[發(fā)明專利]一種高產(chǎn)率的激光熱處理裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010621833.1
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102157347A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)利人;周衛(wèi);劉朋;竇維治
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/02;H01L21/268
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造裝置與技術(shù)范圍，特別涉及一種高產(chǎn)率的激光熱處理裝置和方法。

背景技術(shù)

激光作用于半導(dǎo)體晶圓片，可對半導(dǎo)體晶圓片的表面進(jìn)行熱處理加工。由于激光光束面積有限，即便是經(jīng)過了光學(xué)系統(tǒng)的擴(kuò)束，也需要進(jìn)行較長時(shí)間的掃描移動(dòng)，受到光束輻照的區(qū)域才能夠覆蓋全部的晶圓片表面，因此激光熱處理的過程一般需要較長處理時(shí)間，單機(jī)產(chǎn)率是比較低的。

除去激光束對晶圓片表面的掃描需要較長的時(shí)間之外，由于晶圓片是從室溫狀態(tài)進(jìn)入到熱處理工藝腔中的，對于當(dāng)前主流的帶輔助加熱的激光處理工藝來說，還需要有一個(gè)升溫、穩(wěn)定的時(shí)間過程，以及在處理完成后的降溫過程，所有過程加在一起，進(jìn)一步限制了激光加工類機(jī)器的生產(chǎn)效率。例如，如果激光掃描晶圓片的時(shí)間為5分鐘，則加上頭尾的預(yù)升溫與降溫時(shí)間，設(shè)備處理晶圓片的產(chǎn)率為一小時(shí)不足10片，與之形成對比的是，先進(jìn)半導(dǎo)體制造中的光刻機(jī)，其處理晶圓片的速度，通常能夠做到每小時(shí)100片。如果激光光束的截面積更小，晶圓片的尺寸更大，則生產(chǎn)效率的問題，將更加嚴(yán)重。

本發(fā)明針對上面提到的問題，提出了一種進(jìn)行激光熱處理的裝置。該裝置利用了三個(gè)處理腔輪轉(zhuǎn)的方式，使得在激光熱處理過程中，預(yù)升溫、激光輻照、降溫三個(gè)過程能夠充分地并發(fā)進(jìn)行。晶圓片在同一個(gè)處理腔中完成所有的處理步驟，并不需要像常規(guī)多腔半導(dǎo)體設(shè)備那樣，不同的工藝環(huán)節(jié)需要進(jìn)、出不同的工藝腔室。對于熱處理的激光源，控制激光源在已經(jīng)預(yù)升溫完成的晶圓片之間輪轉(zhuǎn)工作，激光源的利用效率可以達(dá)到最高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高產(chǎn)率的激光熱處理裝置和方法，其特征在于，所述高產(chǎn)率的激光熱處理裝置為由三個(gè)工藝處理腔及各自附屬的進(jìn)出片機(jī)構(gòu)組成；在工藝處理腔8內(nèi)，在頂桿5頂部為片托4，在工藝處理腔8的外壁上部盤繞加熱爐絲1，下部盤繞冷卻液管2，這樣在加熱爐絲和冷卻液管的共同作用下，在工藝處理腔8內(nèi)部造成上熱下冷的穩(wěn)定溫度場；

在工藝處理腔8的底端7中心設(shè)置頂桿5進(jìn)入到工藝處理腔中的通道孔6。

所述工藝處理腔8的底端固定機(jī)械手10，機(jī)械手10執(zhí)行送片和取片就是從這里進(jìn)出。

所述工藝處理腔8的頂端設(shè)置透過激光束9的透明窗3，激光束9透過透明窗3對晶圓片的表面進(jìn)行掃描處理。

所述加熱爐絲和冷卻液管均為根據(jù)圓柱腔體內(nèi)部從上至下遞減的溫度場分布分別分段盤繞或疏密漸變盤繞。

所述加熱爐絲可以為分組的高頻感應(yīng)加熱線圈。

所述三個(gè)工藝處理腔成品字型布置，每個(gè)工藝處理腔均配置一個(gè)取送片的機(jī)械手，位于工藝處理腔的底端。

一種權(quán)利要求1所述高產(chǎn)率的激光熱處理裝置對晶圓片進(jìn)行激光熱處理的方法，具體步驟如下：

本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用對于晶圓片的激光熱處理在三個(gè)工藝處理腔中輪轉(zhuǎn)進(jìn)行的裝置和方法，使得在激光熱處理的過程中，預(yù)升溫、激光輻照、降溫三個(gè)過程能夠充分地并發(fā)進(jìn)行。此外，由于晶圓片是在同一個(gè)處理腔中完成所有的處理步驟，并不需要像常規(guī)多腔半導(dǎo)體設(shè)備那樣，不同的工藝環(huán)節(jié)需要進(jìn)、出不同的工藝處理腔室，所以進(jìn)一步節(jié)約了處理的時(shí)間。控制激光源在已經(jīng)預(yù)升溫完成的晶圓片之間輪轉(zhuǎn)工作，對激光源的利用也實(shí)現(xiàn)了最高的效率。

附圖說明

圖1為一個(gè)工藝處理腔的示意圖。

圖2是利用三個(gè)相同的工藝處理腔，配置成為整臺激光熱處理裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種高產(chǎn)率的激光熱處理裝置和方法。采用了三個(gè)工藝處理腔，在處理方法上，對于晶圓片的激光熱處理采用在各工藝處理腔中輪轉(zhuǎn)進(jìn)行的方式，使得在激光熱處理的過程中，預(yù)升溫、激光輻照、降溫三個(gè)過程能夠充分地并發(fā)進(jìn)行。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明予以說明。

圖1所示為一個(gè)工藝處理腔的示意圖。圖中工藝處理腔8為圓柱體腔，采用石英或SiC等材料制成，爐管總長度50厘米至2米。需要指出，工藝處理腔可以是同種材料制成的一個(gè)整體性的腔，也可以是由多個(gè)部件接合起來構(gòu)成。

在工藝處理腔8的底端7中心設(shè)置頂桿5進(jìn)入到工藝處理腔中的通道孔6所述工藝處理腔8的底端固定機(jī)械手10，機(jī)械手10執(zhí)行送片和取片就是從這里進(jìn)出。

在工藝處理腔體8的外側(cè)壁，環(huán)繞分組的加熱線圈1和冷卻液管路2，可在工藝腔體中形成從上至下漸冷的控溫場。

工藝處理腔體的上端面3，采用對于熱處理激光束是透明的材料制成，石英材料是一種比較好的選擇，因?yàn)樵摬牧蠈τ诮^大多數(shù)目前在用的激光束都是可以透過的。