激光退火方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種激光退火方法，用于以激光對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝，其包括如下步驟：將晶圓置于工件臺(tái)上，以激光束經(jīng)由一激光勻化整形器投射于晶圓表面形成線形激光束斑；其中，工件臺(tái)具有垂直及水平方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；使線形激光束斑與晶圓表面第一切割道方向形成一夾角，以使線形激光束斑的兩個(gè)端部分別位于晶圓表面的切割道內(nèi)；使線形激光束斑相對(duì)于晶圓沿第一切割道方向或沿第二切割道方向運(yùn)動(dòng)，勻速掃描晶圓表面以對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝。其僅通過簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，利于實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓的均勻退火。
【專利說明】激光退火方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種激光退火方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]以激光掃描晶圓表面對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝，已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體加工行業(yè)中，由于不同波長的激光在晶圓中的吸收深度不同，激光退火具有退火深度可控的特點(diǎn)。因此，無論是在32 n m及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)器件的超淺P N結(jié)制備工藝中，還是在功率半導(dǎo)體器件的背面處理工藝中，激光退火技術(shù)都顯示出不可替代的優(yōu)勢(shì)。由于激光器功率和成本的限制，相應(yīng)于半導(dǎo)體晶圓的尺寸，激光束斑尺寸比晶圓尺寸小很多，通常半導(dǎo)體領(lǐng)域的激光退火需要將激光束整形為兩維或一維均勻的光斑(以下稱為激光束斑)，以激光束斑均勻地掃描整個(gè)晶圓表面，來達(dá)到退火目的。
[0003]通常采用的線形激光束斑掃描晶圓表面的方法是，在行掃描階段，線形激光束斑相對(duì)于晶圓表面的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榫A表面的一切割道方向，而線形激光束斑自身的方向與該切割道方向垂直，也即，線形激光束斑相對(duì)于晶圓表面的運(yùn)動(dòng)方向垂直于線形激光束斑自身；在掃描完一行時(shí)，線形激光束斑相對(duì)于晶圓表面步進(jìn)至下一行，進(jìn)行下一輪的行掃描。
[0004]為了保證激光退火的均勻性，上述方法中，要求在進(jìn)行上、下兩行掃描時(shí)，激光束斑之間的拼接十分精準(zhǔn)，防止對(duì)同一枚芯片區(qū)域重復(fù)退火，這對(duì)工件臺(tái)的定位精度要求很高，甚至達(dá)到微米量級(jí)及更高的精度，這會(huì)使工件臺(tái)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性上升、成本升高。
[0005]對(duì)此，現(xiàn)有技術(shù)中提供一種解決方案是，根據(jù)晶圓上的芯片尺寸來改變激光束斑的尺寸，使激光束斑的端部位于晶圓上芯片之間的切割道內(nèi)，但這依靠光學(xué)系統(tǒng)的變化而實(shí)現(xiàn)，又使得光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性上升、成本升高。
[0006]因此，業(yè)內(nèi)需要一種簡單易實(shí)現(xiàn)、精度高以確保均勻退火的激光退火方法及系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種簡單易實(shí)現(xiàn)、精度高的激光退火方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一技術(shù)方案如下:
[0009]一種激光退火方法，用于以激光對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝，其包括如下步驟:a )、將晶圓置于工件臺(tái)上，以激光束經(jīng)由一激光勻化整形器投射于晶圓表面形成線形激光束斑；其中，工件臺(tái)具有垂直及水平方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；b )、使線形激光束斑與晶圓表面第一切割道方向形成一夾角，以使線形激光束斑的兩個(gè)端部分別位于晶圓表面的切割道內(nèi)；第一切割道方向?yàn)榫A表面兩相互垂直的切割道方向中的任一切割道方向；c )、使線形激光束斑相對(duì)于晶圓沿第一切割道方向或沿第二切割道方向運(yùn)動(dòng)，勻速掃描晶圓表面以對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝；其中，第二切割道方向?yàn)榫A表面垂直于第一切割道方向的另一切割道方向。
[0010]優(yōu)選地，步驟b )具體包括:b I)、使線形激光束斑的中心位于晶圓表面的一切割道內(nèi)；b 2)、計(jì)算線形激光束斑與第一切割道方向之間的夾角，以滿足使線形激光束斑的兩端部分別位于晶圓表面的切割道內(nèi)；b 3)、旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)或旋轉(zhuǎn)線形激光束斑，以使線形激光束斑與第一切割道方向之間形成該夾角。
[0011]優(yōu)選地，步驟c )具體包括:c I)、沿第二切割道方向勻速移動(dòng)工件臺(tái)，使線形激光束斑沿第二切割道方向掃描晶圓表面，直至線形激光束斑離開晶圓表面；c 2)、使工件臺(tái)沿第一切割道方向步進(jìn)第一距離；c 3)、重復(fù)步驟c I)、c 2)，直至掃描完晶圓表面；其中，第一距離為線形激光束斑在第一切割道方向上的投影長度。
[0012]本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體晶圓激光退火系統(tǒng)，用于對(duì)放置于工件臺(tái)上的晶圓進(jìn)行激光退火工藝，工件臺(tái)具有水平方向及垂直方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，激光退火系統(tǒng)至少包括:一大功率激光器、一擴(kuò)束鏡以及一激光勻化整形器和一控制單元，大功率激光器發(fā)射激光光束，擴(kuò)束鏡、激光勻化整形器依次設(shè)置于激光光束投射至晶圓表面的光路上，擴(kuò)束鏡減少激光光束的發(fā)散，激光勻化整形器將激光光束轉(zhuǎn)換為投射于晶圓表面的線形激光束斑；其中，線形激光束斑與第一切割道方向成一夾角，以使線形激光束斑的兩個(gè)端部分別落入晶圓表面的切割道內(nèi)；控制單元控制線形激光束斑相對(duì)于晶圓沿第一切割道方向或沿第二切割道方向運(yùn)動(dòng)，勻速掃描晶圓表面以對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝；其中，第一切割道方向?yàn)榫A表面兩相互垂直的切割道方向中的任一切割道方向，第二切割道方向?yàn)榫A表面垂直于第一切割道方向的另一切割道方向。
[0013]進(jìn)一步地，控制單元還控制工件臺(tái)或激光勻化整形器在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以使線形激光束斑與第一切割道方向之間形成該夾角。
[0014]本發(fā)明提供的激光退火方法及系統(tǒng)，使線形激光束斑與切割道方向成一夾角，并按照切割道方向來相對(duì)地移動(dòng)線形激光束斑，從而使線形激光束斑的兩端點(diǎn)(在掃描過程中)分別始終位于切割道內(nèi)，便于實(shí)現(xiàn)上、下兩行掃描時(shí)激光束斑之間的精準(zhǔn)拼接，避免對(duì)晶圓上芯片區(qū)域的重復(fù)掃描，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶圓表面的均勻退火，其僅通過簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，而無需對(duì)光學(xué)系統(tǒng)、或工件臺(tái)復(fù)雜而高成本的設(shè)計(jì)，該方法及系統(tǒng)精度高、且簡單易實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1示出本發(fā)明第一實(shí)施例提供的激光退火方法的流程示意圖；
[0016]圖2示出本發(fā)明第二實(shí)施例提供的激光退火方法的流程示意圖；
[0017]圖3 A示出本發(fā)明第一或第二實(shí)施例中線形激光束斑示意圖；
[0018]圖3 B示出本發(fā)明第一或第二實(shí)施例中以線形激光束斑掃描晶圓表面的示意圖；
[0019]圖4示出本發(fā)明第三實(shí)施例提供的激光退火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021]需要說明的是，在本發(fā)明如下實(shí)施例中，線形激光束斑相對(duì)于晶圓表面的運(yùn)動(dòng)掃描，目的在于進(jìn)行退火工藝。該過程中，激光器發(fā)出的激光束以及形成的線形激光束斑均是位置固定的，而由工件臺(tái)帶動(dòng)晶圓沿X軸、Y軸方向?qū)к壴谒矫鎯?nèi)移動(dòng)，在此定義為線形激光束斑相對(duì)于晶圓的運(yùn)動(dòng)。
[0022]晶圓上分布多枚芯片，各芯片之間以切割道分離開，在切割道處切割晶圓，即可獲得芯片，切割道寬度通常為60 u m — 80 um。
[0023]激光退火工藝中，上、下相鄰兩行掃描的激光束斑的間隔區(qū)域或過疊加區(qū)域只要不超出切割道的區(qū)域，即不會(huì)重復(fù)掃描或漏掃描芯片區(qū)域，從而影響芯片的性能，這種對(duì)準(zhǔn)方法使得對(duì)工件臺(tái)的對(duì)位精度和對(duì)激光整形器的要求都大為降低。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的激光退火方法，包括如下步驟:
[0025]步驟S 10、將晶圓置于工件臺(tái)上，以激光束經(jīng)由一激光勻化整形器投射于晶圓表面形成線形激光束斑。
[0026]具體地，工件臺(tái)至少具有水平面內(nèi)的X軸方向及Y軸方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，從而可帶動(dòng)晶圓移動(dòng)至水平面任意位置(不超出導(dǎo)軌范圍)，根據(jù)實(shí)際需要，工作臺(tái)還可具有一垂直方向的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，以及具有一水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軌道，從而工件臺(tái)可在垂直方向運(yùn)動(dòng)、以及在水平面內(nèi)作360度旋轉(zhuǎn)。
[0027]激光勻化整形器包括一電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)可在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)激光勻化整形器轉(zhuǎn)動(dòng)。激光勻化整形器用于將激光束轉(zhuǎn)換為投射于晶圓表面的一線形激光束斑。
[0028]步驟S 11、使線形激光束斑的中心位于晶圓表面的切割道內(nèi)。
[0029]該步驟對(duì)激光束斑進(jìn)行一個(gè)初始的定位，應(yīng)使線形激光束斑全部落入晶圓表面之上、最好靠近晶圓的中心，并使得線形激光束斑的中心位于晶圓表面的切割道內(nèi)。
[0030]為操作簡便起見，在較佳實(shí)施方式中，首先可使晶圓表面的第二切割道方向平行于工件臺(tái)的X軸方向?qū)к?，以便隨后在進(jìn)行掃描(后續(xù)步驟S 14)時(shí)，使工件臺(tái)僅在X軸方向或僅在Y軸方向運(yùn)動(dòng)，即可使線形激光束斑相對(duì)于晶圓沿第一切割道方向或沿第二切割道方向運(yùn)動(dòng)，而無需使工件臺(tái)同時(shí)沿X軸方向?qū)к壓蚘軸方向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)，簡化了對(duì)工件臺(tái)的控制，有助于防止線形激光束斑的重復(fù)掃描。
[0031]具體地，為使第一切割道方向平行于工件臺(tái)的X軸方向?qū)к墸栽O(shè)于晶圓上方的一攝像頭識(shí)別出晶圓上的光刻標(biāo)記坐標(biāo)，并根據(jù)晶圓上兩個(gè)光刻標(biāo)記的X和Y坐標(biāo)位置，微調(diào)工件臺(tái)使其在旋轉(zhuǎn)軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，直到使晶圓上第一切割道方向平行于工件臺(tái)的X軸方向?qū)к墶?br> [0032]其中，第一切割道方向?yàn)榫A表面兩相互垂直的切割道方向中的任一切割道方向，例如平行于工件臺(tái)的Y軸方向?qū)к墸诙懈畹婪较驗(yàn)榫A表面垂直于第一切割道方向的另一切割道方向，例如平行于工件臺(tái)的X軸方向?qū)к墶?br> [0033]步驟S 12、計(jì)算線形激光束斑與第一切割道方向之間的夾角，以滿足使線形激光束斑的兩端部分別位于晶圓表面的切割道內(nèi)。
[0034]可以理解，無論線形激光束斑的長度大小如何，或與第一切割道方向的初始夾角如何，通過逐步轉(zhuǎn)動(dòng)(例如繞線形激光束斑的中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng))激光勻化整形器，可實(shí)現(xiàn)線形激光束斑的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得線形激光束斑的兩端部分別位于晶圓表面的切割道內(nèi)。
[0035]如圖3 A所不，晶圓16上分布多枚芯片161,各芯片161之間以切割道分尚開,線形激光束斑20在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，總能找到一個(gè)合適的夾角角度，使得線形激光束斑20的兩端部(上端部A、下端部B)分別位于晶圓16表面的不同切割道內(nèi)。其中，第二切割道方向D2垂直于第一切割道方向D 1，線形激光束斑20與第一切割道方向D I之間的夾角α通過如下公式計(jì)算得出:
[0036]公式1:0 ≤ L_nXay〈ay ;以及，公式 2:nXay=LXCosa ；
[0037]其中，L為線形激光束斑20的長度，η為線形激光束斑20在第一切割道方向D I的投影所能覆蓋的芯片數(shù)目，其至少大于1，例如為4個(gè)，a 7為晶圓表面的單枚芯片在第一切割道方向D I的邊長。
[0038]根據(jù)上述公式1、公式2，可計(jì)算出夾角α的角度值，其大于等于O度小于90度，該夾角使得線形激光束斑的兩端部A、B分別位于晶圓表面的切割道內(nèi)。
[0039]步驟S 13、通過旋轉(zhuǎn)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)激光勻化整形器轉(zhuǎn)動(dòng)，以使線形激光束斑與第一切割道方向之間形成步驟S 12中算出的夾角。
[0040]根據(jù)激光勻化整形器的結(jié)構(gòu)，其包括的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)可在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)激光勻化整形器轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0041]具體地，該步驟S 13中，通過旋轉(zhuǎn)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)激光勻化整形器轉(zhuǎn)動(dòng)，在線形激光束斑20與第一切割道方向D I之間形成步驟S 12中算出的夾角α，使得線形激光束斑20的兩端部A、B分別位于晶圓16表面的不同切割道內(nèi)。
[0042]步驟S 14、使線形激光束斑相對(duì)于晶圓沿第一切割道方向或沿第二切割道方向運(yùn)動(dòng)，勻速掃描晶圓表面以對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝。
[0043]具體地，請(qǐng)結(jié)合圖3 B，步驟S 14包括:
[0044]c I)、沿第二切割道方向D 2勻速移動(dòng)工件臺(tái)，使線形激光束斑20沿第二切割道方向D 2以勻速速度V掃描晶圓16表面，直至線形激光束斑20離開晶圓表面，完成一行掃描;
[0045]c 2)、使工件臺(tái)沿第一切割道方向D I步進(jìn)第一距離，以開始下一行的掃描；
[0046]c 3)、重復(fù)步驟c I)及c 2)，直至掃描完晶圓表面；其中，第一距離為線形激光束斑20在第一切割道方向D I上的投影長度。
[0047]在執(zhí)行步驟c I)的過程中，可保證線形激光束斑20的兩端部Α、B始終位于晶圓的切割道內(nèi)，便于實(shí)現(xiàn)上、下兩行掃描時(shí)激光束斑之間的精準(zhǔn)拼接；在執(zhí)行步驟c 2)的過程中，可先暫停激光束斑對(duì)晶圓的掃描，而在工件臺(tái)沿第一切割道方向D I完成步進(jìn)動(dòng)作后，再恢復(fù)掃描，以避免對(duì)芯片的重復(fù)掃描。
[0048]進(jìn)一步地，若在步驟S 11中，若首先使晶圓表面的第二切割道方向D 2平行于工件臺(tái)的X軸方向?qū)к?，則在上述步驟C I)中，使工件臺(tái)僅沿X軸方向?qū)к墑蛩僖苿?dòng)，在步驟c 2)中，使工件臺(tái)僅沿Y軸方向步進(jìn)第一距離；這種動(dòng)作方式簡化了對(duì)操作臺(tái)的控制，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式。
[0049]該第一實(shí)施例提供的激光退火方法，以與第一切割道方向成一夾角的線形激光束斑來掃描晶圓，并按照第一或第二切割道方向來相對(duì)地移動(dòng)線形激光束斑，從而使線形激光束斑的兩端點(diǎn)(在掃描過程中)分別始終位于切割道內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)上、下兩行掃描時(shí)激光束斑之間的精準(zhǔn)拼接，避免對(duì)晶圓上芯片區(qū)域的重復(fù)掃描，使得退火工藝均勻地進(jìn)行，該方法精度高、且簡單易實(shí)現(xiàn)。
[0050]如圖2所示，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的激光退火方法，包括如下步驟:
[0051]步驟S 20、將晶圓置于工件臺(tái)上，以激光束經(jīng)由一激光勻化整形器投射于晶圓表面形成線形激光束斑。
[0052]步驟S 21、使線形激光束斑的中心位于晶圓表面的切割道內(nèi)。
[0053]步驟S 22、計(jì)算線形激光束斑與第一切割道方向之間的夾角，以滿足使線形激光束斑的兩端部分別位于晶圓表面的切割道內(nèi)。
[0054]步驟S 23、通過驅(qū)動(dòng)工件臺(tái)沿其旋轉(zhuǎn)軌道在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以使線形激光束斑與第一切割道方向形成夾角。
[0055]步驟S 24、使線形激光束斑相對(duì)于晶圓沿第一切割道方向或沿第二切割道方向運(yùn)動(dòng)，勻速掃描晶圓表面以對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝。
[0056]其中，步驟S 20、S 21、S 22和上述第一實(shí)施例中的步驟S 10、S 11、S 12分別
對(duì)應(yīng)，并以相同的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)同樣的功能。
[0057]該第二實(shí)施例提供的激光退火方法，與上述第一實(shí)施例中的不同之處在于步驟S23。在步驟S 23中，激光束勻化整形器固定不動(dòng)，其不需要設(shè)置電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)這一部件。因工件臺(tái)可在4維(X — Y — Z — T )方向運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，工件臺(tái)沿其旋轉(zhuǎn)軌道逐步轉(zhuǎn)動(dòng)，可調(diào)整使得線形激光束斑的方向與晶圓第一切割道方向之間成角度ct的夾角，從而使激光束斑的兩端部分別位于晶圓上不同的切割道內(nèi)。
[0058]步驟S 24可采用與第一實(shí)施例中步驟S 14相同或不同的掃描順序，只要可確保掃描過程中線形激光束斑的兩端部始終位于晶圓上的切割道內(nèi)，進(jìn)而不重復(fù)地并且未遺漏地掃描各芯片區(qū)域，各種掃描順序均可采納。
[0059]根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一【具體實(shí)施方式】，其中，線性激光束斑的方向平行于工件臺(tái)的Y軸方向，通過工件臺(tái)旋轉(zhuǎn)晶圓，使得晶圓的第一切割道方向與工件臺(tái)的Y軸方向之間形成夾角α，以使得在下述掃描過程中線形激光束斑的上、下端部始終位于晶圓上的切割道內(nèi)。
[0060]具體地，在確定激光束斑的初始掃描位置時(shí)，例如，先使工件臺(tái)按照ay/Cosa的步進(jìn)距離逐步地下移，直至線形激光束斑的上端部位于晶圓最上方的切割道內(nèi)。然后工件臺(tái)沿切割道方向向左下方移動(dòng)(工件臺(tái)的移動(dòng)速度為V=-Vx-Vy,其中Vx=|V| XCosa ,Vy=|V| XSina )，使線形激光束斑位于晶圓的右上方，并確定為初始掃描位置。
[0061]在掃描開始后，工件臺(tái)在一控制單元的控制下運(yùn)動(dòng)，使激光束斑沿著與工件臺(tái)X軸方向成角度a的方向勻速掃描晶圓，即工件臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度為V=-Vx-Vy或V=+Vx+Vy，其中Vx=|V| XCosa , Vy=|V XSina ;完成一行掃描后，工件臺(tái)在Y方向步進(jìn)距離L，以開始下一行的掃描。
[0062]其中，a y為晶圓表面的單枚芯片在第一切割道方向的邊長，L為線形激光束斑的長度。
[0063]本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體晶圓激光退火系統(tǒng)，如圖4所示，其主要組成部分有:大功率激光器11、擴(kuò)束鏡12、衰減器13、反射鏡14、激光勻化整形器15以及用于讀取晶圓16標(biāo)記位置的攝像頭17，晶圓16放置于工件臺(tái)18上表面，工件臺(tái)18具有多個(gè)導(dǎo)軌(附圖未示出)，可在X — Y — Z三維方向運(yùn)動(dòng)，并在水平面內(nèi)沿T軸旋轉(zhuǎn)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)19可控制工件臺(tái)18的運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)，以及控制激光勻化整形器15的運(yùn)動(dòng)。
[0064]其中，大功率激光器11為激光退火提供能量符合要求的激光光源；擴(kuò)束鏡12調(diào)整激光束斑尺寸并減少光束的發(fā)散；衰減器13插入光路后可提供一個(gè)低功率的激光光斑，用于對(duì)晶圓定位，而在進(jìn)行退火工藝時(shí)衰減器13移出光路，使激光功率滿足退火要求；激光束勻化整形器15將激光器11產(chǎn)生的非均勻圓形光束轉(zhuǎn)換為線形均勻光束，即激光束斑20，激光束勻化整形器15固定在一個(gè)水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為90度的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，可在例如步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度。
[0065]計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)19還控制攝像頭17采集晶圓表面圖像，以獲取并識(shí)別晶圓16上的光刻標(biāo)記位置。攝像頭17具有一定的放大倍數(shù)，以便準(zhǔn)確讀取和確定晶圓上光刻標(biāo)記的坐標(biāo)。
[0066]線形激光束斑20位置固定，通過使工件臺(tái)18在X軸方向?qū)к壓?或Y軸方向?qū)к壍倪\(yùn)動(dòng)，可使線形激光束斑20在半導(dǎo)體晶圓上進(jìn)行X — Y二維掃描，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體晶圓的激光退火。
[0067]該第三實(shí)施例中，線形激光束斑20與第一切割道方向既不平行、也不垂直，而是與其具有一夾角，該夾角大于等于O度小于90度；該夾角使得線形激光束斑20的兩端(在掃描過程中)分別始終位于晶圓表面的切割道內(nèi)，可避免對(duì)芯片區(qū)域的重復(fù)掃描，從而實(shí)現(xiàn)均勻退火。其中，第一切割道方向?yàn)榫A表面兩相互垂直的切割道方向中的任一切割道方向，第二切割道方向?yàn)榫A表面垂直于第一切割道方向的另一切割道方向。
[0068]該激光退火系統(tǒng)僅通過簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，而無需對(duì)光學(xué)系統(tǒng)、或工件臺(tái)復(fù)雜而高成本的設(shè)計(jì)，其精度高，可實(shí)現(xiàn)上、下兩行掃描時(shí)激光束斑之間的精準(zhǔn)拼接，有效避免對(duì)晶圓上芯片區(qū)域的重復(fù)掃描，進(jìn)而滿足對(duì)晶圓均勻退火的工藝要求。
[0069]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光退火方法，用于以激光對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝，其包括如下步驟: a )、將晶圓置于工件臺(tái)上，以激光束經(jīng)由一激光勻化整形器投射于晶圓表面形成線形激光束斑；其中，所述工件臺(tái)具有X軸及Y軸方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌； b )、使所述線形激光束斑與晶圓表面第一切割道方向形成一夾角，以使所述線形激光束斑的兩個(gè)端部分別位于所述晶圓表面的切割道內(nèi)；所述第一切割道方向?yàn)樗鼍A表面兩相互垂直的切割道方向中的任一切割道方向； C)、使所述線形激光束斑相對(duì)于所述晶圓沿所述第一切割道方向或沿第二切割道方向運(yùn)動(dòng)，勻速掃描所述晶圓表面以對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝；其中，所述第二切割道方向?yàn)樗鼍A表面垂直于所述第一切割道方向的另一切割道方向。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b)具體包括: b I)、使所述線形激光束斑的中心位于所述晶圓表面的一切割道內(nèi)；b 2)、計(jì)算所述線形激光束斑與所述第一切割道方向之間的夾角，以滿足使所述線形激光束斑的兩端部分別位于所述晶圓表面的切割道內(nèi)； b 3)、旋轉(zhuǎn)所述工件臺(tái)或旋轉(zhuǎn)所述線形激光束斑，以使所述線形激光束斑與所述第一切割道方向之間形成所述夾角。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟c)具體包括: c I)、 沿所述第二切割道方向勻速移動(dòng)所述工件臺(tái)，使所述線形激光束斑沿所述第二切割道方向掃描所述晶圓表面，直至所述線形激光束斑離開所述晶圓表面；c 2)、使所述工件臺(tái)沿所述第一切割道方向步進(jìn)第一距離；c 3)、重復(fù)所述步驟c I)、c 2),直至掃描完所述晶圓表面； 其中，所述第一距離為所述線形激光束斑在所述第一切割道方向上的投影長度。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述夾角通過如下公式計(jì)算得出: 公式 1:0 ( L_nXay〈ay ;以及，公式 2:nXay=LXCosa ； 其中，L為所述線形激光束斑的長度，η為所述線形激光束斑在所述第一切割道方向的投影覆蓋的芯片數(shù)目，a y為所述晶圓表面的芯片在所述第一切割道方向的邊長，α為所述夾角。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述夾角大于等于O度小于90度。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光勻化整形器包括一電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，所述步驟b 3)具體包括: 通過一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)所述激光勻化整形器轉(zhuǎn)動(dòng)，以在所述線形激光束斑與所述晶圓表面第一切割道方向之間形成所述夾角。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述工件臺(tái)還包括一旋轉(zhuǎn)軌道，所述步驟b3)具體包括: 通過一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述工件臺(tái)沿所述旋轉(zhuǎn)軌道在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以在所述線形激光束斑與所述晶圓表面第一切割道方向之間形成所述夾角。
8.一種激光退火系統(tǒng)，用于對(duì)放置于工件臺(tái)上的晶圓進(jìn)行激光退火工藝，所述工件臺(tái)具有水平方向及垂直方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，所述激光退火系統(tǒng)至少包括:一大功率激光器、一擴(kuò)束鏡以及一激光勻化整形器和一控制單元，所述大功率激光器發(fā)射激光光束，所述擴(kuò)束鏡、激光勻化整形器依次設(shè)置于所述激光光束投射至晶圓表面的光路上，所述擴(kuò)束鏡減少所述激光光束的發(fā)散，所述激光勻化整形器將所述激光光束轉(zhuǎn)換為投射于所述晶圓表面的線形激光束斑； 其中，所述線形激光束斑與第一切割道方向成一夾角，以使所述線形激光束斑的兩個(gè)端部分別落入所述晶圓表面的切割道內(nèi)； 所述控制單元控制所述線形激光束斑相對(duì)于所述晶圓沿所述第一切割道方向或沿第二切割道方向運(yùn)動(dòng)，勻速掃描所述晶圓表面以對(duì)晶圓進(jìn)行退火工藝；其中，所述第一切割道方向?yàn)樗鼍A表面兩相互垂直的切割道方向中的任一切割道方向，所述第二切割道方向?yàn)樗鼍A表面垂直于所述第一切割道方向的另一切割道方向。
9.如權(quán)利要求8所述的激光退火系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元還控制所述工件臺(tái)或所述激光勻化整形器在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以使所述線形激光束斑與所述第一切割道方向之間形成所述夾角。
10.如權(quán)利要求8或9所述的激光退火系統(tǒng)，其特征在于，其還包括一衰減器和一攝像頭，所述衰減器設(shè)于所述激光光束的光路上，所述攝像頭采集所述晶圓表面圖像以識(shí)別光刻標(biāo)記，所述衰減器用于衰減所述激光光束并形成一激光光斑用于對(duì)晶圓的定位，所述衰減器在進(jìn)行退火工藝時(shí)自所述`光路中移除。
【文檔編號(hào)】H01L21/268GK103779195SQ201410043683
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月29日
【發(fā)明者】周偉, 張偉, 嚴(yán)利人, 劉志弘, 韓冰, 王全 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司, 清華大學(xué)