專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于離子注入的激光輔助裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造裝置和方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于離子注入的激光輔助裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
微電子制造技術(shù)的不斷進(jìn)步也推進(jìn)著相關(guān)技術(shù)日新月異的發(fā)展，隨著硅技術(shù)逐步接近其極限，目前很多的技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向GaN，SiC等寬禁帶半導(dǎo)體的材料，而在Si材料 加工中采用的一些傳統(tǒng)的技術(shù)，相應(yīng)地，也必須要進(jìn)行變化，才能適應(yīng)對(duì)新材料進(jìn)行半導(dǎo)體加工的實(shí)際要求。傳統(tǒng)方法中，對(duì)于硅晶圓片的雜質(zhì)摻雜，是采用離子注入的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)離子注入技術(shù)用于對(duì)SiC等材料進(jìn)行雜質(zhì)摻雜時(shí)，由于晶圓片結(jié)構(gòu)更為堅(jiān)硬，必須采用更高的離子注入能量，同時(shí)還要對(duì)晶圓片進(jìn)行加熱，才能夠有效地將摻雜雜質(zhì)的原子“打入”到晶圓片中，之后通過(guò)退火和激活，形成所需要的摻雜。這樣的方法，要求在傳統(tǒng)的離子注入機(jī)的基礎(chǔ)上實(shí)施設(shè)備改造，在晶圓片片臺(tái)的部分，添加加熱的裝置，預(yù)先將晶圓片加熱到400°C 500 °C，然后才能進(jìn)行通常的高能離子注入。而傳統(tǒng)方法的加工溫度太低，不能滿足實(shí)際加工過(guò)程的需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種用于離子注入的激光輔助裝置及其使用方法。一種用于離子注入的激光輔助裝置，其特征在于在離子注入機(jī)的真空腔室外部設(shè)置激光器；在離子注入機(jī)側(cè)壁上設(shè)置透明窗，使激光器發(fā)射出的激光光束能通過(guò)透明窗進(jìn)入離子注入機(jī)內(nèi)部；在透明窗內(nèi)側(cè)設(shè)置激光反射鏡，改變激光光束入射方向，使其照射到所要加工的晶圓片表面；在離子注入機(jī)內(nèi)各處傳感器周?chē)O(shè)置擋板用以遮擋激光光束，使激光光束不能從擋板上部照射到傳感器而影響傳感器的正常工作。所述激光器上設(shè)置有快門(mén)裝置，并能對(duì)激光光束進(jìn)行擴(kuò)束、勻束和準(zhǔn)直；其所發(fā)射出的激光為連續(xù)性激光，其激光參數(shù)為波長(zhǎng)為300 nnTlO.6 Pm，作用區(qū)域面積為I平方毫米平方厘米，能量密度為每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。所述透明窗的材料為融石英材料。一種用于離子注入的激光輔助裝置的使用方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下(I)安裝調(diào)試離子注入機(jī)及激光輔助裝置，使激光器發(fā)射出的激光能照射到所要加工的晶圓片表面；(2)分別開(kāi)啟離子注入機(jī)和激光器，分別進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)，激光光束由于激光器上的快門(mén)裝置未開(kāi)啟而不射入到離子注入機(jī)內(nèi)；(3)分別設(shè)定激光器和離子注入機(jī)的工作狀態(tài)，將晶圓片放置在載片臺(tái)上，準(zhǔn)備進(jìn)行工藝加工；(4)開(kāi)啟激光器上的快門(mén)裝置，激光器射出的激光光束經(jīng)擴(kuò)束、勻束和準(zhǔn)直的處理后，透過(guò)離子注入機(jī)側(cè)壁上的透明窗照射至離子注入機(jī)內(nèi)，又經(jīng)過(guò)透明窗內(nèi)側(cè)設(shè)置的激光反射鏡作用，射至晶圓片表面，同時(shí)，離子束也射入至晶圓片表面，激光光束所照射到的晶圓片表面位置也正是離子注入束射入的位置；激光光束不能從擋板上部照射到傳感器，而離子注入束能從擋板上部射入到傳感器，不影響傳感器的正常工作；(5)載片臺(tái)在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，相對(duì)于加工束做掃描運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行對(duì)晶圓片表面的雙束加工處理；(6)暫時(shí)切斷激光光束及離子注入束，離子注入機(jī)進(jìn)行換片，其后重復(fù)步驟(3) 步驟(4)的過(guò)程，進(jìn)行新晶圓片的加工處理；(7)所有晶圓片加工完成后，關(guān)閉激光器，離子注入機(jī)回復(fù)至待機(jī)狀態(tài)。所述激光為連續(xù)性激光，其波長(zhǎng)為300 nnTlO. 6 Um0 所述激光光束的截面積大于離子注入束，當(dāng)兩個(gè)加工束同時(shí)作用到晶圓片表面時(shí)，離子注入束的作用區(qū)域包含在激光光束作用的區(qū)域中。所述激光光束的作用區(qū)域面積為I平方毫米平方厘米。所述激光光束的能量密度為每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。所述透明窗的材料為融石英材料。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明在原有離子注入機(jī)的基礎(chǔ)上，添加外部激光器和部分光學(xué)部件，所實(shí)施的改動(dòng)量小，方便實(shí)現(xiàn)；相對(duì)于輔助加熱的方式，激光束對(duì)于晶圓片的作用是局部的，僅是處理離子束的注入處，能源的使用效率高；此外，通過(guò)采取擋板，可以保護(hù)離子注入機(jī)內(nèi)的傳感器等關(guān)鍵性的部件，這一點(diǎn)傳統(tǒng)的加熱方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)。


圖I為激光光束、尚子注入束和晶圓片之間的位置關(guān)系不意圖；圖2為本發(fā)明與離子注入機(jī)配合工作情況示意圖；圖中標(biāo)號(hào)I-激光光束入射方向；2_離子注入束入射方向；3_傳感器；4_載片臺(tái)；5-晶圓片；6-擋板；7_激光器；8_透明窗；9_激光反射鏡；10_注入機(jī)側(cè)壁。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種用于離子注入的激光輔助裝置及其使用方法，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。—種用于離子注入的激光輔助裝置，其特征在于在離子注入機(jī)的真空腔室外部設(shè)置激光器7 ;在離子注入機(jī)側(cè)壁10上設(shè)置透明窗8，使激光器7發(fā)射出的激光光束能通過(guò)透明窗8進(jìn)入離子注入機(jī)內(nèi)部；在透明窗8內(nèi)側(cè)設(shè)置激光反射鏡9，改變激光光束入射方向，使其照射到所要加工的晶圓片5表面；在離子注入機(jī)內(nèi)各處傳感器3周?chē)O(shè)置擋板6用以遮擋激光光束，使激光光束不能從擋板6上部照射到傳感器3而影響傳感器3的正常工作。所述激光器7所發(fā)射出的激光為連續(xù)性激光，其激光參數(shù)為波長(zhǎng)為300 nnTlO. 6U m,作用區(qū)域面積為I平方毫米平方厘米，能量密度為每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。所述透明窗8的材料為融石英材料。一種用于離子注入的激光輔助裝置的使用方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下(I)安裝調(diào)試離子注入機(jī)及激光輔助裝置，使激光器7發(fā)射出的激光能照射到所要加工的晶圓片5表面。(2)分別開(kāi)啟離子注入機(jī)和激光器7，分別進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)，激光光束由于激光器7上的快門(mén)裝置未開(kāi)啟而不射入到離子注入機(jī)內(nèi)； (3)分別設(shè)定激光器7和離子注入機(jī)的工作狀態(tài)，將晶圓片5放置在載片臺(tái)4上，準(zhǔn)備進(jìn)行工藝加工；(4)開(kāi)啟激光器7上的快門(mén)裝置，激光器(7)射出的激光光束經(jīng)擴(kuò)束、勻束和準(zhǔn)直的處理后，透過(guò)離子注入機(jī)側(cè)壁10上的透明窗8照射至離子注入機(jī)內(nèi)，又經(jīng)過(guò)透明窗8內(nèi)側(cè)設(shè)置的激光反射鏡9作用，射至晶圓片5表面，同時(shí)，離子束也射入至晶圓片5表面，激光光束所照射到的晶圓片5表面位置也正是離子注入束射入的位置；激光光束不能從擋板6上部照射到傳感器3，而離子注入束能從擋板6上部射入到傳感器3，不影響傳感器3的正常工作；(5)載片臺(tái)4在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，相對(duì)于加工束做掃描運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行對(duì)晶圓片5表面的雙束加工處理；(6)暫時(shí)切斷激光光束及離子注入束，離子注入機(jī)進(jìn)行換片，其后重復(fù)步驟(3) 步驟(4)的過(guò)程，進(jìn)行新晶圓片5的加工處理；(7)所有晶圓片5加工完成后，關(guān)閉激光器7,尚子注入機(jī)回復(fù)至待機(jī)狀態(tài)。所述激光為連續(xù)性激光，其波長(zhǎng)為300 nnTlO. 6 Um0所述激光光束的截面積大于離子注入束，當(dāng)兩個(gè)加工束同時(shí)作用到晶圓片5表面時(shí)，離子注入束的作用區(qū)域包含在激光光束作用的區(qū)域中；所述激光光束的作用區(qū)域面積為I平方毫米平方厘米。所述激光光束的能量密度為每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。所述透明窗8的材料為融石英材料。
權(quán)利要求
1.一種用于離子注入的激光輔助裝置，其特征在于在離子注入機(jī)的真空腔室外部設(shè)置激光器(7);在離子注入機(jī)側(cè)壁(10)上設(shè)置透明窗(8)，使激光器(7)發(fā)射出的激光光束能通過(guò)透明窗(8)進(jìn)入離子注入機(jī)內(nèi)部；在透明窗(8)內(nèi)側(cè)設(shè)置激光反射鏡(9)，改變激光光束入射方向，使其照射到所要加工的晶圓片(5)表面；在離子注入機(jī)內(nèi)各處傳感器(3)周?chē)O(shè)置擋板(6)用以遮擋激光光束，使激光光束不能從擋板(6)上部照射到傳感器(3)而影響傳感器(3)的正常工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于離子注入的激光輔助裝置，其特征在于所述激光器(7)上設(shè)置有快門(mén)裝置，并能對(duì)激光光束進(jìn)行擴(kuò)束、勻束和準(zhǔn)直；其所發(fā)射出的激光為連續(xù)性激光，其激光參數(shù)為波長(zhǎng)為300 ηπΓ 0.6 μ m，作用區(qū)域面積為I平方毫米 I平方厘米，能量密度為每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于離子注入的激光輔助裝置，其特征在于所述透明窗(8)的材料為融石英材料。
4.一種如權(quán)利要求I所述的一種用于離子注入的激光輔助裝置的使用方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下 (1)安裝調(diào)試離子注入機(jī)及激光輔助裝置，使激光器(7)發(fā)射出的激光能照射到所要加工的晶圓片(5)表面； (2)分別開(kāi)啟離子注入機(jī)和激光器(7)，分別進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)，激光光束由于激光器(7)上的快門(mén)裝置未開(kāi)啟而不射入到離子注入機(jī)內(nèi)； (3)分別設(shè)定激光器(7)和離子注入機(jī)的工作狀態(tài)，將晶圓片(5)放置在載片臺(tái)(4)上，準(zhǔn)備進(jìn)行工藝加工； (4)開(kāi)啟激光器(7)上的快門(mén)裝置，激光器(7)射出的激光光束經(jīng)擴(kuò)束、勻束和準(zhǔn)直的處理后，透過(guò)離子注入機(jī)側(cè)壁(10)上的透明窗(8)照射至離子注入機(jī)內(nèi)，又經(jīng)過(guò)透明窗(8)內(nèi)側(cè)設(shè)置的激光反射鏡(9)作用，射至晶圓片(5)表面，同時(shí)，離子束也射入至晶圓片(5)表面，激光光束所照射到的晶圓片(5)表面位置也正是離子注入束射入的位置；激光光束不能從擋板(6)上部照射到傳感器(3)，而離子注入束能從擋板(6)上部射入到傳感器(3)，不影響傳感器(3)的正常工作； (5)載片臺(tái)(4)在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，相對(duì)于加工束做掃描運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行對(duì)晶圓片(5)表面的雙束加工處理； (6)暫時(shí)切斷激光光束及離子注入束，離子注入機(jī)進(jìn)行換片，其后重復(fù)步驟(3) 步驟(4)的過(guò)程，進(jìn)行新晶圓片(5)的加工處理； (7)所有晶圓片(5)加工完成后，關(guān)閉激光器(7)，離子注入機(jī)回復(fù)至待機(jī)狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于離子注入的激光輔助裝置的使用方法，其特征在于所述激光為連續(xù)性激光，其波長(zhǎng)為300 ηπΓ Ο. 6 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于離子注入的激光輔助裝置的使用方法，其特征在于所述激光光束的截面積大于離子注入束，當(dāng)兩個(gè)加工束同時(shí)作用到晶圓片(5)表面時(shí)，離子注入束的作用區(qū)域包含在激光光束作用的區(qū)域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于離子注入的激光輔助裝置的使用方法，其特征在于所述激光光束的作用區(qū)域面積為I平方毫米平方厘米。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于離子注入的激光輔助裝置的使用方法，其特征在于所述激光光束的能量密度為每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于離子注入的激光輔助裝置的使用方法，其特征在于所述透明窗(8)的材料為融石英材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造裝置和方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于離子注入的激光輔助裝置及其使用方法。本發(fā)明在離子注入機(jī)外部設(shè)置激光器，通過(guò)透明窗射入到離子注入機(jī)內(nèi)部，又經(jīng)過(guò)透明窗內(nèi)側(cè)設(shè)置的激光反射鏡作用，射至晶圓片表面，激光光束的截面積大于離子注入束，離子注入束包含在激光光束中，兩個(gè)加工束同時(shí)施加到晶圓片表面，進(jìn)行離子注入。本發(fā)明在原有離子注入機(jī)的基礎(chǔ)上，添加外部激光器和部分光學(xué)部件，所實(shí)施的改動(dòng)量小，方便實(shí)現(xiàn)；相對(duì)于輔助加熱的方式，激光束對(duì)于晶圓片的作用是局部的，僅是處理離子束的注入處，能源的使用效率高；此外，通過(guò)采取擋板，可以保護(hù)離子注入機(jī)內(nèi)的傳感器等關(guān)鍵性的部件，這一點(diǎn)傳統(tǒng)的加熱方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)B23K26/00GK102768973SQ20121025471
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者嚴(yán)利人, 付軍, 劉志弘, 周衛(wèi), 崔杰, 張偉, 王玉東 申請(qǐng)人:清華大學(xué)