一種脈寬展寬激光退火裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種脈寬展寬激光退火裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]過去數(shù)十年，電子器件制造遵循摩爾定律，經(jīng)歷了快速發(fā)展，減小集成電路尺寸是維持這一趨勢的源動力，而隨著制造尺寸的縮小，帶來了制造工藝技術(shù)上的困難和挑戰(zhàn)。在互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的形成過程中，熱處理一直起著關(guān)鍵的作用，特別是對于超淺結(jié)激活以及硅化物形成等關(guān)鍵過程來講，更是至關(guān)重要。傳統(tǒng)的快速退火已經(jīng)很難滿足32nm及更高節(jié)點的要求，新的退火技術(shù)替代快速熱退火正在被大量研究，如閃光燈退火、激光尖峰退火、低溫固相外延等。其中，激光退火技術(shù)已顯示出良好的應(yīng)用前景。
[0003]激光退火效果主要受到激光脈沖能量、激光脈寬，激光脈沖之間的延時的影響。對于不同的材料，最高激活率所需要的能量密度、脈沖寬度、脈沖之間的延時不同，這就需要激光器的能量、脈寬、和激光脈沖之間有盡可能大的調(diào)整量。
[0004]文獻《DOUBLE-PULSEDLASER ANNEALING TECHNOLOGIES ANDRELATEDAPPLI CAT 1NS))中采用兩個脈沖激光合束，脈沖激光的重復(fù)頻率lKhz，延時控制器控制兩個脈沖激光器之間的延時，主要用于 insulated gate bipolar transistors (IGBT)和 low-temperaturepolycrystalline silicon thin-film transistors (LTPS-TFTS)白勺退火，可以實現(xiàn) 2 μ m 的退火深度。激光器的重復(fù)頻率固定，激光的脈寬不可調(diào)。
[0005]文獻《納秒級激光脈沖展寬系統(tǒng)的分析及應(yīng)用》利用部分反射的光學(xué)環(huán)形腔，主要由分束鏡(BS)、反射鏡(M)組成。脈沖激光以45°入射到分束鏡BS表面后被分束鏡分為反射和透射兩部分。透射光進入光學(xué)腔內(nèi)并在腔內(nèi)循環(huán)，每循環(huán)一周，將有一定的激光透射，透射率為(1-RBS)。這些透射光與第一次反射的激光在空間上相互重疊，在時間上按照一定的時間序列排列，形成一個較寬的激光脈沖，從而實現(xiàn)對激光脈寬的展寬。在激光脈寬展寬的過程中，能量損耗較大，且能量是從高到低，不是均勻分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供能實現(xiàn)調(diào)整脈寬展寬的退火裝置。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種脈寬展寬激光退火裝置，其特征在于，包括:一光源發(fā)出的光束經(jīng)過一脈寬調(diào)整單元調(diào)整該光束的時域分布及脈寬，該調(diào)整后的光束依次經(jīng)過一準(zhǔn)直擴束單元、勻光單元后進入一聚焦單元將該光束聚焦后入射一基底；該脈寬調(diào)整單兀按照光束傳播的方向依次包括一偏振分束器、一光線延遲單兀和一偏振合束器。
[0008]更進一步地，該偏振分束器將該光束分為P偏振光和S偏振光，該光線延遲單元位于該P偏振光或該S偏振光的光路上，所述偏振合束器用于將經(jīng)所述光線延遲單元處理的P偏振光和S偏振光合為一束。
[0009]更進一步地，該光線延遲單元按光線傳播的方向依次包括一偏振分光棱鏡，1/4波片，反射鏡和角錐反射棱鏡；入射偏振激光束經(jīng)所述偏振分光棱鏡、1/4波片后經(jīng)所述反射鏡反射，又入射至所述1/4波片，再經(jīng)所述偏振分光棱鏡反射到所述角錐反射棱鏡，再經(jīng)所述角錐反射棱鏡反射，反射后的光束與所述入射偏振激光束分開再次入射至所述偏振分光棱鏡，再入射至所述1/4波片，再經(jīng)反射鏡反射，再入射至1/4波片，形成出射偏振激光束后經(jīng)偏所述振分光棱鏡離開所述光線延遲單元。
[0010]更進一步地，該光線延遲單元還包括一水平移動臺，該水平移動臺改變該光束經(jīng)過的光程以調(diào)整脈寬。
[0011]更進一步地，該光源是紅外光、可見光或紫外光。
[0012]更進一步地，該光源發(fā)出的光束為至少兩束。
[0013]更進一步地，該偏振分束器將該光束分為任意比例的P偏振光和S偏振光。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明在光路上增加一個光束延遲單元，該單元包括偏振分光棱鏡、1/4波片、可動反射鏡，實現(xiàn)改變光束的光程，再通過光束疊加實現(xiàn)改變光束的脈寬?？梢詫崿F(xiàn)較寬的展寬范圍，還可以實現(xiàn)合束后各個脈沖的能量分配。可以用一倍的空間達到4倍空間改變光程的效果，有效實現(xiàn)調(diào)整脈寬的效果。
【附圖說明】
[0015]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。
[0016]圖1是本發(fā)明所涉及的激光退火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所涉及的激光退火裝置的脈沖調(diào)整單元結(jié)構(gòu)示意圖之一；
圖3是本發(fā)明所涉及的激光退火裝置的脈沖調(diào)整單元結(jié)構(gòu)示意圖之二；
圖4是本發(fā)明所涉及的激光退火裝置的光線延遲單元的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
圖5是本發(fā)明所涉及的激光退火裝置的光線延遲單元的結(jié)構(gòu)示意圖之二；
圖6是圖2、圖3中所示脈沖調(diào)整單元的脈寬展寬效果示意圖；
圖7是本發(fā)明所涉及的激光退火裝置的光線延遲單元的結(jié)構(gòu)示意圖之三；
圖8是本發(fā)明所涉及的激光退火裝置的光線延遲單元的結(jié)構(gòu)示意圖之四；
圖9是使用圖7、圖8中所示的光線延遲單元的脈沖調(diào)整單元的脈寬展寬效果示意圖； 圖10是使用多光束疊加的脈寬調(diào)整單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是圖10中所示脈沖調(diào)整單元的脈寬展寬效果示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施例。
[0018]本發(fā)明提出一種激光退火設(shè)備，其包含的脈寬可調(diào)整方案，通過增加光程，改變脈沖在時間上的分布，光程每增加lm，光脈沖可以延時3.3ns，光路采用折彎，只占用1/4 (或許更小)的空間(0.25m)就可以達到3.3ns的展寬效果。采用光束逐級分束最后再合束,可以實現(xiàn)多個脈沖的疊加，實現(xiàn)多倍光束自身脈寬的展寬。展寬裝置中包含一個展寬反射鏡采用可動機構(gòu)，通過調(diào)整反射鏡可以實現(xiàn)調(diào)整脈沖在時間上的分布，可以實現(xiàn)較寬的展寬范圍，
本發(fā)明涉及的激光退火裝置系統(tǒng)框圖如圖1所示，其包含激光光源10，脈寬調(diào)整單元20，準(zhǔn)直擴束單元30，勻光器40，聚焦單元50，硅片60和工件臺70。激光光源10發(fā)出的光束經(jīng)過脈寬調(diào)整單元20，脈沖展寬后經(jīng)過準(zhǔn)直擴束單元30，勻光單元40，勻化后的光束進入聚焦單元50，聚焦后的光束入射硅片60。
[0019]脈沖調(diào)整單元20包括偏振分(合)束器201、205，反射鏡202、206，光線延遲單元203,204o激光束100經(jīng)過偏振分束器，分為P偏振光101和S偏振光102，P偏振101進入光線延遲單元203，得到脈寬展寬的P偏振光束103。S偏振光102經(jīng)過反射鏡202進入光線延遲單元204，得到脈寬展寬的S偏振光束104，S偏振光束104經(jīng)過反射鏡206和P偏振光束103經(jīng)過偏振合束器205得到脈寬展寬的光束105。
[0020]圖2是本發(fā)明所涉及的激光退火裝置的脈沖調(diào)整單元結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖3是本發(fā)明所涉及的激光退火裝置的脈沖調(diào)整單元結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖2與圖3的區(qū)別在于，圖2的光線延遲單元203位于偏振分(合)束器201、205的光路中間，用于延遲P偏振光。圖3的光線延遲單元204位于反射鏡202和反射鏡206之間，用于延遲S偏振光。
[0021]本發(fā)明的第一實施例的光線延遲單元203如圖4所示。光線延遲單元203由偏振分光棱鏡2031、1/4波片2032、反射鏡2033和角錐反射棱鏡2034組成。入射P偏振激光束101經(jīng)偏振分光棱鏡2031，1/4波片2032，經(jīng)反射鏡2033反射，入射1/4波片2032，成S偏振激光束，經(jīng)偏振分光棱鏡2031,反射到角錐反射棱鏡2034,反射后與入射光線分開再次入射偏振分光棱鏡2031，S偏振激光束再次入射1/4波片2032，經(jīng)反射鏡2033，入射1/4波片2032，成P偏振激光束經(jīng)偏振分光棱鏡2031離開光線延遲單元203，即得到光線103。
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