激光退火设备的制作方法

本实用新型涉及激光退火领域，特别是指一种激光退火设备。

背景技术：

碳化硅(sic)为第三代半导体的主要代表之一，拥有禁带宽度大、器件极限工作温度高、临界击穿电场强度大、热导率等显著的性能优势,在电动汽车、电源、军工、航天等领域备受欢迎，为众多产业发展打开了全新的应用可能性，被行业寄予厚望。而碳化硅芯片制造过程中激光退火工艺是一道关键的工艺步骤。

目前对于碳化硅激光退火机台主要包括：激光系统、承载sic晶圆的运动系统。激光系统固定不动，运动系统带着sic晶圆运动，以达到激光系统扫描整张晶圆进行激光退火。

图1为现有技术的碳化硅激光退火机台，其中数字标号分别表示1：激光系统，2：承载晶圆的运动系统，3：大理石平台，激光器和运动系统都安装在大理石平台上。

现有的sic激光退火机台由于是运动系统带着晶圆在运动，这样导致了晶圆暴露在空气中，运动系统在运动过程中产生的颗粒会影响激光退火工艺效果。同时随着sic的工艺发展，有一些激光退火工艺是需要晶圆在惰性气体环境中进行工艺的，目前的激光退火设备很难实现，尤其是对惰性气体环境中氧含量浓度要求越低，实现的难度越大。在运动系统上增加保护晶圆的工艺腔室面临以下多种困难：工艺腔室在运动系统中密封性、往工艺腔室中通入惰性气体的管路在运动系统上可伸缩量和使用寿命、工艺腔室内部颗粒控制等。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种激光退火设备，本实用新型晶圆固定不动，激光系统光路在运动系统上运动，工艺腔室密封，易于控制工艺过程中的颗粒，工艺效果好。

本实用新型提供技术方案如下：

一种激光退火设备，包括机台，所述机台上设置有激光系统、运动系统和工艺腔室，其中：

所述运动系统包括能够相对所述机台进行y轴方向运动的横梁，所述横梁上设置有能够相对所述横梁进行x轴方向运动的第一安装板，所述第一安装板上设置有能够相对所述第一安装板进行z轴方向运动的第二安装板；

所述横梁上设置有第一反射镜，所述第一安装板上设置有第二反射镜，所述第二安装板上设置有第三反射镜、整形模块、振镜和场镜；

所述工艺腔室设置在所述机台上表面的凹陷内，所述工艺腔室顶部通过密封玻璃密封；

所述激光系统输出的y轴方向的激光经过所述第一反射镜反射为x轴方向，然后经过第二反射镜反射为z轴方向，然后经过第三反射镜反射为x轴方向，然后通过整形模块后依次进入振镜和场镜，透过所述密封玻璃照射在所述工艺腔室内的sic晶圆上。

进一步的，所述激光系统包括激光器和扩束镜，所述激光器沿着y轴方向设置，所述激光器发射的y轴方向的激光经过扩束镜后输出y轴方向的激光。

进一步的，所述激光系统包括激光器、扩束镜和第四反射镜，所述激光器沿着x轴方向设置，所述激光器发射的x轴方向的激光经过扩束镜，再经过所述第四反射镜反射为y轴方向，输出y轴方向的激光。

进一步的，所述横梁上设置有连接板，所述第一反射镜通过第一支架连接在所述连接板上；所述第二反射镜通过第二支架连接在所述第一安装板上；所述第三反射镜通过第三支架连接在所述第二安装板上。

进一步的，所述激光器和扩束镜固定连接在所述机台上，所述第四反射镜通过第四支架连接在所述机台上。

进一步的，所述第二安装板上还设置有焦距测量仪和视觉定位系统。

进一步的，所述机台上固定设置有沿着y轴方向的第一滑轨，所述横梁与所述第一滑轨相配合；所述横梁上固定设置有沿着x轴方向的第二滑轨，所述第一安装板与所述第二滑轨相配合；所述第一安装板上固定设置有沿着z轴方向的第三滑轨，所述第二安装板与所述第三滑轨相配合。

进一步的，所述焦距测量仪通过焦距测量仪支架与所述第二安装板连接。

进一步的，所述机台上开有安装孔，所述工艺腔室安装在所述安装孔内并通过螺钉固定。

进一步的，所述密封玻璃通过真空吸附在所述工艺腔室上。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型晶圆固定不动，激光系统光路在运动系统上运动，工艺腔室易于密封，易于实现工艺腔室无氧环境控制。工艺腔室体积小，通入惰性气体建立无氧环境的时间短。工艺过程中由于没有运动系统带着晶圆运动，避免了运动产生的颗粒，所以易于控制工艺过程中的颗粒，工艺效果好。

附图说明

图1为现有技术的碳化硅激光退火机台示意图；

图2为本实用新型的激光退火设备示意图；

图3为第二安装板及其上的结构示意图；

图4为运动系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种激光退火设备，如图2-4所示，包括机台100，机台100上设置有激光系统200、运动系统300和工艺腔室400，其中：

运动系统300包括能够相对机台100进行y轴方向运动的横梁301，横梁301上设置有能够相对横梁301进行x轴方向运动的第一安装板302，第一安装板302上设置有能够相对第一安装板302进行z轴方向运动的第二安装板303。

本实用新型所述的x轴，y轴，z轴方向，是指图2所示的方向，若视图的方向发生变化，则x轴，y轴，z轴方向也相应的发生变化。

横梁301上设置有第一反射镜304，第一安装板302上设置有第二反射镜305，第二安装板303上设置有第三反射镜306、整形模块307、振镜308和场镜309。

上述的结构使得第一反射镜能够在y轴方向运动，第二反射镜能够在x轴和y轴两个方向上运动，第三反射镜能够在x轴、y轴和z轴三个方向上运动。

工艺腔室400设置在机台100上表面的凹陷内，工艺腔室400顶部通过密封玻璃410密封。

本实用新型在使用时，先将sic晶圆通过机械手放在工艺腔室的真空吸盘上，固定不动，工艺腔室上部安装石英密封玻璃。然后通过移动横梁、第一安装板和第二安装板，将第而安装板上的振镜和场镜移动到工艺腔室上方。

激光系统200输出的y轴方向的激光经过第一反射镜304反射为x轴方向，然后经过第二反射镜305反射为z轴方向，然后经过第三反射镜306反射为x轴方向，然后激光方向沿x轴方向通过整形模块307后进入振镜308，最后进入场镜309，从场镜射出的激光透过工艺腔室上的密封玻璃410照射在工艺腔室400内的被加工sic晶圆上，最终实现激光对晶圆的激光退火工艺。

本实用新型的优点在于：晶圆固定不动，激光系统光路在运动系统上运动，工艺腔室易于密封，易于实现工艺腔室无氧环境控制。工艺腔室体积小，通入惰性气体建立无氧环境的时间短。工艺过程中由于没有运动系统带着晶圆运动，避免了运动产生的颗粒，所以易于控制工艺过程中的颗粒，工艺效果好。

本实用新型中，激光系统可以有多种摆放方式，下面给出两个示例。

示例一：

如图2-4所示，激光系统200包括激光器210、扩束镜220和第四反射镜230，激光器210沿着x轴方向设置，激光器210发射的x轴方向的激光经过扩束镜220，再经过第四反射镜230反射为y轴方向，输出y轴方向的激光。

本示例的激光器沿着x轴方向设置，激光器发射出激光在x轴方向经过扩束镜把光斑尺寸扩大，通过第四反射镜的一次反射将激光变为y轴方向输出，这样的布置使得系统更紧凑。

在本示例中，横梁301上设置有连接板310，第一反射镜304通过第一支架311连接在连接板310上；第二反射镜305通过第二支架312连接在第一安装板302上；第三反射镜306通过第三支架313连接在第二安装板303上。

激光器210和扩束镜220固定连接在机台100上，第四反射镜230通过第四支架240连接在机台100上。

示例二：

激光系统200包括激光器210和扩束镜220，激光器210沿着y轴方向设置，激光器210发射的y轴方向的激光经过扩束镜220后输出y轴方向的激光。

本示例的激光器沿着y轴方向设置，这样激光器发射的激光直接就是输出的y轴方向，可以省略一个反射镜。

本实用新型中，第二安装板303上还设置有焦距测量仪314和视觉定位系统315。焦距测量仪和视觉定位系统随着第二连接板一起移动，可以实现x轴、y轴和z轴是哪个方向的移动。视觉定位系统随着运动系统x,y,z轴的运动实现对晶圆中心的定位，焦距测量仪随着运动系统x,y,z轴的运动实现测量激光系统的焦距。

本实用新型中，x,y,z轴三个方向的运动结构可以有多种，这里给出一个具体示例：机台100上固定设置有沿着y轴方向的第一滑轨110，横梁301与第一滑轨110相配合；横梁301上固定设置有沿着x轴方向的第二滑轨316，第一安装板302与第二滑轨316相配合；第一安装板302上固定设置有沿着z轴方向的第三滑轨317，第二安装板303与第三滑轨317相配合。该运动结构简单方便，精度高，运动系统x,y,z轴的运动不影响激光在光路中传输的质量。

焦距测量仪314可以通过焦距测量仪支架318与第二安装板303连接。

为固定安装工艺腔室，机台100上开有安装孔，工艺腔室400安装在安装孔内并通过螺钉固定。工艺腔室上方的密封玻璃410通过真空吸附在工艺腔室400上。

本实用新型上述的机台可以是大理石机台。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。