激光加工装置及系统、晶圆加工系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工装置及系统、晶圆加工系统。
【背景技术】
[0002]在最近几十年中，集成电路制造遵循莫尔定律，经历了飞速的增长，集成电路的发展带动了整个电子产业的不断进步。电子产业的发展日新月异，已经成为了带动国家经济增大的一大引擎。不过由于集成电路制造精细度的不断提高，也带来了极小尺寸工艺技术方面的极大困难与挑战。
[0003]目前，极大规模集成电路制造已经进入了32nm及以下的阶段，对于32nm的技术节点而言，由于短沟道效应的影响，如果要继续得到性能不劣化的基础MOS器件，就要求NMOS管和PMOS管的源、漏的结深至少小于20nm，也就是提出了制作超浅结的要求。
[0004]由于氧化增强扩散与瞬时增强扩散以及固溶度的限制，传统的快速热退火(RTA)已很难满足制作超浅结的要求。为了解决这个问题，人们研宄了一些新的退火技术来替代RTAjn:闪速灯光退火(Flash Lamp Annealing或FLA)、固相激光脉冲退火(Solid-PhaseLaser Spike Annealing 或 LSA)、液相激光脉冲退火(Liquid-Phase Laser ThermalProcess 或 LTP)，以及低温固相外延(Solid-Phase Epitaxial Recrystallizat1n 或SPER)等。其中，激光退火技术在半导体加工领域已经显示出了很好的应用前景。
[0005]激光加工技术除了在功率半导体器件的背面处理、超浅结形成、以及薄膜晶体管制备技术中，都发挥着重要的作用之外，在合成硅化物薄膜、晶圆表面除杂除湿方面也有不可替代的优势。比如在合成钛硅化物薄膜应用中，只有在三个C49相钛硅的晶粒交界处，才能得到电阻率更小的C54相钛硅。现有技术采用快速退火工艺，其获得的C49相钛硅的晶粒为IlOnm左右，极大地限制了钛硅在0.25um以下线宽工艺中的应用。而激光加工技术获得的C49相钛硅的晶粒可以达到22nm左右，以便在细线宽工艺中获得更小电阻率的C54相钛娃膜。
[0006]因此，如何提供一种激光加工装置，将激光退火工艺应用于半导体晶圆的加工过程中，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于弥补上述现有技术的不足，提供一种激光加工装置及系统、晶圆加工系统，采用积分棒匀化激光束，并引入晶圆加工腔室，以对晶圆进行光栅式扫描，完成对晶圆的加工。
[0008]为实现上述目的，本发明提供一种激光加工装置，用于对半导体晶圆进行激光扫描加工，其包括:
[0009]激光器，用于产生激光光束；
[0010]扩束镜，用于调整激光器发出的光束的光斑尺寸和减少光束发散；
[0011]反射镜，用于改变来自扩束镜的光束的方向并对准聚焦镜；
[0012]聚焦镜，用于将来自反射镜的光束聚焦在积分棒的入射面中心；
[0013]积分棒，用于匀化来自聚焦镜的光束；
[0014]聚束透镜组，用于将来自积分棒的光束的光斑缩小，并将产生的激光光束对半导体晶圆进行激光扫描加工。
[0015]本发明还提供一种激光加工系统，其包括:
[0016]激光加工腔室，其具有用于承载晶圆的工件台；
[0017]激光加工装置，用于对激光加工腔室内的晶圆进行激光扫描加工，所述激光加工装置包括:
[0018]激光器，用于产生激光光束；
[0019]扩束镜，用于调整激光器发出的光束的光斑尺寸和减少光束发散；
[0020]反射镜，用于改变来自扩束镜的光束的方向并对准聚焦镜；
[0021]聚焦镜，用于将来自反射镜的光束聚焦在积分棒的入射面中心；
[0022]积分棒，用于勾化来自聚焦镜的光束；
[0023]聚束透镜组，用于将来自积分棒的光束的光斑缩小，并将产生的激光光束对晶圆进行激光扫描加工；
[0024]进出片真空锁，与所述激光加工腔室通过隔离阀相连，用于放置激光加工前后的晶圆。
[0025]进一步地，所述激光加工系统还包括抽真空装置，分别与进出片真空锁和激光加工腔室相连并分别控制其内部气压。
[0026]进一步地，所述激光加工系统还包括传片机构，用于将晶圆在所述进出片真空锁和激光加工腔室之间传递。
[0027]进一步地，所述工件台具有驱动装置，以驱动工件台沿着X、y或/和z方向运动。
[0028]进一步地，所述激光器、扩束镜、反光镜、聚焦镜和积分棒位于激光加工腔室外部，所述聚束透镜组位于激光加工腔室内部。
[0029]本发明还提供一种晶圆加工系统，其包括:
[0030]进片真空锁，用于接收放置晶圆；
[0031]金属溅射腔室，与所述进片真空锁通过隔离阀相连，用于接收晶圆，以对晶圆进行金属溅射而形成金属薄膜；
[0032]激光加工腔室，与所述金属溅射腔室通过隔离阀相连，用于接收金属溅射后的晶圆；
[0033]激光加工装置，用于对激光加工腔室内的晶圆进行激光扫描加工，所述激光加工装置包括:
[0034]激光器，用于产生激光光束；
[0035]扩束镜，用于调整激光器发出的光束的光斑尺寸和减少光束发散；
[0036]反射镜，用于改变来自扩束镜的光束的方向并对准聚焦镜；
[0037]聚焦镜，用于将来自反射镜的光束聚焦在积分棒的入射面中心；
[0038]积分棒，用于勾化来自聚焦镜的光束；
[0039]聚束透镜组，用于将来自积分棒的光束的光斑缩小，并将产生的激光光束对晶圆进行激光扫描加工；
[0040]出片真空锁，与所述激光加工腔室通过隔离阀相连，用于接收激光扫描后的晶圆。
[0041]进一步地，所述晶圆加工系统还包括抽真空装置，分别与进片真空锁、金属溅射腔室、激光加工腔室和出片真空锁相连并分别控制其内部气压。
[0042]进一步地，所述激光器、扩束镜、反光镜、聚焦镜和积分棒位于激光加工腔室外部，所述聚束透镜组位于激光加工腔室内部。
[0043]进一步地，所述晶圆加工系统还包括多个传片机构，用于将晶圆在所述进片真空锁、金属溅射腔室、激光加工腔室和出片真空锁之间传递。
[0044]进一步地，所述晶圆加工系统还包括:
[0045]清洗装置，用于对激光扫描后的晶圆进行湿法漂洗，去除未反应金属，并清洗干燥；
[0046]RTA(快速热退火)装置，用于对清洗后的晶圆进行退火处理。
[0047]本发明提供的激光加工装置及系统、晶圆加工系统，通过激光器、扩束镜、反光镜、聚焦镜、积分棒和聚束透镜组的组合，使激光光束产生匀化后的光斑，其中，积分棒可以将来自聚焦镜的高斯分布的光束进行匀化，通过聚束透镜组将匀化后的激光束斑缩小后，在半导体晶圆上进行光栅式扫描，完成对晶圆的加工。此外，晶圆加工系统中各腔室可抽真空或充惰性气体，以满足不同的需求。本发明的激光加工装置及系统、晶圆加工系统结构简单，成本低廉，使用方便。
【附图说明】
[0048]为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中:
[0049]图1是本发明激光加工装置的一实施例结构示意图；
[0050]图2是本发明激光加工系统的一实施例结构示意图；
[0051]图3是本发明晶圆加工系统的一实施例结构示意图。
【具体实施方式】
[0052]本发明的实施例中的激光加工装置、激光加工系统、晶圆加工系统用于对半导体晶圆进行激光扫描加工等处理，该晶圆可以经过前道金属化工艺后。下述实施例以在晶圆表面制备钛硅薄膜为例，但不以此为限，在其他实施例中，本发明的装置和系统还可用于制备其他金属-硅薄膜或其他半导体晶圆的激光扫描加工工艺。
[0053]请参阅图1，本实施例的激光加工装置包括:
[0054]激光器1，用于产生激光光束；
[0055]扩束镜2，用于调整激光器I发出的光束的光斑尺寸和减少光束发散；
[0056]反射镜3，用于改变、调整来自扩束镜2的光束的方向并对准聚焦镜4 ；
[0057]聚焦镜4，用于将来自反射镜3的光束聚焦在积分棒5的入射面中心；
[0058]积分棒5，用于匀化来自聚焦镜4的光束，由于聚焦后的激光束以不同的角度进入积分棒5，在积分棒5内反复折射后以不同的路程达到积分棒5的出口，使得积分棒5的出口处的激光束得到匀化；
[0059]聚束透镜组6，用于将来自积分棒5的光束的光斑缩小，以满足激光加工中对激光功率密度的要求，并将产生的激光光束对半导体晶圆进行激光扫描加工。
[0060]本实施例的激光加工装置产生的激光光束可以以光栅方式扫描已溅射有钛膜的晶圆，得到小晶粒的C49相钦娃膜。
[0061]本实施例中，激光器I可以是大功率激光器，以为激光加工提供足够能量。其他组件也可以根据实际需求在现有设备中进行选择、调整。
[0062]请参阅图2，本实施例的激光加工系统利用了上述激光加工装置，其包括:
[0063]激光加工腔室7，其具有用于承载晶圆8的工件台9 ；
[0064]激光加工装置，用于对激光加工腔室7内的晶圆8进行激光扫描加工，激光加工装置包括:
[0065]激光器1，用于产生激光光束；
[0066]扩束镜2，用于调整激光器I发出的光束的光斑尺寸和减少光束发散；
[0067]反射镜3，用于改变来自扩束镜2的光束的方向并对准聚焦镜4 ；
[0068]聚焦镜4，用于将来自反射镜3的光束聚焦在积分棒5的入射面中心；
[0069]积分棒5，用于匀化来自聚焦镜4的光束；
[0070]聚束透镜组6，用于将来自积分棒5的光束的光斑缩小，并将产生的激光光束对晶圆8进行激光扫描加工；
[0071]进出片真空锁10，与激光加工腔室7通过隔离阀相连，用于放置激光加工前后的晶圆。
[0072]为了使进出片真空锁和激光加工腔室内达到需要的气压，本实施例较佳地还包括抽真空装置11，分别与进出片真空锁10和激光加工腔室7相连并分别控制其内部气压。
[0073]在一个较佳实施例中，激光加工系统还包括传片机构，用于将晶圆在所述进出片真空锁和激光加工腔室之间传递。
[0074]在一个较佳实施例中，工件台具有驱动装置，以驱动工件台沿着X、y或/和z方向运动。
[0075]在本实施例中，激光器、扩束镜、