[發明專利]一種激光加工中晶圓片定位誤差的校正方法

有效

• 申請號: 201110207401.0
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102290362A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 嚴利人;周衛;劉朋;竇維治
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L21/68
• 分類號: H01L21/68;H01L21/268
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于半導體制造技術范圍，特別涉及一種激光加工中晶圓片定位誤差的校正方法。

背景技術

采用激光輻照對半導體材料進行加工處理，包括激光退火，激光輔助薄膜沉積，材料的激光再結晶生長等多種多樣的具體應用。

由于激光束具有很強的相干性，光束往往是聚束的，不容易散開成為較大面積的光束束斑；在另一方面，晶圓片尺寸又很大，因此激光光束對于襯底材料的作用，在目前技術條件下，不能一次性地覆蓋整個晶圓片的面積，只能是一個局部一個局部地進行輻照的處理。通常采用的方式，是激光束相對于材料表面做掃描，步進，或者步進加掃描運動，來實現逐行，或者逐場的加工處理。

無論是逐行也好，逐場也好，總是存在著行之間，場之間的銜接問題。對于不良的銜接來說，主要存在兩類問題，一是銜接處兩行或者兩場有微小的重疊，則重疊區域盡管很小，但是考慮到集成電路中電子元器件的尺寸處于更小的量級而受受到影響，被過量加工的元器件數量就會有很多，這將直接影響集成電路加工質量。另一類問題是兩行之間，兩場之間存在微小的空隙，同樣地，受此影響而未被激光加工處理的電子元器件數量也會有很多，加工質量同樣不能保證。

針對以上實踐中的問題，一種有效的處理措施，是充分利用芯片之間的劃片道寬度。具體地說，令掃描或者步進，嚴格地沿著芯片陣列的橫向排列方向向左或者向右進行，至于光束束斑的邊沿，此處光強是不均勻的，加工效果無法保證，對于光束邊沿的這一部分，通過控制令其落于芯片陣列間的劃片道中，這樣可以回避掃描行之間，步進掃描的場之間的銜接不良的問題。當掃描或者步進至晶圓片的邊緣后，激光光束下移一行(或者上移一行)，并掉頭向相反的方向，繼續其橫向的掃描或者步進逐場前進。對于逐場方式的加工處理，則束斑的左右兩個邊沿，也都令其落在芯片的劃片道內。

當要求掃描，或者步進掃描沿芯片陣列的方向，并且掃描束斑的邊沿落于劃片道內時，自然地，也就產生了晶圓片對準的問題。

一種對準方案為，將對準機構與工藝腔相分離，在工藝腔之外進行晶圓片的對準，對準后的晶圓片再由精密機械手送入到工藝腔片臺之上，在那里再進行激光加工的工藝處理。

在分離式對準方案中，對準片臺與工藝中用于形成激光光束掃描等動作的片臺是兩套獨立裝置，所以這兩個片臺各自定義的行進方向，坐標原點位置等都不盡相同，會產生系統性的誤差。舉例來說，對準片臺按照自身的X(左右)方向去調整晶圓片的旋轉量，使得晶圓片上的芯片陣列的橫向的劃片道嚴格與對準片臺X方向一致。當精密機械手將晶圓片放置到加工掃描片臺上的時候，由于掃描片臺的X(左右)行進方向，在一般情況下會與對準片臺X方向相差一個盡管很小，但絕對存在的角度，因而晶圓片陣列的縱橫方向，并不與加工片臺所定義的X(左右)、Y(前后)方向完全平行。此外精密機械手的傳片過程還會引入額外的位置差。這些都會造成晶圓片對準的系統性的誤差。該系統誤差，隨整機組裝、調試的精度不同而各機器不盡相同。

另一個引入系統性誤差的因素在于，很多激光加工都要求進行襯底的預加熱處理。對于此類要求襯底升溫的晶圓片，其對準過程在室溫下進行，盡管可能會對得很準，但是在放到工藝片臺上加熱升溫后，晶圓片受熱膨脹，也會帶來定位差，例如，室溫下晶圓片上的芯片的尺寸，將小于較高溫度下晶圓片上芯片的尺寸，因而在進行激光處理時，行與行之間的行進距離也應該相應地變大一些。

綜上所述，為了糾正晶圓片對準中的系統性的定位誤差，本發明提出一種激光加工中晶圓片定位誤差的校正方法，通過使用特殊設計的微測試結構和工藝過程，可以量測微測試結構的電學特性，進而掌握晶圓片對準系統性誤差的量級與特質，最后借助精密機械手或者掃描片臺的附加移動，來校正晶圓片對準的系統性誤差。

發明內容

本發明的目的是提供一種激光加工中晶圓片定位系統誤差的校正方法，其特征在于，在進行激光退火的處理時的步驟如下：

1)首先在晶圓片邊緣制備微測試結構，構成測試芯片；當經過初始對準的晶圓片放置到片臺上之后，由精密機械手或者片臺執行附加的位置移動，使晶圓片處于校正后的正確的位置；

2)機械手或者片臺的附加的移動是根據校正參數來進行的，校正參數置于校正參數表中。

3)確認經過校正之后，晶圓片上芯片陣列的橫向將與加工片臺或者激光束的橫向移動方向平行，縱向將與加工片臺或者激光束的縱向步進的方向平行，并且芯片陣列相對于激光掃描運動的縱、橫方向無額外的旋轉，在這種情況下，就可以進行加工質量有保障的激光掃描，或者步進掃描式的加工處理。