[发明专利]硅片激光退火中多梯度温度场的装置和方法

摘要

本发明公开了属于半导体制造设备和技术范围的一种半导体晶圆片内形成多梯度温度场的激光退火装置和方法。该装置退火激光光源，退火激光光束处理系统，辅助性加热的光源和带辅助性加热的可移动载片台。加工方法是将待退火的圆片放置于承片台上，退火激光光束进行扫描加热；承片台和辅助加热光束同时作用到衬底圆片的表面，对衬底圆片表面进行预加热，起缓冲作用的次高温温度场，从而引入片内多梯度温度场，这样可以改善退火激光所造成的高温和较大的热应力，对于退火效果及圆片表面形貌的不良影响。在另一方面，由于预加热由多个热源单元分担和协同完成，每个单元各自的实现难度大幅降低，整机运行稳定可靠，工艺操控更加灵活方便。

主权项

一种硅片激光退火中多梯度温度场的装置，该激光退火装置由在光学处理系统(14)的两边分别水平放置退火激光源(13)和全反射镜，衬底圆片(16)载于承片台(15)上，全反射镜将经过光学处理系统(14)处理形成大束斑的退火激光束(19)反射后，垂直入射到承片台(15)上面的衬底圆片(16)之上，另外采用一个辅助性加热的光源(20)产生辅助性加热光束(17)斜入射到衬底圆片(16)的表面，载片台(15)内部装置的加热源(18)用于形成晶圆片本底温度区域，载片台(15)内部安装用于形成晶圆片本底温度区域的辅助加热源(18)以及装置自动化运行的计算机控制系统；其特征在于，由退火激光束(19)、斜入射到衬底圆片(16)表面的辅助性加热光束(17)和载片台(15)内部安装的辅助加热源(18)在半导体晶圆片激光退火过程中形成多梯度温度场；所述的退火激光光源(13)，波长至少在材料的红外吸收限以内，对于超浅结制作，波长限定为在400nm以下；所述的光束处理系统(14)，主要的功能是将激光器(13)出射的光束进行扩束、对光束整形、光场均匀化，最终得到作用于半导体晶圆片(16)表面之上的大束斑的退火激光光束(19)；所述的半导体晶圆片(16)，放置于载片台(15)之上，并且随载片台(15)相对于退火激光束(19)进行扫描或者步进方式的移动。