[发明专利]激光热处理装置及激光热处理方法

权利要求书

1.一种激光热处理装置，对晶圆(4)表面进行热处理，其特征在于，包括：三个激光器(L1、L2、L3)，三个激光器(L1、L2、L3)各自具有激光控制器(C1、C2、C3)；还包括系统控制单元(1)，系统控制单元(1)进行三个激光输出的总体时序控制以及与运动台(5)的同步时序控制，系统控制单元(1)为脉冲发生器的形式，其中三种激光器包含两种波长。

2.如权利要求1所述的激光热处理装置，其特征在于，该热处理为退火处理。

3.如权利要求1所述的激光热处理装置，其特征在于，其中两个激光器(L1、L2)为绿光激光器，两者波长相同；第三个激光器(L3)为红外光激光器。

4.如权利要求3所述的激光热处理装置，其特征在于，绿光波段激光器波长范围为500nm～560nm，红外光激光器波长范围为780nm～1550nm；

和红外光斑宽度与绿光光斑宽度的比例要大于1.5；

和/或投射到晶圆(4)表面的绿光光斑的宽度在10-400μm范围，

和/或红外光斑的宽度在30-800μm范围。

5.如权利要求1所述的激光热处理装置，其特征在于，三个激光器(L1、L2、L3)的激光均经过精密校准的光学系统(2)，合成出射光束(3)，以一定角度投射到晶圆(4)表面的同一位置，载片台(5)承载晶圆(4)进行来回扫描及步进运动，最终使激光束覆盖整张晶圆(4)，完成激光热处理工艺过程。

6.如权利要求5所述的激光热处理装置，其特征在于，光学系统(2)完成由光源束斑至目标束斑的光束准直、匀化、合成及投影功能，第一激光器(L1)和第二激光器(L2)发出的光束进入到光学系统后(2)，由第一耦合镜(6)合成一束光，经过扩束准直模块(E1)、整形匀光模块(H1)、能量调节模块(V1)、工艺开关模块(A1)，由圆形光斑整形为能量分布相对均匀的线斑或矩形斑，进入第二耦合镜(7)；第三个激光器(L3)发出的光束，同样经过扩束准直模块(E2)、整形匀光模块(H2)、能量调节模块(V2)，被整形为形状一致但尺寸相对较大的线斑或矩形斑，进入第二耦合镜(7)；经第二耦合镜(7)对两种波长的光束进行合成，并由光阑(8)进行边缘处理，最后由镜头(9)投射至目标尺寸及目标位置。

7.如权利要求5所述的激光热处理装置，其特征在于，光学系统(2)使晶圆(4)表面上其中一种激光器的照射区域大于另两个激光器的照射区域。

8.如权利要求5所述的激光热处理装置，其特征在于，三个激光器的光斑形状一致，为线形或矩形，光斑在长轴方向上为边沿陡峭的平顶分布，在短轴方向上为高斯分布或平顶分布。

9.一种激光退火方法，对晶圆(4)表面进行热处理，其特征在于，该激光退火方法，包括以下步骤：

第一步，为红外光预热，体现在红外光不但在时序上先于绿光作用于晶圆，而且在空间分布上因覆盖区域大于绿光覆盖区域而在扫描方向前沿起到提前预热作用；

第二步，为第一个绿光脉冲的加热作用，在第一个绿光脉冲进行作用时晶圆获得基础退火温度，起到预先退火的效果；

第三步，为第二个绿光脉冲在第一个绿光脉冲作用后的较短时间内，以不低于第一个绿光脉冲的能量密度进行加热，达到最终退火激活的效果。

10.如权利要求9所述的激光退火方法，其特征在于，利用权利要求1-8之一所述的激光热处理装置执行所述激光退火方法；和/或第一个绿光脉冲和第二个绿光脉冲之间的时间延迟可调节，调节范围为10ns-3000ns；和/或第一个绿光脉冲与红外光之间的时间延迟至少＞100ns。