[发明专利]激光退火装置及方法

权利要求书

1.一种激光退火装置，其特征在于：包括主机、激光光源分系统、光学分系统、空间光强调制分系统以及温度监测分系统，其中：

所述激光光源分系统，被所述主机控制，生成并输出激光；

所述温度监测分系统，监测硅片表面所述激光照射位置处的温度，并反馈至所述主机；

所述光学分系统，被所述主机控制，对所述激光光源分系统输出的激光进行整形和传输，得到光强均匀分布的光斑；

所述空间光强调制分系统，被所述主机控制对所述光学分系统出射的激光进行调制，使入射至所述硅片表面处的光斑的光强分布与所述硅片表面的反射率相对应，从而使得所述硅片表面各光斑位置处所吸收能量相一致，且该能量能够依据所监测的温度确定；

所述主机依据所述温度监测分系统的反馈控制所述激光光源分系统、光学分系统和空间光强调制分系统。

2.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于：所述激光光源分系统包括一个或者多个激光器，各个激光器被所述主机独立控制。

3.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于：所述光学分系统包括：

光斑探测机构，对所述激光光源分系统输出的激光进行能量及相应的光斑位置的测量并反馈至主机；

能量衰减机构，被所述主机控制，依据所述光斑探测机构的测量结果，对所述激光光源分系统输出的激光的能量进行控制；

扩束准直机构，被所述主机控制，对所述能量衰减机构控制后的激光进行光斑形状的控制；

以及匀光机构，被所述主机控制对形状被控制后的激光光斑进行整形，进而得到均匀的光斑。

4.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于：所述空间光强调制分系统包括空间光强调制器和装载所述空间光强调制器的调制器装载台，其中：

所述空间光强调制器，被所述主机控制，将经所述光学分系统后出射的均匀的光斑透射或反射至所述硅片表面。

5.如权利要求4所述的激光退火装置，其特征在于，经所述空间光强调制器后出射的激光的透光率T_θ,λ(x,y)与所述硅片表面的反射率R_θ,λ(x,y)相适应，满足以下关系：

其中，所述激光的透光率T_θ,λ(x,y)指从所述空间光强调制器出射的激光与入射至所述空间光强调制器的激光之比，λ为入射光的波长，θ为入射光的入射角，(x,y)表示所述硅片表面处的位置坐标。

6.如权利要求4或5所述的激光退火装置，其特征在于，退火时所述空间光强调制器和所述硅片均被离散为若干空间格点，所述空间光强调制器上相邻空间格点所对应的反射率进行取值所允许的最大距离max(△x,△y)需满足：

max(△x,△y)≤(0.1～1)*l；

其中，所述△x为所述硅片上相邻空间格点沿X向的距离，所述△y为所述硅片上相邻空间格点沿Y向的距离，所述l为特征热扩散长度，满足D为热扩散率，τ为所述硅片表面处一点所经历的曝光时间。

7.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于：所述主机包括控制所述激光光源分系统的激光光源控制分系统、控制所述光学分系统的光学控制分系统和控制所述空间光强调制分系统的空间光强调制控制分系统。

8.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于：还包括硅片载片台，所述硅片装载于所述硅片载片台，且被所述主机控制驱动所述硅片进行水平移动，从而使得光斑能够遍及所述硅片表面。

9.如权利要求8所述的激光退火装置，其特征在于：所述硅片载片台通过硅片载片台控制分系统被所述主机控制。

10.如权利要求8所述的激光退火装置，其特征在于：所述硅片载片台还能够被所述主机控制驱动所述硅片进行竖向移动，以满足焦深需求。