[发明专利]一种激光退火装置

说明书

本发明提供了一种激光退火装置，该激光退火装置包括：保持晶圆的载物台、向晶圆发射激光光束以对晶圆进行退火的激光器组件，晶圆具有背离载物台的第一面、以及朝向载物台的第二面。还包括设置在载物台上方的测高仪、设置在激光器组件及晶圆之间的三轴振镜系统。测高仪测量晶圆的第一面上不同位置距离测高仪设定的参考面之间的高度差变化；三轴振镜系统移动激光器组件发射出的激光光束，以调整激光光束聚焦在晶圆上的焦点位置。还包括控制装置，控制装置根据测高仪测得的高度差变化，控制三轴振镜系统将焦点保持在晶圆上距离第一面为设定深度的层结构上。使激光光束的焦点位置根据晶圆第一面的凸凹波动上下调整，提高对晶圆退火的位置准确性。

技术领域

本发明涉及晶圆制造技术领域，尤其涉及一种激光退火装置。

背景技术

随着科学技术的进步和发展，激光已经作为一种工具应用在各行各业。由于激光的高亮度高强度的特性，且激光焦点的尺寸可以通过聚焦镜聚焦到微米量级，因此激光加工技术在有着高精度加工要求的行业中备受青睐，尤其是对于半导体行业晶圆制造的技术中，激光加工技术尤为受欢迎。

最初，对晶圆的退火处理时在包含许多晶圆(其支撑在支架中)的炉中进行。将电能供应到炉壁中的电阻加热器元件，以将它们加热到接近期望处理温度的温度。晶圆最终达到与炉壁基本相等的温度。在升高的温度下进行了期望时间长度的退火之后，不再将电能供应到电阻加热器，使得壁逐渐冷却，晶圆也逐渐冷却。尽管需求热处理时间可能相对较短，但是加热速率和冷却速率两者都相对较慢，在大约上15℃/min的量级。这些升高温度过程中的较长时间显著地增大了退火所需的热预算。在先进集成电路中的精细特征和薄层需要减小热预算。

发明内容

本发明提供了一种激光退火装置，用以解决由于晶圆表面不平整现象，导致激光退火的深度层上下波动的问题。

本发明提供了一种激光退火装置，该激光退火装置包括：保持晶圆的载物台、以及向晶圆发射激光光束以对晶圆进行退火的激光器组件，其中，晶圆具有背离载物台的第一面、以及朝向载物台的第二面。还包括设置在载物台上方的测高仪、以及设置在激光器组件及晶圆之间的三轴振镜系统。其中，测高仪测量晶圆的第一面上不同位置距离测高仪设定的参考面之间的高度差变化；三轴振镜系统移动激光器组件发射出的激光光束，以调整激光光束聚焦在晶圆上的焦点位置。还包括控制装置，控制装置根据测高仪测得的高度差变化，控制三轴振镜系统将焦点保持在晶圆上距离第一面为设定深度的层结构上。

在上述的方案中，通过设置测高仪、三轴振镜系统及控制装置，使测高仪在退火前及退火过程中，时刻测量晶圆的第一面不同位置距离参考面之间的高度差变化，控制装置通过控制三轴振镜系统，以使激光器组件发射出的激光光束始终聚焦在晶圆上距离第一面为设定深度的层结构上。使激光光束的焦点位置能够根据晶圆的第一面的凸凹波动进行上下调整，防止由于晶圆表面的凸凹波动，从而使激光光束的焦点位置在晶圆的不同深度层上下波动，从而提高对晶圆进行退火的位置准确性，提高退火效果。

在一个具体的实施方式中，晶圆的第一面具有待退火区域，待退火区域上具有三个不再同一条直线上的三个设定点，测高仪设置的参考面为与三个设定点所在的平面平行的平面。通过在退火前，测高仪先拾取第一面的待退火区域上的三个设定点的高程，以确定参考面，之后在退火过程中，根据待退火区域上的不同位置距离参考面的高度差变化，调整激光光束的焦点位置，以便于焦点保持在距离第一面为设定深度的层结构上，同时便于确定参考面。

在一个具体的实施方式中，载物台上具有放置晶圆的基准面；三轴振镜系统在x轴、y轴及z轴三个相互垂直的方向上调整激光光束聚焦在晶圆上的焦点位置，且x轴及y轴均与基准面平行，z轴与基准面垂直，以便于对三轴振镜系统进行调整。

在一个具体的实施方式中，控制装置根据测高仪测得的高度差变化，控制三轴振镜系统的z轴移动聚焦在激光光束聚焦在晶圆上的焦点，以使焦点保持在位于距离第一面为设定深度的层结构上，仅仅通过调整三轴振镜系统的z轴，即可实现焦点位置保持在距离晶圆的第一面为设定深度的层结构上。