[发明专利]光纤激光基材处理

说明书

交叉参照的相关申请案

本申请主张2009年4月20日提出申请的美国临时申请案61/171,011号的优先权，所述美国临时申请全文在此并入作为参考。

背景技术

在某些用于半导体工业的处理中，期望能快速加热基材以减少处理基材的时间。一般而言，快速热处理系统利用高强度的光源以快速加热基材，所述基材固持在处理腔室内(有时是在真空条件下)。高强度光源可由高强度灯阵列组成，所述高强度光源位于腔室内，或位于腔室外并且邻接透明窗，光线穿透所述透明窗以进入腔室。在腔室内部，基材以极微的实体接触(通常在边缘周围)受到支撑，所以基材温度可快速响应进入的光线。晶片的前面暴露且接收来自高强度灯的光线。这些灯基本上为黑体辐射体，且尽可能地快速(一般为300至500ms)加热至操作温度。对于许多基材而言(像通常用于制造集成电路的硅基材)，较短波长的光吸收较高，特别是在基材接近室温时的热循环起始时期。在灯达到高温(约3000℃)之后，开始快速硅基材加热，此时灯开始发射短波长光的主要部分。

图1示出淹没型快速热加热设备的示意剖面视图，在所述设备中，配置在腔室105中的晶片100由装设在腔室盖120上的灯125发出的辐射加热。灯125一般是钨-卤素灯且可产生不同温度以均匀加热基材。可通过监控透过腔室105内的窗135的光线来实现高温测定量测。灯125开关的速率受限于一般的加热灯，且造成基材可被加热的快速程度上的限制。

替代性的光源已被用于克服某些限制，且提供短暂的脉冲持续时间以在处理时间指标内持续。然而这些新的替代性光源并非最适于满足新的处理需求，这些处理需求包括处理晶片的时间需求，所述时间需求已减少至50nsec至100μs之间。因此，需要用于可靠且快速处理晶片的系统及方法，所述系统及方法使用低于约100ns的加热脉冲。对于各种基材处理，需要额外控制照射的高强度脉冲的起始与终结，以及持续时间与重复速率。

发明内容

本发明的实施例是关于基材处理设备以及结合提供独立控制光脉冲持续时间、形状及重复速率的光源的方法。实施例进一步提供照射强度的快速增加及减少。

一种基材处理系统包括：一个或多个光纤激光器，所述光纤激光器产生光脉冲用以照射半导体基材的表面的一部份以改质所述半导体基材。光脉冲包括可选择的脉冲持续时间以及一个或多个光波长。所述表面的所述部分具有大于10平方毫米的面积。光脉冲可促进化学反应，所述化学反应造成在所述半导体基材的表面上形成膜。或者，光脉冲可活化半导体基材中的掺质。或者，光脉冲可退火半导体基材。所述一个或多个光纤激光器可包括至少一个光纤束激光器。脉冲持续时间可介于约100ns至约100μs之间。光脉冲可通过加热半导体基材或将原子在半导体基材中扩散而用以改质半导体基材。光脉冲的重复速率可为可选择的且可为少于约1MHz。所述基材处理系统进一步包含光学高温测量组件，以监控来自所述表面的所述部份、靠近一波长的辐射，所述波长不同于所述一个或多个光纤激光器的所述一个或多个波长。

一种基材处理系统包括：所述光学组件以及基材支撑件组件，所述基材支撑件组件用于支撑配置在处理腔室内的基材。基材处理系统的基材支撑件组件可相对于所述一个或多个光纤激光器移动。基材处理系统的所述一个或多个光纤激光器可相对于所述基材支撑件组件移动。

处理基材的方法包括：选择促进表面处理的至少一个光脉冲的脉冲持续时间，以及用至少一个光脉冲的光线照射基材表面的第一部份。所述一个光脉冲的光线包括一个或多个光纤激光波长，所述光纤激光波长从光纤激光器组件的输出端所发射，且所述表面的部分具有大于10平方毫米的面积。所述方法可包括移动基材以及照射所述基材的表面的第二部分。所述方法可包括接收从所述基材的表面的所述第一部分所发射的光线，以及测定靠近处理监控波长的发射光的强度。所述处理监控波长可不同于所述一个或多个光纤激光波长。

本发明的进一步的应用领域可根据以下提供的详细说明书内容而变得清晰易懂。应了解到详细的说明书内容及特定范例在表示各种实施例时，仅旨在用于说明，而不是旨在必然地限制本发明的范畴。

附图说明

通过参考下列的说明书其余部分及附图，可进一部了解本发明的本质及优点。这些附图并入本发明的详细说明书部分中。

图1是现有技术基材处理系统的加热及监控系统的剖面示意图。

图2A至2C是根据本发明实施例的基材处理系统中的加热及监控系统的剖面示意图。

图3A至3B是流程图，示出根据所公开的实施例用于处理基材表面的示范性方法。