峰范围内，这样可以有效地对晶圆表面进行加热。
[0034]激光脉冲整形器4用于调整脉冲激光光束能量在脉冲激光光束截面内的能量分布。标准脉冲激光器产生的激光脉冲一般具有高斯能量分布，也即在光束截面的中心处激光脉冲能量较高，随着远离光束中心，能量逐渐降低。通过采用激光脉冲整形器，利用其内部的透镜、光栅等光学元件的组合，可以调整脉冲能量在脉冲激光光束截面内的分布，使其与工艺所需的理论温度场分布相吻合。这样，经过激光脉冲的照射后，可使得晶圆表面局部位置的温度升高，形成所需要的与理论温度场分布相吻合的实际温度场分布。
[0035]激光扩束镜10用于将脉冲激光器I产生的脉冲激光光束进行与晶圆8直径相吻合的扩束。一般脉冲激光器产生的激光光束具有比较小的直径，通过激光扩束镜内部的透镜和其它光学元件的组合，可以实现激光束直径的扩展，获得垂直并覆盖晶圆8整个表面的脉冲激光光束(如图示点线虚线所指)，同时减少激光光束的发射角。在实际使用中，可以根据脉冲激光器I的输出特性和所要刻蚀或清洗的晶圆8的尺寸，选择使用相应的激光扩束镜10。激光扩束镜10可设于晶圆8的正上方。并且，可在晶圆的正上方依次设置一至若干个激光扩束镜，用于进行一级扩束至多级扩束。
[0036]请继续参阅图2。当脉冲激光器1、激光脉冲整形器4和激光扩束镜10不在同一直线上进行安置时，可在脉冲激光器、激光脉冲整形器和激光扩束镜两两之间安装反射镜11、3、5，用于将脉冲激光器I产生的脉冲激光光束2沿图示的箭头方向引导至晶圆8的正上方，并保证脉冲激光光束与晶圆表面的垂直。反射镜的数量及反射角度可根据脉冲激光器、激光脉冲整形器和激光扩束镜之间的具体位置关系进行配置。
[0037]请继续参阅图2。温度扫描结果处理单元6用于将从温度监测单元(例如温度传感器7)接收的温度监测数据转化成晶圆8表面的实际温度场分布，并与程序储存的对应工艺所需的理论温度场分布进行比对，判断是否满足工艺所需条件。当不满足时，温度扫描结果处理单元即通过计算机程序控制脉冲激光加热单元的脉冲激光器调节产生的脉冲激光光束能量高低，以及控制激光脉冲整形器调节脉冲激光光束能量在光束水平截面内的对应能量分布高低，以使晶圆8表面的实际温度场分布与理论温度场分布相吻合或接近至阈值内，以调节使晶圆8表面得到化学药液的均匀腐蚀。
[0038]本实用新型的装置在使用时，先由操作人员将晶圆8通过固定装置放置在单片湿法设备内的旋转体上，开始清洗工艺，并设定脉冲激光器I的工作波长。
[0039]然后，通过温度传感器7扫描晶圆8表面温度分布情况，同时使温度传感器内置的计时器从零开始计时。温度传感器将晶圆表面温度分布扫描结果发送至温度扫描结果处理单元6。温度扫描结果处理单元接收到晶圆表面温度分布扫描结果后，与计算机程序内预存的对应于当前工艺所需要的温度场分布(即理论温度场分布)进行对比，判断是否满足工艺所需条件。若二者偏差小于等于阈值(该阈值可由现场操作人员进行设定)，则下发命令开始工艺；若二者偏差大于阈值，则温度扫描结果处理单元下发指令至脉冲激光器，开始脉冲激光输出，并根据对比结果偏差大于阈值的大小，设定合适的脉冲激光功率。
[0040]同时，利用激光脉冲整形器4，相对应地调整脉冲激光能量在脉冲激光光束截面上的能量分布，对脉冲激光进行整形，以在通过激光扩束镜10进行扩束后，使对比结果偏差较大的区域对应较高的脉冲激光能量、对比结果偏差较小的区域对应较低的脉冲激光能量。
[0041]需要说明的是，调整脉冲激光能量在脉冲激光光束截面上的能量分布时，由于此时脉冲激光光束尚未通过扩束镜扩束，其直径远小于晶圆直径，因此需要根据扩束前脉冲激光光束的直径、工艺所用晶圆的直径和激光扩束镜与晶圆表面之间的距离进行换算，来得到需要进行脉冲能量调整的区域的准确位置。
[0042]接着，将经过整形后的脉冲激光光束经过激光扩束镜10进行扩束，使脉冲激光光束可以覆盖整个晶圆表面范围，并且保证此时脉冲激光能量高的区域与对比结果偏差较大的区域相对应，脉冲激光能量低的区域与对比结果偏差较小的区域相对应。利用脉冲激光垂直照射晶圆表面，对晶圆表面温度进行调整，使晶圆可在不同区域吸收强弱差别不同的脉冲激光能量，获得不同幅度的温度上升，以使晶圆表面的实际温度场分布发生变化，并趋向与理论温度场分布一致。此时，即可开始执行清洗工艺过程，并由程序判断当前脉冲激光器的状态，如果脉冲激光器当前处于开启状态，则下发命令关闭脉冲激光器。
[0043]综上所述，本实用新型通过利用温度传感器和温度扫描结果处理单元实时监测晶圆表面温度分布情况，并根据温度扫描结果控制脉冲激光器和激光脉冲整形器，改变脉冲激光能量在激光光束截面内的分布情况，实现对晶圆表面局部区域的温度调整，从而解决了化学药液膜厚不均匀分布带来的腐蚀非均匀性问题，改善了工艺效果，并提高了芯片质量。
[0044]以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，其特征在于，包括: 温度监测单元，用于对单片湿法设备中作水平旋转清洗的晶圆表面进行温度监测，并将温度监测数据发送至温度扫描结果处理单元； 脉冲激光加热单元，用于提供垂直并覆盖晶圆整个表面的脉冲激光光束，对晶圆表面进行加热，其脉冲激光光束能量及在脉冲激光光束水平截面内的能量分布可调； 温度扫描结果处理单元，将接收的温度监测数据转化成晶圆表面的实际温度场分布，并与储存的对应工艺所需的理论温度场分布进行比对，判断是否满足工艺所需条件，当不满足时，控制调节脉冲激光加热单元的脉冲激光光束能量在光束水平截面内的对应能量分布高低，以实现脉冲激光加热后实际温度场分布与理论温度场分布相吻合。2.根据权利要求1所述的改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，其特征在于，所述温度监测单元设有计时器，所述计时器用于将从当前晶圆表面温度监测开始后的时间长度与温度监测单元设定的晶圆表面温度监测间隔时间进行比较，并在当监测开始后的时间长度大于或等于设定的监测间隔时间时，触发温度监测单元作新一次的晶圆表面温度监测，同时计时器清零，重新开始计时。3.根据权利要求1所述的改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，其特征在于，所述温度监测单元设于晶圆的上方或斜上方，其探测面积覆盖整个晶圆表面。4.根据权利要求1?3任意一项所述的改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，其特征在于，所述温度监测单元为一个温度传感器或多个温度传感器的组合，其通过对晶圆表面进行温度扫描，以对晶圆表面进行温度监测，并将温度监测数据发送至温度扫描结果处理单元。5.根据权利要求1所述的改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，其特征在于，所述脉冲激光加热单元包括依次耦合的脉冲激光器、激光脉冲整形器和激光扩束镜，所述脉冲激光器用于产生脉冲激光光束，其脉冲激光光束的能量可调；所述激光脉冲整形器用于调整脉冲激光光束在脉冲激光光束截面内的能量分布，使经过其加热后的晶圆表面温度场分布与工艺所需的理论温度场分布相吻合；所述激光扩束镜用于将脉冲激光光束进行与晶圆直径相吻合的扩束，同时减少激光光束的发射角。6.根据权利要求5所述的改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，其特征在于，所述脉冲激光器、激光脉冲整形器和激光扩束镜之间设有反射镜，用于将脉冲激光器产生的脉冲激光光束引导至晶圆的正上方，并垂直射向晶圆表面。7.根据权利要求5或6所述的改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，其特征在于，所述脉冲激光器所产生的脉冲激光波长位于晶圆材料的吸收峰范围内。8.根据权利要求5或6所述的改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，其特征在于，所述激光扩束镜设于晶圆的正上方。9.根据权利要求5或6所述的改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，其特征在于，所述激光扩束镜在晶圆的正上方依次设置一至若干个，用于进行一级扩束至多级扩束。
【专利摘要】本实用新型公开了一种改善晶圆腐蚀非均匀性的装置，通过利用温度监测单元和温度扫描结果处理单元实时监测晶圆表面温度分布情况，并根据温度扫描结果控制脉冲激光加热单元改变脉冲激光能量在激光光束截面内的分布情况，实现对晶圆表面局部区域的温度调整，从而解决了化学药液膜厚不均匀分布带来的腐蚀非均匀性问题，改善了工艺效果，并提高了芯片质量。
【IPC分类】H01L21/67
【公开号】CN204946872
【申请号】CN201520758728
【发明人】滕宇
【申请人】北京七星华创电子股份有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月28日