专利名称：硅片激光退火中多梯度温度场的装置和方法
硅片激光退火中多梯度温度场的装置和方法技术领域
本发明属于半导体制造技术范围，特别涉及在半导体晶圆片进行激光退火过程中 引入多梯度温度场的一种硅片激光退火中多梯度温度场的装置和方法。
背景技术：
在半导体制造过程中，为了调节硅片表面局部区域的导电特性，广泛采用离子注 入技术，对硅片表面的特定区域进行杂质掺杂。离子注入之后，由于所掺杂杂质原子处于硅 晶格中缺陷的状态，一般需要进行退火的处理，一方面消除掺杂对于半导体材料晶格造成 的损伤，另一方面能够有效地激活掺杂杂质。
传统的退火采用热作用的方式进行，例如将待退火的硅片放置于高温炉管中的常 规热退火方式。热退火工艺的一项缺点在于杂质在高温下的再扩散；为了限制掺杂杂质的 再扩散，一般会采用限制热作用时间的退火技术；图1列出了几种常见的快速热退火的实 现方案，分别是短时间的快速热退火1，更短作用时间的热冲击退火2，激光脉冲退火3，和 进行辅助性加热的激光退火4。不同的快速退火技术，在硅片中造成的温度分布是不同的， 其中快速热退火1和热冲击退火2，在硅片中造成比较均勻的温度分布5，激光脉冲退火3 可在硅片中造成温度分布6，特点为，表面很浅的局部温度很高，但离开表面进入到硅片深 处，则温度维持在比较低的水平，热辅助激光退火4，在硅片中造成温度分布7，与温度分布 6相比较而言，硅片内部的温度并不是太低，因而改善了硅片整体的温度梯度状况。比较上 述几种退火可以看出，过高的温度差所带来的主要的问题，是它能够破坏硅片表面的形貌， 使得硅片表面出现微小的裂纹、表面微观的起伏/不平整等。
与本发明申请有关的另一项技术背景内容，涉及到半导体材料对于退火激光的光 吸收特性；该特性不仅会影响“激光-半导体材料作用的模式”，也会进一步导致激光器、退 火装置光路、机械部件等方面的不同方案选择，以及工艺效果的不同，所以需要在此提及。
图2描绘出了典型半导体材料的光吸收系数曲线。由图2可见，当入射光波长小 于红外吸收限9时，存在较大的吸收。对于硅材料来说，红外吸收限在1. Iym波长附近，对 应于载流子从价带向导带的跃迁。在波长10 μ m附近的远红外区域，也存在一个吸收峰，它 对应于光学支声子的吸收。
随着半导体电子器件尺寸的不断缩小，器件的有源区域逐渐地更靠近于硅片的浅 表面或者极浅表面，对于这样的器件的退火处理，要求在掺杂杂质有效激活的同时，尽可能 地降低热效应的影响，尽可能地减小掺杂杂质在热驱动下的扩散和再分布，因此希望采用 激光退火技术3或者热辅助的激光退火技术4，并在硅片中造成曲线6或者曲线7那样的温 度分布，也就是令激光能量在硅片的浅表面处就被完全吸收，在激光辐照到硅片表面的短 时间内，热量和高温区仅限制在硅片的浅表面，有效地退火和激活掺杂杂质。至于硅片表面 以下的更深处，并不希望从入射的激光束中吸取能量，因为此处无掺杂杂质，不需要退火的 处理。
结合图2半导体材料的吸收特性可见，本发明针对小尺寸半导体器件中的浅结和超浅结进行退火处理，具体地说，源漏或其他PN结的结深均要小于lOOnm，这样条件下的激 光退火处理，需要利用到波长小于半导体材料红外吸收限的短波长、高能量的激光光束，因 为只有这样的光束作用，才能够提供较大的吸收系数，使得激光能量能够在圆片的极浅表 面处被完全吸收。具体而言，本发明所涉及的激光波长均小于1. 1 μ m，根据具体器件中PN 结的结深，可选择可见光波段，紫外、深紫外波段的激光光束等。
在一些传统的激光退火方案中，采用二氧化碳连续波激光器作为主退火作用的激 光，波长在10. 6μπι附近的中、远红外波段。由于考虑吸收机制，吸收效率，退火或者热处理 作用的目标及最终的工艺效果，本发明与采用到二氧化碳激光器的技术均存在着较大的差 异，因此本发明的内容将不会与此类传统技术相冲突。
本发明申请，与激光退火有关，并且着重于处理和进一步改善硅片作为一个整体 的片内的温度梯度分布，使得在硅片的极浅表面处相对于硅片内部不存在过高的温度差， 从而可以改善退火的效果。本发明所说的激光退火，除了在激光波长方面有一定的范围限 定之外，在激光光束方面，专指光束截面或者束斑为矩形的激光，对于矩形的激光光斑内， 要求光场分布均勻。本发明所说明的内容，不与已有的采用线形光束的激光退火技术相冲 突。所说的矩形束斑，系指矩形形状，宽长比大于1/7，一般而言，至少是矩形的长度要与硅 片上分布的芯片尺寸相当，在厘米量级。所说的线形光束，举例来说，长度在几毫米量级或 更长，宽度在1毫米以下，至少是宽度值，远远小于芯片的尺寸。
鉴于当前主流的硅片尺寸为200毫米，300毫米，将来还可能会更大，但退火的激 光光束，特别是本发明所涉及的紫外、深紫外光束，由于扩束很困难，目前技术还无法做到 形成大光场，光束的束斑很难覆盖整个的硅片，所以激光对于硅片的退火，只能是一个局 部、一个局部地进行，采用扫描或者步进的方式。
普通的激光退火技术3，采用高强度的激光，对圆片表面进行瞬时的作用，这将会 在衬底材料表面处引起较大的热应力，对于加工质量产生不良的影响，所以人们也采用对 衬底材料预加热的热辅助激光退火4，来减轻热应力的影响。对衬底材料进行辅助性加热， 一般采用电炉加热的方式，从圆片的背面进行，对圆片整片进行加热。发明内容
本发明的目的是提供一种硅片激光退火中多梯度温度场的装置和方法，该激光退 火的装置在光学处理系统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、光场均勻化，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。
所述的多梯度温度场为在半导体晶圆片中造成3个不同温度区域，这三个温度区 域分别由不同的能量源提供升温热量，其中退火激光光束19用于形成硅片浅表面处的高 温区域10，辅助加热光束17用于形成包含高温区域10在内的次高温区域11，载片台15内 部安装的辅助加热源18用于形成晶圆片本底温度区域12 ；随着晶圆片相对于退火激光束 19的扫描或者步进式的移动，激光束19和辅助加热光束17将移动通过晶圆片的整个表面， 因此高温区域10和次高温区域11，在不同的时间是处于晶圆片表面不同的局部位置的。
所述的退火激光束19，其作用在于对晶圆片掺杂杂质进行退火，即便是不附加其 他辅助性的措施，该光束也能够独立完成退火的作用。
所述的辅助加热光束17为普通光源或激光光束，对于半导体材料晶圆片的透入 深度大于退火激光光束19，并且具备一定的功率，能够在扫描通过晶圆片表面特定区域的 短时间内，令该区域获得一定量的温度提升。
所述的辅助加热光束17和辅助加热源18，分担和协同地完成总的辅助加热温升 目标。
所述退火激光光源19和辅助加热光源17，采取但不限于退火激光束正入射、辅助 加热光束斜入射到晶圆片表面的方式。
所述片内多温度场的激光退火方法能够减小晶圆片所承受的热梯度应力，具有更 好的退火效果，该方法的具体步骤如下
1)将衬底圆片16载于承片台15上，被加热源18所加热；
2)调整辅助加热光束17，使光束斜入射到衬底圆片的表面，总的辅助加热量是要 令晶圆片表面的局部区域11的温度控制在200 600°C ；总的升温量，由辅助加热光束17 和加热源18分担，例如辅助加热光束造成200°C的升温，而加热源18造成250°C的升温，二 者共同造成450°C的升温；
3)调整光束处理系统，改变激光束19的矩形束斑的大小，使其长度等于或略大于 一个或若干个芯片的面积，而宽度至少取为长度的1/7 ；
4)承片台15在退火激光19所形成矩形束斑的宽度方向上扫描，如果矩形束斑的 宽度刚好能够覆盖一个或若干个芯片宽度，则片台15取步进的方式移动；
5)无论是扫描方式还是步进方式的移动，平均而言，单位面积的晶圆片，其实现良 好退火的激光辐照剂量在250 700mJ/cm2范围内，因而可根据工艺上对于剂量的要求，又 根据光场均勻化处理后退火激光束19的功率密度，确定片台15的扫描或者步进移动的速 度；在另一方面，根据片台15平均的移动速度，又根据辅助加热升温的需求，对于辅助加热 光束的加热能力要求是要在10-200毫秒内，造成晶圆片表面200°C的升温；
6)以上控制或参数调整的过程，均通过计算机自动控制系统操作执行。
本发明的有益效果是，通过不同能量源的配置使用，在硅片内部引入多个温度场， 使得温度的变化逐级递减，变化相对和缓，因而能够更为有效地降低因温度分布不均勻而 引起的热应力对于激光退火工艺效果的影响。由于在辅助性加热环节采用了多个热源协同作用，极大降低了其中任一加热源的加热负担，不仅加热源的设计与实现更为便捷，整机 的结构组成中也省去了若干热与非热部件的隔离与保护环节，技术上可以做到更加稳定可 靠。采用多热源辅助加热，同时还能够带来更多工艺过程控制的灵活性。
图1为几种现有的，半导体晶圆片快速热处理技术中，热源升温曲线和圆片内温 度分布的情况示意图。
图2为典型半导体材料的光吸收曲线示意图。
图3是在半导体晶圆片中引入多个不同温度分布区域的情况示意图。
图4是多温度场激光退火装置的示意图。
图中，
1是快速热退火热源温度随时间变化的示意；2是热冲击退火热源温度随时间变 化的示意；3是激光退火中，等效的热源温度随时间变化的示意；4是热辅助激光退火中，等 效的热源温度随时间变化的示意；5是快速热退火和热冲击退火作用下，晶圆片内部温度 分布的情况；6是激光退火作用下，晶圆片内部温度分布的情况；7是热辅助激光退火作用 下，晶圆片内部温度分布的情况；8是波长在远红外波段的声子吸收峰；9是波长在红外吸 收限以内，载流子跨能带跃迁而引起吸收系数极大增加的情况；10是由退火激光造成的圆 片表面局部的高温区域；11是含区域10在内的，由辅助加热光束造成的圆片内部的次高温 区域；12是由衬底加热源造成的晶圆片本底温度区域；13是退火激光源；14是退火激光的 光束处理系统；15是可移动载片台；16是半导体晶圆片；17是辅助加热光束；18是辅助加 热的衬底热源；19是经过扩束、整形、勻束处理后的退火激光光束；20是产生辅助加热光束 的光源。
具体实施方式
本发明提供一种在片内引入多梯度温度场的激光退火装置和退火方法。下面结合 附图予以进一步说明。激光退火装置的具体结构如图4所示。在图4中，退火激光源13出 射的激光束，经过光学处理系统14的扩束，勻束，边沿整形的处理，形成矩形束斑的退火激 光束19，经放置在光路上的全反射镜反射后，垂直入射到承片台15上面的衬底圆片16之 上，对衬底圆片进行退火的处理。衬底圆片16随承片台15在纵、横两个方向上进行扫描，因 而整个衬底圆片都可以被激光光束的作用所覆盖，完成所要求的激光退火。在图4中，另外 采用一个辅助性加热的光源20，所产生辅助性加热光束17斜入射到衬底圆片16的表面，辅 助加热光束的束斑面积大于退火激光束束斑，退火激光束波长为150nm 400nm，并将后者 包含在内部。辅助光源20的光束，波长较退火激光束长，因而透入深度更深一些，在上百微 米的范围，辅助加热光源所产生的次高温区域11将退火激光束所产生的高温区域10包含 在内部。三个不同的热源所造成的片内的多温度区域分布，如图3所示；其中对应于最高温 度的区域10，处在硅片的极浅表面处，是由退火激光束造成的；对应于次高温度的区域11， 完全包围着激光退火的作用区域10，可采用加热光束造成；对于辅助加热光束的加热能力 要求是要在10-200毫秒内，造成晶圆片表面200°C的升温；而晶圆片衬底的本底温度区12， 由载片台15内部安装的辅助加热源18(电阻性加热炉等热源)从硅片背面对硅片进行均勻的加热造成。
上述用于形成次高温度区11的光束加热源，可以是激光束，也可以是普通光源； 上述多梯度温度场，系指硅片内存在3个或3个以上的温度区域。
具体的退火过程，举例说明如下
1)载片台置于初始位置，该初始位置位于退火激光束19和辅助加热光束17的光 束路径之外；
2)将衬底圆片16放置于承片台15上；
3)调整衬底加热源的加热功率，对衬底圆片进行预热，例如衬底圆片的本底温度 为 200 °C ；
4)调节辅助加热光源20的功率，准备用于对衬底圆片表面的某处进行快速加热， 例如所造成的局部温升为250°C ；
5)承片台15移动至退火激光束19和加热光束17的光束路径附近，并且开始执行 扫描，令得衬底圆片的整个表面，都逐渐随着片台的扫描动作而接受光束的辐照作用；
6)承片台的扫描速度，根据激光辐射的剂量要求，例如平均值处在250 700mJ/ cm2之间，而计算出来，并且用于片台的运行控制。令ν表示承片台的扫描速度，退火激光束 的功率密度为I，单位是mW/cm2，工艺中要求的退火激光剂量为D，单位为mj/cm2，退火束斑 的宽度为L，单位为cm，则扫描速度服从下式所定义的关系
V= (I XL)/D (cm/s)
举例来说，如果通过实验，确定对于某项特定的应用，激光退火的剂量要求为 500mJ/cm2,当退火束斑的宽度为0. 2cm，退火激光束的功率密度是25W/cm2时，扫描速度根 据上式求出为10cm/s。
7)圆片完成扫描退火后，承片台退至初始位置，可换上另一片圆片，继续进行后续 晶圆片的激光退火。
本发明相对于已有技术的有益效果在于
(1)硅片内存在多个温度场分布，使得温度变化逐级递减，变化相对和缓，因而能 够更有效地降低因温度分布不均勻而引起的热应力对于激光退火的影响。
(2)激光退火是用很强的激光能量，作用到硅片浅表面的局部面积上，瞬间的能量 投送造成的温升，在极端情况下可达1000摄氏度以上。此时如果硅片整体的温度水平处在 室温，或者相对较低的200 300摄氏度的范围，则热应力将会对已加工硅片的表面形貌造 成损伤。由于这个原因，为了保护硅片表面的形貌，需要引入辅助性加热措施来减小温度梯 度，并且辅助加热所提供的温升还要相当地大。
如果采用单一热源的辅助性加热，通过辅助加热令硅片整体的温度处在400摄氏 度或更高水平之上，则实现高温片台的材料方面，以及防止高温片台向加工设备四周的强 烈的热扩散方面，都会面临技术上很难处理的问题。前述背景技术也提到，由于光束相对于 硅片尺寸很小，对于硅片的退火只能是一个局部一个局部地进行，因此如果载片台进行扫 描或者步进，则如何在较高温度的前提下，还要保证片台的扫描或者步进的运行精度，也成 为一项难题。
在此情形下，一个较好的技术方案选择就是要采用本发明所提出的多梯度温度场 方案了。此时，在片台加热和光束加热之间可以进行温升量的平衡折衷，例如，总温升量如果需要是500摄氏度，那么片台可以负责200摄氏度的温升，而加热光束可以负责剩下300 摄氏度的温升。片台加热的温升是全局性的，但因为温升的总量被控制住，在实现难度上， 包括选择热稳定性的材料，提供热屏蔽保护等，都要容易许多。辅助性加热光束的加热仅限 于硅片表面某个局部，此时对热量扩散的屏蔽并不是主要的问题，以现有技术能力同样是 方便实现的。
(3)在另一方面，如果仍旧使用单一的辅助加热源，但是将加热源换成局部性加热 的光源，那么相对于这种仅仅采用光束做辅助性加热的技术来说，本发明方案亦存在明显 的优点。前述背景技术提到，为了减少掺杂杂质在退火处理期间的再扩散分布，当前的主要 的技术趋势，都是要减少退火作用的时间，以使掺杂杂质没有时间来进行深度的扩散，例如 图1所描绘的快速退火，冲击退火，激光脉冲退火等等。这就表明，采用激光进行硅片退火 时，退火激光光束相对于硅片是做较快速的扫描或者步进式移动的，不可能作用很长的时 间。当光束从硅片上甲处移向片上乙处时，如果要预先令乙处的温度能够在短时间内迅速 地上升至所设定的预加热温度，就要求有足够大能量随加热光束在短时间内投送硅片的表 面，这实际上极大地增加了辅助加热光源的实现难度。
但是对于本发明，由于采用多温度场的方案，硅片背面的加热源分担了一部分的 加热量，相应地，对加热光束的要求就降低了很多，加热光束只需要负责少量的温升即可。
综上所述，本发明所提出多梯度温度场的方案，可更好地减轻热应力对于硅片的 影响，对于辅助性加热部件，热隔离部件等的要求降低，也能够增加工艺过程控制的灵活 性，技术上更加稳定可靠，易于实现，设备成本降低。
权利要求
1.一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(1 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(1 上面的衬底圆片(16)之上，另外采用一个辅助性加热的光源00)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、光场均勻化，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。
2.根据权利要求1所述硅片激光退火中多梯度温度场的装置，其特征在于，所述的多 梯度温度场为在半导体晶圆片中造成3个不同温度区域，这三个温度区域分别由不同的能 量源提供升温热量，其中退火激光光束(19)用于形成硅片浅表面处的高温区域(10)，辅助 加热光束(17)用于形成包含高温区域(10)在内的次高温区域(11)，载片台(15)内部安 装的辅助加热源(18)用于形成晶圆片本底温度区域(12)；随着晶圆片相对于退火激光束 (19)的扫描或者步进式的移动，激光束(19)和辅助加热光束(17)将移动通过晶圆片的整 个表面，因此高温区域(10)和次高温区域(11)，在不同的时间是处于晶圆片表面不同的局 部位置的。
3.根据权利要求1所述硅片激光退火中多梯度温度场的装置，其特征在于，所述退火 激光束(19)，其作用在于对晶圆片掺杂杂质进行退火，即便是不附加其他辅助性的措施，该 光束也能够独立完成退火的作用。
4.根据权利要求1所述硅片激光退火中多梯度温度场的装置，其特征在于，所述辅助 加热光束(17)为普通光源或激光光束，对于半导体材料晶圆片的透入深度大于退火激光 光束(19)，并且具备一定的功率，能够在扫描通过晶圆片表面特定区域的短时间内，令该区 域获得一定量的温度提升；在所述的辅助加热光束(17)和辅助加热源(18)之间，分担和协 同完成总的辅助加热温升目标。
5.根据权利要求1所述硅片激光退火中多梯度温度场的装置，其特征在于，所述退火 激光光源(19)和辅助加热光源(17)，采取但不限于退火激光束正入射、辅助加热光束斜入 射到晶圆片表面的方式。
6.根据权利要求1所述硅片激光退火中多梯度温度场的装置，其特征在于，当采用光 束作为辅助加热源时，光束为单色光或多色光合成的；或采用激光；当采用激光束进行辅 助性加热时，辅助加热光束的束斑包含退火激光的束斑，并且二者同时在晶圆片表面移动； 辅助加热的激光束，波长要大于退火激光束的波长，这是因为要求辅助加热透入半导体晶圆片的深度要大于退火光束作用深度的缘故。
7.根据权利要求1所述硅片激光退火中多梯度温度场的装置，其特征在于，所述衬底 圆片载于承片台上，随承片台在纵、横两个方向上进行扫描或者步进移动，因而退火激光光 束能够作用到退火晶圆片的整个表面。
8.根据权利要求1所述硅片激光退火中多梯度温度场的装置，其特征在于，所述退火 激光的光束处理系统，对于退火激光进行扩束，勻束，整形的处理，使得辐照到半导体晶圆 片表面的激光光束束斑为矩形，矩形的长、宽值在几毫米至几厘米量级。
9.根据权利要求7所述硅片激光退火中多梯度温度场的装置的激光退火方法，其特征 在于，承片台的扫描速度，根据激光辐射的剂量要求而计算出来，并用于片台的运行控制， 令ν表示承片台的扫描速度，退火激光束的功率密度为I，单位是mW/cm2，工艺中要求的退 火的激光剂量为D，单位为mj/cm2，退火束斑的宽度为L，单位为cm，则扫描速度服从下式所 定义的关系V= (I XL)/D (cm/s)。
10.一种采用权利要求1所述硅片激光退火中多梯度温度场的装置的激光退火方法， 其特征在于，片内多温度场的激光退火方法能够减小晶圆片所承受的热梯度应力，具有更 好的退火效果，该方法的具体步骤如下1)将衬底圆片(16)载于承片台(15)上，被加热源(18)所加热；2)调整辅助加热光束(17)，使光束斜入射到衬底圆片的表面，总的辅助加热量是要令 晶圆片表面的局部区域(11)的温度控制在200 600°C;总的升温量，由辅助加热光束(17) 和加热源(18)分担，其中，当辅助加热光束造成200°C的升温，而加热源(18)造成250°C的 升温，二者共同造成450°C的升温；3)调整光束处理系统，改变激光束(19)的矩形束斑的大小，使其长度等于或略大于一 个或若干个芯片的面积，而宽度至少取为长度的1/7 ；4)承片台(1 在退火激光(19)所形成矩形束斑的宽度方向上扫描，如果矩形束斑的 宽度刚好能够覆盖一个或若干个芯片宽度，则片台(15)取步进的方式移动；台移动至退火 激光束及加热光束的光束路径附近，并且开始执行扫描，令得衬底圆片的整个表面，都逐渐 随着片台的扫描动作而接受光束的辐照作用；5)无论是扫描方式还是步进方式的移动，平均而言，单位面积的晶圆片，其实现良好退 火的激光辐照剂量在250 700mJ/cm2范围内，因而可根据工艺上对于剂量的要求，又根据 光场均勻化处理后退火激光束(19)的功率密度，确定片台(1 的扫描或者步进移动的速 度；在另一方面，根据片台(15)平均的移动速度，又根据辅助加热升温的需求，对于辅助加 热光束的加热能力要求是要在10-200毫秒内，造成晶圆片表面200°C的升温；6)以上控制或参数调整的过程，均通过计算机自动控制系统操作执行；7)圆片完成扫描退火后，承片台退至初始位置，可换上另一片圆片，继续进行后续晶圆 片的激光退火。
全文摘要
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。
文档编号H01L21/00GK102034684SQ20101051772
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者严利人, 刘志弘, 刘朋, 周卫, 窦维治 申请人:清华大学