具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

为了便于描述，本实施例以水平向右为X向，竖直向上为Y向，垂直于纸面向内为Z向，建立XYZ三维坐标系。

实施例一

图3为本实施例提供的一种激光退火装置的结构示意图。如图3所示，所述激光退火装置，用于对工件台40上承载的基底30进行退火，所述基底30例如是一碳化硅(SiC)基底30，所述基底30设置于所述工件台40上，所述工件台40能够带动所述基底30沿X向步进运动。所述激光退火装置包括光源模块和扫描模块20，所述光源模块、扫描模块20及所述工件台40沿着光路顺次设置。

所述光源模块包括顺次设置的激光发生单元11、准直单元12、扩束单元13及整形单元14，所述激光发生单元11、准直单元12、扩束单元13及整形单元14均沿着X向设置且光轴在同一直线上。所述激光发生单元11为一激光器，用于出射激光，本实施以所述激光为脉冲激光为例进行说明。所述脉冲激光的功率较高，使得发出的所述脉冲激光的温度大于1000摄氏度，从而满足退火需求；所述激光发生单元11出射的脉冲激光的光路比较发散，所述准直单元12用于将所述脉冲激光准直为平行的脉冲激光；所述扩束单元13用于扩大所述脉冲激光的直径，使得所述脉冲激光的尺寸满足退火需求；所述整形单元14用于将所述脉冲激光整形为设定形状的光斑。如图4所示，本实施例中，所述整形单元14将所述脉冲激光整形为矩形光斑S1，所述矩形光斑S1的宽度方向为X向，长度方向为Y向，且所述矩形光斑S1的长度为b，宽度为a。矩形光斑可以增大单次扫描时扫过的面积，有利于提高退火效率，并且，矩阵光斑沿扫描向的能量分布呈梯形可以提高光斑扫描向的能量分布均匀性，进而提高退火均匀性。

作为可选实施例，所述激光不限于是脉冲激光，还可以是温度大于1000摄氏度的连续激光。

请继续参阅图3，所述扫描模块20包括一个扫描振镜21，所述扫描振镜21沿着-45°角设置，所述扫描振镜21能够在预设角度ω内以一定的扫描频率绕RY往复转动，并将所述脉冲激光反射至所述基底30上以对所述基底30的退火区域在X向进行往复扫描(本实施例中扫描方向为X向)。例如，当所述工件台40步进至如图3所示的位置时，所述扫描振镜21在所述预设角度ω内往复转动，所述矩形光斑S1则沿X向往复运动，具体是以P₀为中心，在P₁和P₂之间的区域往复运动，形成如图4所示的扫描区域L1。所述扫描区域L1沿X向的宽度e等于所述扫描振镜21沿X方向的扫描宽度，沿Y向的宽度b等于所述矩形光斑S1的宽度b。

当所述扫描振镜21对一个所述扫描区域L1进行退火后，所述工件台40步进移动，将所述基底30上未退火的区域移动至所述扫描振镜21的扫描范围内。可以理解的是，所以工件台40是以预设的路径步进移动的，以使所述基底30沿着预设扫描方式进行退火，例如蛇形扫描方式或环形扫描方式等。对于所述基底30上的每个退火点，所述脉冲激光均进行了多次往复扫描退火，每个所述退火点进行退火的次数可以根据所述扫描振镜21的扫描频率、所述矩形光斑的尺寸以及所述工件台40的线速度进行调整。

所述退火区域中，每个退火点的退火次数M均满足如下公式：

其中，k_x1为所述扫描振镜21的扫描频率，D为所述矩形光斑沿X向的扫描宽度，V为所述基底30沿X向的线速度。

所述退火区域中，每个退火点的接收到的脉冲激光的脉冲个数N均满足如下公式：

其中，P为所述脉冲激光的功率，h为普朗克常数，λ为所述脉冲激光的波长，c为光速，d为所述矩形光斑沿X向的宽度(d＝a)。

图5是采用本实施例提供的激光退火装置中脉冲激光序列作用下基底30上退火区域的某个退火点表层温度变化示意图，图6是图5中的退火点内层退火深度变化的示意图。从图5和图6中可见，相较于图1和图2，本实施例中由于每个退火点均进行了多次退火，所述基底表层温度、退火深度可以叠加，开始阶段表层升温、退火深度变化较快，后续阶段随基底表层、内层热耗散加大，表层升温、退火深度变化较小。毫无疑问，连续多次退火使得基底表层温度峰值逐渐升高，基底内层热传导深度加大，传热更趋均衡，提高了退火均匀性和激活效率，直至固液相变至注入杂质离子的深度，激活效率达到最大。反过来说，在一定的激活深度约束下，可以提高所述工件台按预设路径移动的线速度和/或提高所述扫描振镜的扫描频率，以控制退火次数，从而提高产率。此外，由于连续多次退火使得所述基底表层温度累积升高，还可以降低对脉冲激光的要求，在脉冲激光的功率较低的条件下，也能够实现较高脉冲激光功率才能实现的退火效果。

本实施例中，所述预设角度ω较小，例如是介于-3°～3°之间，从而防止脉冲激光的光斑变的太宽，避免光斑变形或能量不集中而影响退火效果。所述扫描振镜21的扫描频率大于10KHz，防止所述基底30上的退火点接触脉冲激光的时间过长，避免所述基底30被烧化。当然，在其他实施例中，所述预设角度及述扫描振镜21的扫描频率还可以是其他范围，本发明不作限制。

实施例二

如图7及图8所示，与实施例一不同的是，本实施例中，所述整形单元14将所述脉冲激光整形为矩形光斑S2，所述矩形光斑S2的宽度方向为Y向，长度方向为X向。

请参阅图7，所述扫描振镜21能够在预设角度ω内以一定的扫描频率往复转动，并将所述脉冲激光反射至所述基底30上以对所述基底30的退火区域在X向进行往复扫描(本实施例中扫描方向为X向)。例如，当所述工件台40步进至如图7所示的位置时，所述扫描振镜21在所述预设角度ω内往复转动，所述矩形光斑S2则沿X向往复运动，具体是以P₀为中心，在P₁和P₂之间的区域往复运动，形成如图8所示的扫描区域L2。所述扫描区域L2沿X向的宽度e等于所述扫描振镜21沿X方向的扫描宽度，沿Y向的宽度a等于所述矩形光斑S1的宽度a。

相较于实施例一来说，本实施例在所述扫描振镜21的扫描方向不变的情况下，能够改变所述扫描区域的形状。

实施例三

如图9所示，与实施例一和实施例二均不同的是，本实施例中所述扫描模块20包括两个扫描振镜，分别为第一扫描振镜22和第二扫描振镜23，所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23沿着光路顺次设置，所述第一扫描振镜22能够绕RZ往复转动，所述第二扫描振镜23能够绕RX往复转动。

如图9及图10所示，本实施例中，所述整形单元14将所述脉冲激光整形为矩形光斑S3，所述矩形光斑S3的宽度方向为X向，长度方向为Y向。当所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23在预设角度ω内以一定的扫描频率同步往复转动时，将所述脉冲激光反射至所述基底30上以对所述基底30的退火区域在X向和Y向进行往复扫描。例如，当所述工件台40步进至如图9所示的位置时，所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23在所述预设角度ω内往复转动，所述矩形光斑S3则沿X向和Y向往复运动，具体是以P₀为中心，在P₁和P₂之间的区域往复运动，同时以Q₀为中心，在Q₁和Q₂之间的区域往复运动，形成如图10所示的扫描区域L3。所述扫描区域L3沿X向的宽度f等于所述第一扫描振镜22沿X方向的扫描宽度，沿Y向的宽度g等于所述第二扫描振镜23沿Y向的扫描宽度。

所述退火区域中，每个退火点的退火次数M均满足如下公式：

其中，k_x1为所述第一扫描振镜22的扫描频率，D为所述矩形光斑沿X向的扫描宽度，V为所述基底30沿X向的线速度。

所述退火区域中，每个退火点的接收到的脉冲激光的脉冲个数N均满足如下公式：

其中，P为所述脉冲激光的功率，h为普朗克常数，λ为所述脉冲激光的波长，c为光速，d为所述矩形光斑沿X向的宽度(d＝a)，k_y1为所述第二扫描振镜23的扫描频率。

相较于实施例一和实施例二，本实施例增加了一个扫描振镜，使得所述扫描模块20同时沿X向和Y向进行扫描，从而扩大了所述扫描区域的尺寸。

当然，本实施例中的扫描模块20不限于仅包括两个扫描振镜，还可以是三个、四个或五个等，多个所述扫描振镜在所述预设角度内同步往复转动，可以沿所述矩阵光斑的长度方向和宽度方向对所述基底30的退火区域进行往复扫描，从而增加了产率。

当所述扫描模块20中的扫描振镜大于两个时，所述退火区域的退火次数M满足如下公式：

其中，n为沿光路的第一个扫描方向上的扫描振镜的个数，D为所述矩形光斑的扫描宽度，V为所述基底30沿第一个扫描方向的线速度，k_x1为沿光路的第一个扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，k_xn为第一个扫描方向上的第n个扫描振镜的扫描频率。

所述退火区域接收到的脉冲激光的脉冲个数N满足如下公式：

n＞1且m＞1；

其中，n为沿光路的第一个扫描方向上的扫描振镜的个数，m为另一扫描方向上的扫描振镜的个数，P为所述脉冲激光的功率，h为普朗克常数，λ为所述脉冲激光的波长，c为光速，d为所述矩形光斑沿第一个扫描方向上的宽度，k_y1为另一扫描方向上的第一个扫描振镜的扫描频率，k_ym为另一扫描方向上的第m个扫描振镜的扫描频率。

实施例四

如图11及图12所示，与实施例三不同的是，本实施例中，所述整形单元14将所述脉冲激光整形为矩形光斑S4，所述矩形光斑S4的宽度方向为Y向，长度方向为X向。

请参阅图11，所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23在预设角度ω内以一定的扫描频率同步往复转动，并将所述脉冲激光反射至所述基底30上以对所述基底30的退火区域在X向和Y向进行往复扫描。例如，当所述工件台40步进至如图11所示的位置时，所述第一扫描振镜22和所述第二扫描振镜23在所述预设角度ω内同步往复转动，所述矩形光斑S4则沿X向和Y向往复运动，具体是以P₀为中心，在P₁和P₂之间的区域往复运动，同时以Q₀为中心，在Q₁和Q₂之间的区域往复运动，形成如图12所示的扫描区域L4。所述扫描区域L4沿X向的宽度f等于所述第一扫描振镜22沿X方向的扫描宽度，沿Y向的宽度g等于所述第二扫描振镜23沿Y方向的扫描宽度。

相较于实施例三来说，本实施例在所述第一扫描振镜22和第二扫描振镜23的扫描方向不变的情况下，能够改变所述扫描区域的形状。

综上，在本发明实施例提供的激光退火装置，用于对工件台上承载的基底进行退火，包括光源模块和扫描模块，光源模块用于发出退火所需的脉冲激光，扫描模块能够在预设角度内往复转动，并将所述脉冲激光反射至所述基底上以对所述基底的退火区域进行往复扫描，所以退火区域中的每个退火点都会反复多次退火，使得退火更均匀、退火效率更高，也可以提高工件台的移动速度，提高产率；此外，对每个退火点进行连续多次退火使得基底表层温度累积升高，还可以降低对光源模块发出的脉冲激光的功率的要求，在光源模块只能发出较低功率的脉冲激光的条件下，也能实现较好的退火效果。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。