轴(17)固定在X1电动平移台(14)上台面上，X1电动平移台(14)下台面与X方向平移台(10)固定，X1电动平移台驱动电机(11)固定在X方向平移台(10)一端；R1电动旋转机构(15)分别与托盘旋转传动轴(17)和驱动电机(16)连接；Y方向Y1电动平移台(6)和Y方向Y2电动平移台(8)分别通过Y1电动平移台滑轨(12)和Y2电动平移台滑轨(13)固定在X方向平移台(10)下面两端；Y1电动平移台驱动电机(7)固定在Y方向Y1电动平移台(6)一端、Y2电动平移台驱动电机(9)固定在Y方向Y2电动平移台(8)一端；深紫外脉冲激光光束扫描定位中心点(1)位于C加热片台附近。

2.根据权利要求1所述用于深紫外激光退火的三片式加热片台扫描装置，其特征在于，所述旋转托盘(5)与所述A加热片台(2)、B加热片台(3)和C加热片台(4)成品字型连接的形状相同。

3.根据权利要求1所述用于深紫外激光退火的三片式加热片台扫描装置，其特征在于，所述旋转托盘上设置圆片的定位槽(18)槽内有三个顶针的通孔(19)。

4.根据权利要求1所述用于深紫外激光退火的三片式加热片台扫描装置，其特征在于，所述A加热片台(2)、B加热片台(3)和C加热片台(4)的外部结构均为正六边形。

5.根据权利要求1所述用于深紫外激光退火的三片式加热片台扫描装置，其特征在于，所述A加热片台(2)、B加热片台(3)和C加热片台(4)的中间均有以等边三角形布置的三根顶针孔(19)，将所加工的圆片顶起，便于机械手卸片与装片。

6.一种三片式加热片台扫描装置的深紫外激光退火方法，其特征在于，激光束固定不动，采用A、B、C三片式加热片台扫描装置，通过扫描装置在X-Y两个方向的移动，对所加工的整个圆片实施深紫外激光退火工艺，以激活离子注入的杂质，消除注入损伤，得到超浅的pn结，A加热片台为装卸片加热片台，A加热片台是预加热片台；B加热片台也是预加热片台；C加热片台是用于激光退火的工作加热片台，只有品字型加热片台上的圆片移动到C加热片台上时，才能在进行加热的同时，深紫外脉冲激光光束对圆片进行扫描；其中品字型加热片台的各加热片台的加热温度为300～500℃，温度偏差小于±1℃；圆片在品字型加热片台上的切换是通过加热片台上的旋转托盘进行的，旋转托盘上有定位定位槽，可以放置三片圆片，加工过程中由计算机控制旋转托盘的移动，圆片在按工序转移至A、B、C三个位置时，圆片通过加热片台上的三个通孔让顶针顶起，实现卸片装片的操作；在C加热片台上进行激光退火的同时，在A、B加热片台上进行预加热，当C加热片台上的圆片完成激光退火后，旋转托盘旋转120°，A、B、C加热片台上的三个圆片由旋转托盘带动，依次换位，激光退火后的圆片由C加热片台转移至A加热片台，圆片被机械手取下放在冷板上冷却，A加热片台上放上新的圆片并开始进行预加热，原来在A加热片台上的圆片转移至B加热加热片台，继续进行预加热，原来在B加热片台上的圆片转移至C加热片台，开始进行激光退火，如此循环往复；旋转托盘的旋转是由加热片台下面的固定在X1电动平移台上的R1电动旋转机构带动托盘旋转的传动轴实现的。

7.根据权利要求6所述三片式加热片台扫描装置的深紫外激光退火方法，其特征在于，所述X1、Y1和Y2电动平移台的行程须略大于所加工圆片直径，当激光束为一点光源或者一条线时，X1电动平移台做匀速直线移动；，Y方向上，平行排列的Y1和Y2电动平移台同步进行步进式移动，以此完成对圆片的扫描；如果激光束为一个经过匀化后的矩形光场，X方向和Y方向都做步进移动。

8.根据权利要求6所述三片式加热片台扫描装置的深紫外激光退火方法，其特征在于，所述深紫外激光，激光的波长为193nm～350nm，脉冲激光束的单脉冲能量为0.2J～1.5J，脉宽在10～1000ns，重复频率10～1000Hz。

9.根据权利要求6所述三片式加热片台扫描装置的深紫外激光退火方法，其特征在于，所述圆片是指半导体硅片或含有半导体材料薄膜的圆片，为SOI、SGOI和GOI中一种。

10.根据权利要求6所述三片式加热片台扫描装置的深紫外激光退火方法，其特征在于，所述激光退火工艺中，一个圆片总的预加热时间T_total为C加热片台上两圆片的激光退火时间2×T_annealing加上激光退火完成后在A加热片台上的两次卸片和装片时间2×(T_unload+T_load)，以及加热片台由激光退火完成时的终点位置回到起点位置时间2×T_return以及A、B、C加热片台的切换的时间2×T_switch，即

T_total＝2×(T_annealing+T_unload+T_load+T_return+T_switch)(1)

当预加热的圆片达到热平衡的等待时间T_waiting小于等于总的预加热时间T_total时，将不存在额外的设备等待状态；如果达到热平衡的等待时间T_waiting大于总的预加热时间T_total，设备需要额外的等待时间T_w，等待圆片达到热平衡：

Tw=13×(Twaiting-Ttotal)---(2)]]>

但由于圆片提前进入到预加热状态，使设备的等待时间得到缩短。