[发明专利]一种高产率的激光热处理装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造装置与技术范围，特别涉及一种高产率的激光热处理装置和方法。

背景技术

激光作用于半导体晶圆片，可对半导体晶圆片的表面进行热处理加工。由于激光光束面积有限，即便是经过了光学系统的扩束，也需要进行较长时间的扫描移动，受到光束辐照的区域才能够覆盖全部的晶圆片表面，因此激光热处理的过程一般需要较长处理时间，单机产率是比较低的。

除去激光束对晶圆片表面的扫描需要较长的时间之外，由于晶圆片是从室温状态进入到热处理工艺腔中的，对于当前主流的带辅助加热的激光处理工艺来说，还需要有一个升温、稳定的时间过程，以及在处理完成后的降温过程，所有过程加在一起，进一步限制了激光加工类机器的生产效率。例如，如果激光扫描晶圆片的时间为5分钟，则加上头尾的预升温与降温时间，设备处理晶圆片的产率为一小时不足10片，与之形成对比的是，先进半导体制造中的光刻机，其处理晶圆片的速度，通常能够做到每小时100片。如果激光光束的截面积更小，晶圆片的尺寸更大，则生产效率的问题，将更加严重。

本发明针对上面提到的问题，提出了一种进行激光热处理的装置。该装置利用了三个处理腔轮转的方式，使得在激光热处理过程中，预升温、激光辐照、降温三个过程能够充分地并发进行。晶圆片在同一个处理腔中完成所有的处理步骤，并不需要像常规多腔半导体设备那样，不同的工艺环节需要进、出不同的工艺腔室。对于热处理的激光源，控制激光源在已经预升温完成的晶圆片之间轮转工作，激光源的利用效率可以达到最高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高产率的激光热处理装置和方法，其特征在于，所述高产率的激光热处理装置为由三个工艺处理腔及各自附属的进出片机构组成；在工艺处理腔8内，在顶杆5顶部为片托4，在工艺处理腔8的外壁上部盘绕加热炉丝1，下部盘绕冷却液管2，这样在加热炉丝和冷却液管的共同作用下，在工艺处理腔8内部造成上热下冷的稳定温度场；

在工艺处理腔8的底端7中心设置顶杆5进入到工艺处理腔中的通道孔6。

所述工艺处理腔8的底端固定机械手10，机械手10执行送片和取片就是从这里进出。

所述工艺处理腔8的顶端设置透过激光束9的透明窗3，激光束9透过透明窗3对晶圆片的表面进行扫描处理。

所述加热炉丝和冷却液管均为根据圆柱腔体内部从上至下递减的温度场分布分别分段盘绕或疏密渐变盘绕。

所述加热炉丝可以为分组的高频感应加热线圈。

所述三个工艺处理腔成品字型布置，每个工艺处理腔均配置一个取送片的机械手，位于工艺处理腔的底端。

一种权利要求1所述高产率的激光热处理装置对晶圆片进行激光热处理的方法，具体步骤如下：

本发明的有益效果是本发明采用对于晶圆片的激光热处理在三个工艺处理腔中轮转进行的装置和方法，使得在激光热处理的过程中，预升温、激光辐照、降温三个过程能够充分地并发进行。此外，由于晶圆片是在同一个处理腔中完成所有的处理步骤，并不需要像常规多腔半导体设备那样，不同的工艺环节需要进、出不同的工艺处理腔室，所以进一步节约了处理的时间。控制激光源在已经预升温完成的晶圆片之间轮转工作，对激光源的利用也实现了最高的效率。

附图说明

图1为一个工艺处理腔的示意图。

图2是利用三个相同的工艺处理腔，配置成为整台激光热处理装置的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种高产率的激光热处理装置和方法。采用了三个工艺处理腔，在处理方法上，对于晶圆片的激光热处理采用在各工艺处理腔中轮转进行的方式，使得在激光热处理的过程中，预升温、激光辐照、降温三个过程能够充分地并发进行。下面结合附图对本发明予以说明。

图1所示为一个工艺处理腔的示意图。图中工艺处理腔8为圆柱体腔，采用石英或SiC等材料制成，炉管总长度50厘米至2米。需要指出，工艺处理腔可以是同种材料制成的一个整体性的腔，也可以是由多个部件接合起来构成。

在工艺处理腔8的底端7中心设置顶杆5进入到工艺处理腔中的通道孔6所述工艺处理腔8的底端固定机械手10，机械手10执行送片和取片就是从这里进出。

在工艺处理腔体8的外侧壁，环绕分组的加热线圈1和冷却液管路2，可在工艺腔体中形成从上至下渐冷的控温场。

工艺处理腔体的上端面3，采用对于热处理激光束是透明的材料制成，石英材料是一种比较好的选择，因为该材料对于绝大多数目前在用的激光束都是可以透过的。