一種激光退火勻光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體、液晶領(lǐng)域，尤其涉及一種激光退火勻光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體、液晶領(lǐng)域中，為了提高載流子的遷移率，需要對摻雜后的器件進(jìn)行退火。傳統(tǒng)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。電子束比激光能量分布均勻，能處理寬帶隙半導(dǎo)體，通過改變電子能量可控制退火層深度，缺點是需要真空；固相退火用電子束比激光優(yōu)越，但是要求高濃度電活性摻雜物質(zhì)，需液相退火時用激光退火更適宜，這是由于光子在表面被吸收可保證精確控制熔前穿透深度，而電子穿透較深，難以進(jìn)行淺層控制；傳統(tǒng)的爐子加熱退火，即使在高達(dá)1150度下退火，仍不能徹底消除結(jié)晶缺陷，激光退火則能比較徹底地消除缺陷，特別是納秒級脈沖激光退火的效果最佳，連續(xù)波激光退火則適用于大面積處理，能將非晶層轉(zhuǎn)變成為單晶結(jié)構(gòu)，但可能殘存少量缺陷；其他方法成本較低，在能滿足要求時，不推薦使用激光退火，當(dāng)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，在未來將在IGBT、TFT、CIS (像傳感器)等領(lǐng)域部分替代傳統(tǒng)退火，需求量將快速增長。
[0003]激光退火后的器件的均勻性直接與器件的性能相關(guān)，退火過程中，激光束的整形和勻光對退火的均勻性起到非常關(guān)鍵的作用。由于激光的相干性，在勻光過程中干涉嚴(yán)重影響光束的均勻性，所以在光學(xué)系統(tǒng)中需要消除干涉。
[0004]第一種消干涉方法，是利用光束無規(guī)則的反射和折射，光線再會聚，以面陣空間調(diào)制器調(diào)制三色激光信號，實現(xiàn)激光彩色視頻顯示，完全消除干涉條紋，獲得清晰圖像，但這種方法的典型應(yīng)用場景是激光顯影技術(shù)，且對于強(qiáng)激光不適用，對于形成特定照明視場的場景也不適用；
[0005]另一種消除干涉的方法如圖1所示，激光退火勻光裝置由消干涉系統(tǒng)10和透鏡陣列20組成，所述消干涉系統(tǒng)10由多個透明玻璃板11組成，透鏡陣列20由多個長度相等的柱面鏡21組成，其中，透明玻璃板11的寬度與柱面鏡21的寬度相同，兩個相鄰的透明玻璃板11在光軸方向(即圖中箭頭方向)的長度差大于激光器(圖中未示出)的相干長度，且相鄰兩個玻璃板11之間的長度差相同。通過各透明玻璃板11的激光的光路變成所述透明玻璃板11的長度(即沿箭頭方向)部分，所以，各個激光產(chǎn)生比相干長度長的距離的光程差，相干性的影響消失，相互不產(chǎn)生干涉，故透明玻璃板11產(chǎn)生消干涉的作用，柱面鏡21起到勻光的作用，但是這種方法中，透明玻璃板11和柱面鏡21的尺寸比較小(入射面尺寸約為0.5_)，除了干涉，還可能引起衍射，嚴(yán)重影響勻光效果；透明玻璃板11和柱面鏡21分離，在光學(xué)系統(tǒng)中的搭建比較復(fù)雜，要使二者嚴(yán)格對應(yīng)，保證相對的傾斜和偏心比較困難，而且對精度要求較高，增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種激光退火勻光裝置，以解決現(xiàn)有的激光退火裝置中勻光系統(tǒng)的上述問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種激光退火勻光裝置，應(yīng)用于激光退火裝置中，包括發(fā)射激光光束的激光器，還包括若干柱面鏡，所述若干柱面鏡的曲率半徑均相同，各個柱面鏡在曲率所在平面的尺寸相同，且各個柱面鏡在光束的傳播方向上的長度不同，每兩個柱面鏡在光束的傳播方向上的長度差大于所述激光器的相干長度。
[0008]較佳地，所述激光退火裝置還包括準(zhǔn)直系統(tǒng)、擴(kuò)束系統(tǒng)以及聚焦系統(tǒng)，所述激光退火裝置的排列順序沿光路傳播方向依次為激光器、準(zhǔn)直系統(tǒng)、擴(kuò)束系統(tǒng)、激光退火勻光裝置以及聚焦系統(tǒng)，所述激光器發(fā)出的光束經(jīng)所述準(zhǔn)直系統(tǒng)變?yōu)槠叫泄猓俳?jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)將光束擴(kuò)大到所需尺寸，再經(jīng)所述激光退火勻光裝置勻光，最終經(jīng)所述聚焦系統(tǒng)形成所需的光斑。
[0009]較佳地，每兩個柱面鏡在光束的傳播方向上的長度差為固定值。
[0010]較佳地，每兩個柱面鏡在光束的傳播方向上的長度差值均不同。
[0011]較佳地，所述柱面鏡的數(shù)量和所述柱面鏡在曲率所在平面的尺寸由入射至所述激光退火勻光裝置的光束直徑來決定。
[0012]較佳地，所述柱面鏡的數(shù)量為5?7根。
[0013]較佳地，所述柱面鏡的曲率半徑為10mm?200mm。
[0014]較佳地，所述柱面鏡在曲率所在方向的口徑為4mm?10mm。
[0015]較佳地，所述柱面鏡采用光學(xué)冷加工方法加工制造。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0017]1.本發(fā)明采用長度不同的大尺寸的柱面鏡代替了現(xiàn)有技術(shù)中透明玻璃板與柱面鏡組合的方式，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)消除干涉和勻化光束的作用；
[0018]2.本發(fā)明采用大尺寸的柱面鏡，能夠避免出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，進(jìn)而避免衍射影響勻光效果；
[0019]3.現(xiàn)有技術(shù)中的透明玻璃板和柱面鏡分離，在光學(xué)系統(tǒng)中的搭建比較復(fù)雜，二者需嚴(yán)格對應(yīng)，而本發(fā)明中則無需上述對應(yīng)過程，降低了光學(xué)系統(tǒng)的搭建難度，且節(jié)約了成本；
[0020]4.由于所述柱面鏡尺寸較大，采用普通的光學(xué)冷加工方法加工制造即可，降低了元件的加工難度，且進(jìn)一步降低了成本。
【附圖說明】
[0021]圖1為現(xiàn)有的激光退火裝置中勻光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施例1的激光退火勻光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為圖2的左視圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實施例2的激光退火勻光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明一【具體實施方式】的激光退火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為本發(fā)明一【具體實施方式】的激光退火勻光裝置得到的光斑X方向能量分布圖；
[0027]圖7為本發(fā)明一【具體實施方式】的激光退火勻光裝置得到的光斑Y方向能量分布圖。
[0028]圖1中:10_消干涉系統(tǒng)、11-透明玻璃板、20-透鏡陣列、21-柱面鏡；
[0029]圖2-5中:100-激光器、200-準(zhǔn)直系統(tǒng)、300-第一擴(kuò)束裝置、400-第二擴(kuò)束裝置、500-激光退火勻光裝置、510-柱面鏡、600-聚焦系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加清晰易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0031]請參考圖2至圖5，本發(fā)明提供的激光退火勻光裝置500，應(yīng)用于激光退火裝置中，包括發(fā)射激光光束的激光器100,還包括若干柱面鏡510,所述若干柱面鏡510的曲率半徑均相同，各個柱面鏡510在曲率所在平面的尺寸相同，也就是說，所述各個柱面鏡510在光入射面的尺寸相同(即X向?qū)挾认嗤蚘向高度相同)，且各個柱面鏡510在光束的傳播方向Z向上的長度不同，每兩個柱面鏡510在光束的傳播方向上的長度差大于所述激光器100的相干長度。本發(fā)明采用長度不同的大尺寸的柱面鏡510代替了現(xiàn)有技術(shù)中透