[发明专利]一种激光退火装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种激光退火装置及方法。

背景技术

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“Excimer Laser-Induced Temperature Field in Melting and Resolidfication of Sillicon Thin Films”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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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；