一種同步掃描激光退火裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造設(shè)備和技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同步掃描激光退火裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制作過程中，為了調(diào)節(jié)硅片表面局部區(qū)域的導(dǎo)電性能，廣泛采用離子注入技術(shù)，對硅片表面的特定區(qū)域進行雜質(zhì)摻雜。離子注入之后，由于所摻雜雜質(zhì)原子處于硅晶格中缺陷的狀態(tài)，一般需要進行退火的處理，一方面消除摻雜對于半導(dǎo)體材料晶格造成的損傷，另一方面能夠有效地激活摻雜雜質(zhì)。
[0003]傳統(tǒng)的半導(dǎo)體的退火方法有電子束、閃光燈、連續(xù)不相干光照和石墨加熱等。當性能要求高，局部定域和薄層高濃度電活性摻雜以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體退火時，采用激光技術(shù)具有明顯優(yōu)勢，包括激活效率高、改善表面粗糙度、降低雜質(zhì)濃度、退火背面的溫度較低而不損傷器件等。激光退火相對于傳統(tǒng)退火具有激活率高、對器件損傷小等優(yōu)點，在IGBT、TFT、CIS (像傳感器)等領(lǐng)域部分將逐步替代傳統(tǒng)退火，因此激光退火裝置的需求量快速增長，激光退火裝置一般包括激光光源、依次設(shè)置在光路上的準直擴束單元、勻光單元和聚焦單元，所述激光光源經(jīng)準直擴束單元變?yōu)槠叫泄獠U大到所需尺寸，然后經(jīng)勻光單元勻光后垂直入射聚焦單元，經(jīng)聚焦單元聚焦投射到硅片上，進行點熱源退火。工件臺承載硅片與激光光源進行相對運動，實現(xiàn)掃描式激光退火。
[0004]在激光退火過程中，加工對象一般都會有退火區(qū)域要求，有的要求加工物件邊緣留有一定空白區(qū)域不需要退火，有的需要在工件上的某個區(qū)域(方形、圓形)退火。
[0005]實現(xiàn)這一功能的方法有很多，方法一:是在加工物件上方加一個滿足退火區(qū)域需要的擋光板，光束通過擋光板的投影區(qū)域，就是最后得到的退火區(qū)域。此方法對于不同的區(qū)域要求需要更換調(diào)整相應(yīng)的擋光板，擋光板的更換和調(diào)整需要很長時間，且需要反復(fù)測試才能保證得到目標退火區(qū)域，并且設(shè)置在聚焦鏡和加工工件之間擋光板被強激光直接照射，容易造成損壞從而造成擋光失敗，還會因此帶來光路及退火環(huán)境的污染。
[0006]方法二:是通過可變狹縫或快門和工件臺同步控制，在退火的過程中通過可變狹縫來控制激光的掃描區(qū)域，獲取需要的退火區(qū)域。這種方法中可變狹縫可以有較大的調(diào)整范圍，不需要不斷更換，但是此方法也存在著強激光直接照射狹縫檔片，容易損壞擋片光板，造成擋光失敗，帶來光路及退火環(huán)境污染的問題。
[0007]目前普遍采用的方法是方法三:該方法是通過激光器的內(nèi)部GATE和工件臺同步控制，在退火的過程中通過設(shè)定的區(qū)域內(nèi)開關(guān)激光器內(nèi)部的GATE來實現(xiàn)光的開閉，獲取需要的退火區(qū)域。這個方法可以通過軟件控制方便靈活地實現(xiàn)特定退火區(qū)域的需求，但是由于激光器內(nèi)部GATE關(guān)閉，能量全部集中在激光腔中，容易對激光腔造成極大的損傷，嚴重影響激光器的能量穩(wěn)定性和激光器的壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為了克服以上不足，提供了一種同步掃描激光退火裝置。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:所述同步掃描激光退火裝置，包括激光光源、依次設(shè)置在光路上的電光控制單元、準直擴束單元、勻光單元、聚焦單元和工件臺；所述激光光源為完全線偏振光；所述激光光源與所述工件臺之間通過同步板卡進行同步控制；所述電光控制單元通過電光開關(guān)組件和同步信號控制所述激光光源的光束的通過或截止。控制信號同步控制電光控制單元和工件臺，掃描退火目標區(qū)域。
[0010]優(yōu)選地是，所述電光開關(guān)組件包括依次設(shè)置在光路上的普克爾盒、偏振分束器和設(shè)置在偏振分束器反射或透射光光路上的光束收集器。
[0011]普克爾盒是一種電光器件(類似于電光調(diào)制器)，它包含一個由光通過的電光晶體。光的偏振方向是通過應(yīng)用到晶體上的電壓來調(diào)控的。普克耳斯效應(yīng)能夠解釋向普克爾盒施加穩(wěn)定或變化電壓(電場)后晶體的雙折射線性變化原理(這可以和克爾效應(yīng)作對比，它與E的平方有關(guān))。施加穩(wěn)定電壓后，普克爾盒可以視為一片電壓控制的波片。通過施加變化電壓，用戶可以使用普克爾盒來改變通過晶體后的位相延遲。本領(lǐng)域技術(shù)人員都很清楚普克爾盒通過驅(qū)動電路驅(qū)動。
[0012]優(yōu)選地是,所述激光光源發(fā)射的完全線偏振光分為第一光路和第二光路傳播，所述電光控制單元包括設(shè)置在第一光路上的第一電光開關(guān)組件、設(shè)置在第二光路的第二電光開關(guān)組件和第一偏振分束器，第一電光開關(guān)組件透射或反射出第一束線偏振光，第二電光開關(guān)組件透射或反射出第二束線偏振光，所述第一束線偏振光和第二束線偏振光正交并經(jīng)第一偏振分束器合并。通過雙光路控制，可以根據(jù)特殊退火需求，控制正交的兩個存在相位差的偏振光。
[0013]優(yōu)選地是，所述第一電光開關(guān)組件包括依次設(shè)置在第一光路上的第一普克爾盒、第二偏振分束器和設(shè)置在第二偏振分束器反射或透射光光路上的第一光束收集器，所述第二電光開關(guān)組件包括依次設(shè)置在第二光路上的第二普克爾盒、第三偏振分束器和設(shè)置在第三偏振分束器反射或透射光光路上的第二光束收集器。
[0014]優(yōu)選地是，所述第一光路或第二光路上設(shè)有1/2波片。
[0015]優(yōu)選地是，所述第一光路和/或第二光路上設(shè)置至少一個反光鏡。
[0016]優(yōu)選地是,光束以布儒斯特角入射所述反射鏡。
[0017]優(yōu)選地是,所述同步板卡計算出工件臺運動軌跡,并觸發(fā)工件臺開始運動，在工件臺到達勻速時給出所述同步信號，所述同步信號與所述電光控制單元的驅(qū)動電路的脈沖信號相作用獲得電壓脈沖信號，所述電壓脈沖信號控制激光退火脈沖信號。
[0018]本發(fā)明提供的技術(shù)方案通過在激光器外部添加電光開關(guān)組件，在掃描過程中，利用同步電光開關(guān)組件控制光束的通過或截止，實現(xiàn)目標區(qū)域的退火，該方法規(guī)避了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，控制便捷，不會造成激光器自身的損失，并且可以通過電壓控制退火激光的強度，能夠在毫秒量級快速實現(xiàn)退火能量大小的調(diào)整。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明所述同步掃描激光退火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是實施例1中所述電光控制單元的示意圖；
[0021]圖3是實施例2中所述電光控制單元的示意圖；
[0022]圖4是實施例2的控制信號圖。
[0023]圖中所示:
[0024]1-激光光源，2-電光控制單元，3-準直擴束單元，4-勻光單元，5-反射單元，
[0025]6-聚焦單元，7-硅片，8-工件臺；
[0026]11-第一光路,12-第二光路，13-第一束偏振光，14-第二束偏振光，21-第一電光開關(guān)組件，22-第二電光開關(guān)組件,23-第一偏振分束器,24-同步信號，
[0027]25-驅(qū)動電路的脈沖信號,26-電壓脈沖信號,27-激光退火脈沖信號；
[0028]211-第一普克爾盒，212-第二偏振分束器，213-第一光束收集器，221-第二普克爾盒，222-第三偏振分束器，223-第二光束收集器，224-反射鏡，225-1/2波片。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細描述:
[0030]如圖1所示，本發(fā)明所述同步掃描激光退火裝置，包括激光光源1、依次設(shè)置在光路上的電光控制單元2、準直擴束單元3、勻光單元4、反射單元5、聚焦單元6和工件臺8,所述激光光源I為完全線偏振光，與所述工件臺8之間通過同步板卡(圖中未示)進行同步控制，最終在硅片7面上形成線條型光斑，其中長方向均勻分布，短方向近高斯分布，所述電光控制單元2通過電光開關(guān)組件和同步信號控制所述激光光源的光束的通過或截止。
[0031]所述電光開關(guān)組件包括依次設(shè)置在光路上的普克爾盒、偏振分束器和設(shè)置在偏振分束器反射或透射光光路上的光束收集器。
[0032]隨著信號變化，施加的電壓變化，線偏振光通過普克爾盒的偏振方向?qū)l(fā)生變化，比如施加的電壓使線偏振光由S態(tài)變?yōu)镻態(tài)，偏振分束器反射S態(tài)光而透射P態(tài)光，假設(shè)光束收集器設(shè)置在偏振分束器的透射光光路上，則P態(tài)光將被吸收，因此當無電壓時，S態(tài)線偏振光方向不變、通過偏振分束器反射從電光開關(guān)組件傳輸出來，此時電光控制單兀2控制光束通過，當施加的電壓使S態(tài)光經(jīng)普克爾盒后變?yōu)镻態(tài)時，被偏振分束器透射后被光束收集器吸收，最終實現(xiàn)電光控制單元控制光束截止。如果光束收集器設(shè)置在反射光光路上，則施加電壓時光束通過，撤銷電壓時光束截止，并且，可以電壓控制通過線偏振光的方向偏轉(zhuǎn)角度，從而控制通過光束的光強控制，