本發(fā)明涉及激光退火技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光退火裝置及其退火方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體裝置的制造中，當(dāng)在硅基板的背面預(yù)定區(qū)域進(jìn)行離子注入時，通常在深層中注入P離子，在淺層中注入B離子，且B離子的溶度比深層次的P離子溶度高，因此，采用該種離子注入方法容易破壞硅基板的表面的結(jié)晶性能，使離子排布雜亂無章。針對以上問題，通常采用對形成于玻璃等絕緣基底上的半導(dǎo)體膜使用激光退火的方法，以達(dá)到晶化或提高結(jié)晶度的目的，而激光退火的結(jié)果是將非晶態(tài)材料轉(zhuǎn)化為多晶或單晶態(tài)，當(dāng)離子注入后，使摻入的雜質(zhì)與晶體中的原子有序的排列組合，有效改善了材料的電學(xué)特性。

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種半導(dǎo)體裝置和制造方法，該裝置包含有特殊的電流計(jì)鏡M2和fθ透鏡M3，該fθ透鏡M3的特點(diǎn)在于：當(dāng)同一束光從不同方向入射時，其可以將光斑聚焦到同一個平面。其制造方法為將一束可見激光GL1和一束近紅外激光RL1進(jìn)行合束后進(jìn)行退火，其中可見激光GL1為脈沖激光，近紅外激光RL1為連續(xù)激光；由于近紅外激光RL1是連續(xù)激光，為了保證退火硅片特定的溫度需求，即近紅外激光RL1退火的退火時間需保持在ms級以內(nèi)，否則容易造成硅片正面的溫度過高，造成破壞，因此要求工件臺的掃描速度很快，較難實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)中利用電流計(jì)鏡M2與fθ透鏡M3相結(jié)合，利用電流計(jì)鏡M2的掃描響應(yīng)和速度快的特點(diǎn)，達(dá)到退火的需求。然而采用該方法將會導(dǎo)致入射角度產(chǎn)生變化，且降低了掃描的均勻性。

之后，又提出了一種半導(dǎo)體制造方法和裝置，采用兩束不同的激光進(jìn)行深 度退火，其中至少有一束激光為連續(xù)激光，在退火過程中根據(jù)硅片深度不同控制不同的退火溫度，然而該技術(shù)中不能調(diào)整兩束退火激光的相對位置和光斑大小，因此不能根據(jù)硅片不同位置的退火需要有效控制退火的駐留時間和退火溫度，從而影響了對硅片的退火性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服以上不足，提供了一種不僅可以實(shí)現(xiàn)硅片深度退火，而且可有效提高退火性能的激光退火裝置及其退火方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種激光退火裝置，包括第一退火光路系統(tǒng)、第二退火光路系統(tǒng)和合束光路系統(tǒng)，其中所述第一退火光路系統(tǒng)包括可見激光光源、與所述可見激光光源對應(yīng)的可見激光光路系統(tǒng)和第一能量監(jiān)測單元；所述第二退火光路系統(tǒng)包括近紅外激光光源、與所述近紅外激光光源對應(yīng)的近紅外激光光路系統(tǒng)、第二能量監(jiān)測單元和能量調(diào)節(jié)單元；所述近紅外激光光路系統(tǒng)包括近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元；所述合束光路系統(tǒng)設(shè)于所述可見激光光路系統(tǒng)和近紅外激光光路系統(tǒng)之后，工件臺之前。

進(jìn)一步的，所述可見激光光路系統(tǒng)包括依次排列的第一準(zhǔn)直單元、第一擴(kuò)束單元、第一勻光單元和前聚焦單元，所述第一能量監(jiān)測單元設(shè)于所述可見激光光源和第一準(zhǔn)直單元之間。

進(jìn)一步的，所述可見激光光路系統(tǒng)還包括第一快門單元，所述第一快門單元設(shè)于所述可見激光光源和第一能量監(jiān)測單元之間。

進(jìn)一步的，所述可見激光光源設(shè)有兩個，分別為第一可見激光光源和第二可見激光光源，所述可見激光光路系統(tǒng)還包可見激光合束光路系統(tǒng)，所述可見激光合束光路系統(tǒng)包括第一合束單元和第一反射單元，所述第一合束單元設(shè)于所述第一可見激光光源和第一快門單元之間，所述第二可見激光光源輸出的可見激光通過所述第一反射單元進(jìn)入第一合束單元，所述第一合束單元用于將所述第一可見激光光源和第二可見激光光源輸出的可見激光合束之后進(jìn)行輸出。

進(jìn)一步的，所述近紅外激光光路系統(tǒng)還包括依次排列的光纖接頭單元、中繼單元、第二擴(kuò)束單元、第二準(zhǔn)直單元、第二勻光單元和第二反射單元，所述光纖接頭單元連接至所述近紅外激光光源和近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元，所述第二能量監(jiān)測單元和能量調(diào)節(jié)單元依次排列，且設(shè)于所述中繼單元和第二擴(kuò)束單元之間。

進(jìn)一步的，所述近紅外激光光光路系統(tǒng)還包括第二快門單元，所述第二快門單元設(shè)于所述中繼單元與所述第二能量監(jiān)測單元之間。

進(jìn)一步的，所述光纖接頭單元包括光纖頭和固定所述光纖頭的光纖接頭架，所述光纖頭連接到近紅外激光光源，所述近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元為電動調(diào)整架，與光纖接頭架連接，帶動光纖頭對近紅外激光光源在X和Y方向、以及繞X和繞Y方向進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述合束光路系統(tǒng)包括依次排列的第二合束單元和共用聚焦單元，以及用于探測所述工件臺上的硅片在退火前和退火后反射率的反射率測量單元。

進(jìn)一步的，所述可見激光光源為脈沖激光，波長范圍為355-577nm；所述近紅外連續(xù)光源為連續(xù)激光，波長范圍為795-980nm。

進(jìn)一步的，所述能量調(diào)節(jié)單元為可變光闌。

本發(fā)明還提供一種激光退火裝置的退火方法，包括以下步驟：

S1：確定所述工件臺上硅片不同位置的退火參數(shù)；

S2：所述可見激光光源輸出可見激光，并通過所述可見激光光路系統(tǒng)之后形成第一束退火光斑；同時所述近紅外激光光源輸出近紅外激光，并通過所述近紅外激光光路系統(tǒng)之后形成第二束退火光斑；所述第一束退火光斑與第二束退火光斑經(jīng)過合束光路系統(tǒng)之后照射到工件臺上；

S3：根據(jù)S1中獲得的硅片不同位置的退火深度參數(shù)和工件臺的轉(zhuǎn)速，利用所述近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元對所述近紅外激光光源的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；

S4：第一能量監(jiān)測單元和第二能量監(jiān)測單元分別實(shí)時監(jiān)測所述可見激光和 近紅外激光的能量；

S5：根據(jù)S1中獲得的硅片不同位置的退火深度參數(shù)和工件臺的轉(zhuǎn)速，使用能量調(diào)節(jié)單元實(shí)時調(diào)節(jié)近紅外激光光源的光斑大小，實(shí)現(xiàn)對硅片的退火。

進(jìn)一步的，所述步驟S2中，可見激光的光斑尺寸大于所述近紅外激光的光斑尺寸。

進(jìn)一步的，所述步驟S2中，合束光路系統(tǒng)中設(shè)有反射率測量單元，用于探測所述工件臺單元上的硅片在退火前和退火后反射率的變化情況。

進(jìn)一步的，所述步驟S2還包括利用第一快門單元和第二快門單元分別控制可見激光光源和近紅外激光光源的開閉狀態(tài)。

進(jìn)一步的，所述步驟S4中，所述近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元為電動調(diào)整架，對所述近紅外激光光源在X和Y方向、以及繞X和繞Y方向進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述步驟S5中，所述能量調(diào)節(jié)單元為可變光闌，調(diào)節(jié)所述近紅外激光光源輸出的可見激光光斑大小。

本發(fā)明提供的激光退火裝置及其退火方法，通過近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元對近紅外激光光源在X和Y方向、以及繞X和繞Y方向進(jìn)行調(diào)整，從而控制近紅外激光光源與可見激光光源輸出的兩束退火光斑聚焦后在硅片上的位置不同，以及通過能量調(diào)節(jié)單元對兩束退火光斑的相對尺寸進(jìn)行調(diào)整以控制退火的駐留時間，從而控制退火溫度，達(dá)到硅片上不同位置的退火深度和溫度需求，大大提高了系統(tǒng)的退火性能和延展性能。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有激光退火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明激光退火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明激光退火裝置兩束不同退火激光照射到硅片5不同深度處溫度與時間的關(guān)系；

圖4是本發(fā)明激光退火裝置為兩束退火激光合束后的其中一種相對位置示 意圖；

圖5為圖4中兩束退火激光合束后的能量效果圖；

圖6為本發(fā)明激光退火裝置退火過程中脈沖激光和連續(xù)激光的時序圖；

圖7為本發(fā)明激光退火裝置光纖接頭單元與電動調(diào)整架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明激光退火裝置可變光闌的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明激光退火裝置的退火方法流程圖；

圖10是本發(fā)明中連續(xù)激光光斑短邊為0.08mm時在硅片7um和120um位置處滿足所需的退火溫度所需要的連續(xù)激光功率；

圖11是本發(fā)明中連續(xù)激光光斑短邊為0.12mm時在硅片7um和120um位置處滿足所需的退火溫度所需要的連續(xù)激光功率。

圖1中所示：GL1、可見激光；RL1、近紅外激光；M2、電流計(jì)鏡；M3、fθ透鏡；

圖2-7中所示：1、第一退火光路系統(tǒng)；P1、可見激光光源；PL1、第一束退火光斑；P11、第一可見激光光源；P12、第二可見激光光源；11、可見激光合束光路系統(tǒng)；P3、第一反射單元；P4、第一合束單元；P5、第一快門單元；P6、第一能量監(jiān)測單元；P7、第一準(zhǔn)直單元；P8、第一擴(kuò)束單元；P9、第一勻光單元；P10、前聚焦單元；2、第二退火光路系統(tǒng)；C1、近紅外激光光源；CL1、第二束退火光斑；M1、光纖接頭單元；M11、光纖頭；M12、光纖接頭架；C2、中繼單元；C3、第二快門單元；C4、第二能量監(jiān)測單元；C5、第二擴(kuò)束單元；C6、第二準(zhǔn)直單元；C7、第二勻光單元；C8、第二反射單元；M2、近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元；M21、X向調(diào)整桿；M22、Y向調(diào)整桿；M23、繞X軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿；M24、繞Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿；M3、能量調(diào)節(jié)單元；M31、左調(diào)節(jié)板；M32、右調(diào)節(jié)板；3、合束光路系統(tǒng)；G1、第二合束單元；G2、共用聚焦單元；G3、反射率測量單元；4、工件臺；5、硅片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述：

如圖2所示，本發(fā)明提供一種激光退火裝置，包括第一退火光路系統(tǒng)1、第二退火光路系統(tǒng)2和合束光路系統(tǒng)3，其中第一退火光路系統(tǒng)1包括可見激光光源P1、與可見激光光源P1對應(yīng)的可見激光光路系統(tǒng)和第一能量監(jiān)測單元P6；第二退火光路系統(tǒng)2包括近紅外激光光源C1、與近紅外激光光源C1對應(yīng)的近紅外激光光路系統(tǒng)、第二能量監(jiān)測單元C4和能量調(diào)節(jié)單元M3；近紅外激光光路系統(tǒng)包括近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元M2；合束光路系統(tǒng)3設(shè)于第一退火光路系統(tǒng)1和第二退火光路系統(tǒng)2之后，工件臺4之前，工件臺4用于帶動硅片5做步進(jìn)掃描運(yùn)動，改變退火光斑照射到硅片5的位置，使硅片5能夠完整地實(shí)現(xiàn)退火需求。

優(yōu)選的，可見激光光源P1為脈沖激光器，輸出脈沖激光，波長范圍為355-577nm；近紅外連續(xù)光源C1為連續(xù)激光器，輸出連續(xù)激光，波長范圍為795-980nm，如圖3所示，為可見激光與近紅外激光照射到硅片5不同深度處溫度與時間的關(guān)系，其中可見激光的照射時間為120ns，能量密度為800mJ/cm²，上方兩條為可見激光的照射曲線；近紅外激光的照射時間為180ns，能量密度為800mJ/cm²，下方兩條為可見激光的照射曲線，從曲線可以看出，在照射不同激光時，其在不同深度方向上出現(xiàn)最高退火溫度的時間是不一樣的，利用該特性，我們可以通過控制兩束退火激光的相對位置，來控制不同深度的退火溫度以及所需的退火深度，即兩束光斑的相對位置不同，對于硅片上所需退火的某個區(qū)域經(jīng)過兩束退火激光照射的時間就會存在一定的延時，實(shí)現(xiàn)延時退火的效果；如圖4所示，為兩束退火激光合束后其中一種相對位置示意圖，脈沖激光覆蓋連續(xù)激光，即脈沖激光的寬度為0.2mm，連續(xù)激光的寬度為0.08/0.12mm，連續(xù)激光在脈沖激光的位置之后，達(dá)到延時效果，兩者合束之后的能量效果如圖5所示。

如圖6所示，為退火過程中脈沖激光和連續(xù)激光的時序分布圖，在退火過程中，硅片5由工件臺4帶動先經(jīng)過脈沖激光的照射后再經(jīng)過連續(xù)激光的連續(xù) 照射，從圖中可以看出脈沖激光的穿透力較短，只能在襯底表面(如0.5um左右)實(shí)現(xiàn)退火，而近紅外連續(xù)激光的穿透力相對較長，可以達(dá)到10um，在7um深度的地方溫度可以達(dá)到1000℃以上，可以實(shí)現(xiàn)7um退火的要求，但由于近紅外激光是連續(xù)激光，其退火溫度與退火時間和兩束激光的延時相關(guān)。可見激光的穿透力較短，只能在硅片5表面(深度<0.5um)進(jìn)行退火，而近紅外連續(xù)激光的穿透力相對較長，可以達(dá)到深度>10um，而在深度為7um的地方溫度可以達(dá)到1000℃以上，可以實(shí)現(xiàn)硅片5的7um深度退火的要求。

請繼續(xù)參照圖2，可見激光光路系統(tǒng)包括依次排列的第一準(zhǔn)直單元P7、第一擴(kuò)束單元P8、第一勻光單元P9和前聚焦單元P10，第一能量監(jiān)測單元P6設(shè)于可見激光光源P1和準(zhǔn)直單元P7之間。其中，第一能量監(jiān)測單元P6對可見激光光源P1輸出的可見激光的能量進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)來調(diào)整可見激光的能量密度；優(yōu)選的，可見激光光路系統(tǒng)還包括第一快門單元P5，第一快門單元P5設(shè)于可見激光光源P1和第一能量監(jiān)測單元P6之間，具體的，第一快門單元P5主要由快門葉片和快門電機(jī)(圖中均未標(biāo)出)組成，用于實(shí)現(xiàn)可見激光光源P1的開閉功能；第一準(zhǔn)直單元P7用于將可見激光光源P1出射的激光進(jìn)行準(zhǔn)直，出射出平行光；第一擴(kuò)束單元P8由兩片透鏡組合成，用于將從第一準(zhǔn)直單元P8射出的激光進(jìn)行放大，得到所需的光斑尺寸；第一勻光單元P9由兩個微透鏡組成或者微透鏡加柱面鏡組成或者單獨(dú)的柱面鏡組成，用于對可見激光進(jìn)行勻光作用，得到均勻的第一束退火光斑PL1；前聚焦單元P10主要由4個不同的透鏡(圖中未標(biāo)出)組成，其能夠?qū)⒉煌肷浣呛蛿?shù)值孔徑(NA)的可見激光聚焦到同一面上，實(shí)現(xiàn)所需均勻大小的第一束退火光斑PL1。

優(yōu)選的，可見激光光源P1設(shè)有兩個，分別為第一可見激光光源P11和第二可見激光光源P12，可見激光光路系統(tǒng)還包括可見激光合束光路系統(tǒng)11，可見激光合束光路系統(tǒng)11包括第一合束單元P4和第一反射單元P3，第一合束單元P4設(shè)于第一可見激光光源P11和第一快門單元P5之間，第二可見激光光源P12輸出的可見激光通過第一反射單元P3進(jìn)入第一合束單元P4，第一合束單元P4 用于將第一可見激光光源P11和第二可見激光光源P12輸出的可見激光合束之后進(jìn)行輸出。需要說明的是，第一合束單元P4為一個合束器，該合束器的其中一個面能夠反射可見激光，另外一面能夠透射可見激光，從而實(shí)現(xiàn)合束功能，第一準(zhǔn)直單元P7用于將第一可見激光光源P11和第二可見激光光源P12出射合并后的激光進(jìn)行準(zhǔn)直，出射出平行光。

請繼續(xù)參照圖2，近紅外激光光路系統(tǒng)還包括依次排列的光纖接頭單元M1、中繼單元C2、第二擴(kuò)束單元C5、第二準(zhǔn)直單元C6、第二勻光單元C7和第二反射單元C8，光纖接頭單元M1連接至近紅外激光光源C1和近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元M2，第二能量監(jiān)測單元C4和能量調(diào)節(jié)單元M3依次排列，且設(shè)于中繼單元C2和第二擴(kuò)束單元C5之間；具體的，光纖接頭單元M1包括光纖頭M11和固定光纖頭M11的光纖接頭架M12，光纖頭M11連接到近紅外激光光源C1，近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元M2為電動調(diào)整架，包括X、Y向調(diào)整桿M21、M22和繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿M23、M24，如圖7所示，電動調(diào)整架與光纖接頭架M12連接，可以帶動光纖頭M11對近紅外激光光源C1在X和Y方向、以及繞X和繞Y方向進(jìn)行調(diào)整，從而控制近紅外激光與可見激光聚焦后在硅片5的位置不同，形成兩束激光延時，達(dá)到退火需求。優(yōu)選的，近紅外激光光光路系統(tǒng)21還包括第二快門單元C3，第二快門單元C3設(shè)于中繼單元C2與第二能量監(jiān)測單元C4之間，與第一快門單元P5相似，第二快門單元C3包括快門葉片和快門電機(jī)(圖中均未標(biāo)出)，用于實(shí)現(xiàn)近紅外激光光源C1的開閉功能。

請繼續(xù)參照圖3，合束光路系統(tǒng)3包括依次排列的第二合束單元G1和共用聚焦單元G2，以及用于實(shí)時探測工件臺4上的硅片5在退火前和退火后反射率的反射率測量單元G3。第一能量監(jiān)測單元P6和第二能量監(jiān)測單元C4均包括能量傳感器、衰減片和放大板卡(圖中均未標(biāo)出)，可實(shí)時監(jiān)控當(dāng)前系統(tǒng)中的能量大小和變化。

如圖8所示，能量調(diào)節(jié)單元M3為可變光闌，左、右調(diào)節(jié)板M31、M32分 別安裝在兩個電動平臺上，系統(tǒng)根據(jù)硅片5當(dāng)前位置所需的退火能量和光斑大小，分別控制兩個電動平臺帶動左、右調(diào)節(jié)板M31、M32相向或相對等位移移動來控制光斑大小)，相對移動左、右調(diào)節(jié)板M31、M32的位置來調(diào)節(jié)近紅外激光光源C1輸出的近紅外激光光斑的短/長邊尺寸，當(dāng)光斑為圓形時，長短邊一致，以控制退火的駐留時間，從而控制退火溫度，達(dá)到硅片5上不同位置的退火深度和需求，如圖5所示，可變光闌可遮擋近紅外激光的短邊方向，將照射到硅片5面的光斑減少，從而可以控制近紅外激光的照射時間，既達(dá)到了7um深度的退火要求，又可以很好的控制硅片5背面的溫度，不至于破壞硅片5。

本發(fā)明還提供一種激光退火裝置的退火方法，如圖9所示，包括以下步驟：

S1：確定工件臺4上硅片5不同位置的退火深度參數(shù)，即硅片5不同位置上所需的退火深度和退火溫度不同。

S2：可見激光光源P1輸出可見激光，并通過可見激光光路系統(tǒng)之后形成第一束退火光斑PL1；同時所述近紅外激光光源C1輸出近紅外激光，并通過近紅外激光光路系統(tǒng)之后形成第二束退火光斑CL1；第一束退火光斑PL1與第二束退火光斑CL1經(jīng)過合束光路系統(tǒng)3之后照射到工件臺4上；優(yōu)選的，還包括利用第一快門單元P5和第二快門單元C3分別控制可見激光光源P1和近紅外激光光源C1的開閉狀態(tài)。優(yōu)選的，可見激光的光斑尺寸大于近紅外激光的光斑尺寸；同時利用反射率測量單元G3以探測所述工件臺單元上的硅片5在退火前和退火后反射率的變化情況。具體的，可見激光光源P1為脈沖激光，波長范圍為355-577nm；近紅外連續(xù)光源C1為連續(xù)激光，波長范圍為795-980nm，其中，可見激光的穿透力較短，只能在硅片5表面(深度<0.5um)進(jìn)行退火，而近紅外連續(xù)激光的穿透力相對較長，可以達(dá)到深度>10um，而在深度為7um的地方溫度可以達(dá)到1000℃以上，可以實(shí)現(xiàn)硅片5的7um深度退火的要求。

S3：根據(jù)S1中獲得的硅片5不同位置的退火深度參數(shù)和工件臺4的轉(zhuǎn)速，利用近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元M2對近紅外激光光源C1的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；優(yōu)選的，利用電動調(diào)整架對所述近紅外激光光源C1沿X和Y方向、以及繞X 和繞Y方向進(jìn)行調(diào)整。

S4：第一能量監(jiān)測單元P6和第二能量監(jiān)測單元C4分別實(shí)時監(jiān)測可見激光和近紅外激光的能量，即第一能量監(jiān)測單元P6實(shí)時監(jiān)測可見激光光路中的可見激光的能量，第二能量監(jiān)測單元C4實(shí)時監(jiān)測可見激光光路中的可見激光的能量；

S5：根據(jù)S1中獲得的硅片5不同位置的退火深度參數(shù)和工件臺4的轉(zhuǎn)速，使用能量調(diào)節(jié)單元M3實(shí)時調(diào)節(jié)近紅外激光光源C1的光斑大小，實(shí)現(xiàn)對硅片5的退火；優(yōu)選的，利用可變光闌調(diào)節(jié)所述近紅外激光光源C1輸出的可見激光光斑大小。

需要說明的是，由于光斑越大，照射時間越長，退火溫度就越高，延時越大，即第二束退火光斑CL1與第一束退火光斑PL1之間的疊加溫度相對小，因此根據(jù)硅片5不同位置所需退火的深度不同，自動調(diào)用內(nèi)部標(biāo)定好的所需光斑大小和相對位置，調(diào)整近紅外激光光源C1入射到照明系統(tǒng)的位置，將第二束退火光斑CL1與第一束退火光斑PL1的相對位置進(jìn)行變化調(diào)整，達(dá)到所需的退火要求。

以可見激光光源P1為輸出功率75W、頻率5000HZ、波長為527nm的激光器，近紅外激光光源C1為輸出功率420W、脈寬50-60um的半導(dǎo)體激光器為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖10和11所示，當(dāng)控制近紅外激光的光斑短邊為0.08mm、激光器功率為420W時，硅片57um處的溫度在1000℃以上，而120um處的溫度只有260℃；當(dāng)控制近紅外激光的光斑短邊控制在0.12mm、激光器功率為340W時，硅片5在7um處的溫度在1000℃以上，但在120um處的溫度只有270℃，均滿足退火要求；同理，當(dāng)?shù)谝皇嘶鸸獍逷L1與第二束退火光斑CL1的相對位置除以工件臺速度即為延時，由于脈沖激光覆蓋連續(xù)激光，當(dāng)連續(xù)激光在脈沖激光前部分時，此時的退火溫度較高，退火深度較深；當(dāng)連續(xù)激光在脈沖激光寬度方向后部分時，此時退火溫度相對低，退火深度得到有效控制。

需要說明的是，退火過程中，第一束退火光斑PL1與第二束退火光斑CL1在硅片5上的相對位置可以通過兩種方式得到，一種是根據(jù)前期的熱等仿真數(shù) 據(jù)，在退火前，根據(jù)退火硅片5的條件以及需要達(dá)到的退火深度等條件，先進(jìn)行離線將兩束激光的相對位置按照仿真的數(shù)據(jù)進(jìn)行，調(diào)整的方式分為手動和自動兩種，根據(jù)第一能量監(jiān)測單元P6和第二能量監(jiān)測單元C4測試得到的光斑大小和相對位置來進(jìn)行調(diào)整；一種是根據(jù)前期的工藝實(shí)驗(yàn)所獲得的測試數(shù)據(jù)，再擬合出兩束激光相對位置與退火深度的關(guān)系曲線，得出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，將該函數(shù)關(guān)系設(shè)置成曝光中的參數(shù)，在退火時，根據(jù)退火硅片5的條件以及需要達(dá)到的退火深度等條件，對退火條件進(jìn)行選擇，包括能量、脈寬和兩束退火光束之間的相對位置，此時近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元M2帶動光纖頭M11進(jìn)行運(yùn)動，改變近紅外激光的入射角度和位置，再采用第一能量監(jiān)測單元P6和第二能量監(jiān)測單元C4進(jìn)行測量標(biāo)定，達(dá)到所需的條件后開始進(jìn)行退火，實(shí)現(xiàn)延時退火的效果。

綜上所述，本發(fā)明提供的激光退火裝置及其退火方法，通過近紅外激光光源位置調(diào)節(jié)單元M2對近紅外激光光源C1在X和Y方向、以及繞X和繞Y方向進(jìn)行調(diào)整，從而控制近紅外激光光源C1與可見激光光源P1輸出的兩束退火光斑聚焦后在硅片5上的位置不同，以及通過能量調(diào)節(jié)單元M3對兩束退火光斑的相對尺寸進(jìn)行調(diào)整以控制退火的駐留時間，從而控制退火溫度，達(dá)到硅片5上不同位置的退火深度和需求，大大提高了退火性能和延展性能。

雖然說明書中對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但這些實(shí)施方式只是作為提示，不應(yīng)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種省略、置換和變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。