专利名称：一种用于激光加工的旋转窗片装置的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体制造设备范围，特别涉及一种用于激光加工的旋转窗片装置。 具体说是在半导体器件制作过程中的深紫外激光退火设备中，采用窗片去有效地隔离热量对于低温部件影响，同时由于窗片旋转，又可有效地减小对退火激光透明的窗片的尺寸，降低隔离罩结构(特别是透明窗片)加工制造的难度。
背景技术：
随着CMOS器件特征尺寸的不断缩小，工艺节点进入到32nm、22nm等，此时要求制作出具有超浅结结构的源漏区。对于超浅结源漏，一般采用低能离子注入的方法形成超浅掺杂，而在杂质激活的环节，当前较为认可的工艺是波长为深紫外的激光退火。采用深紫外激光进行掺杂杂质的退火激活，是因为深紫外激光波长短，对衬底物质直接作用的深度浅，只对超浅的表面区域产生影响，因此适合于浅结制作；在另一方面， 又因为退火激光工作于脉冲方式，激光脉冲约在几到几十纳秒的量级，退火时总的退火作用时间很短暂，可以将退火阶段杂质的再扩散控制在接近于零扩散的水平，这样便可得到无扩散的退火效果，做出所要求的超浅结源漏。对于超浅结激光退火，出于减小热作用梯度等考虑，一般会同时采用对衬底片进行辅助性的加热，例如加热温度可以是350°C等。对于这样一类进行辅助加热的激光退火处理，在实现激光退火的设备时，需要做特殊的热隔离设计，以避免热能对于其他设备模块的影响。采用电加热方式从衬底片背面对晶圆片进行加热，背面及侧面的热屏蔽隔离，都是容易处理的，不容易处理的是晶圆片的正面。为了有效地隔离晶圆片向上方的热量散失，可以制作一个隔离罩，如图1所示，覆盖于圆片的上方。隔离罩由支撑件2和窗片1构成，窗片1对于退火激光必须是透明的，这样激光可以透过窗片作用到晶圆片的表面，进行正常的退火。采用隔离罩结构之后，对流和传导两种热散失就受到了抑制；实际上，也可以选择窗片材料，使之对于紫外退火激光是透明的，而对于更长波长的热辐射波是阻碍其透出的，这样可以实现最好的隔离效果。当前主流的硅片尺寸为12英吋(晶圆片直径为300mm)，将来还可能更大，因此正常情况下窗片1的尺寸都要大于晶圆片。通常对于窗片有材料质地，平整度，厚度，光学性能等方面很严格的要求，制作很大尺寸，同时有各项严格加工要求的窗片，实际上是很困难的。本发明因此提出一种旋转窗片的隔离罩结构，可有效地减小窗片1尺寸，极大地降低隔离罩加工制造的难度，解决了激光退火设备制造和工艺实践中的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于激光加工的旋转窗片装置，其特征在于，隔离罩的窗片1固定在隔离罩支撑件2的一边，隔离罩支撑件2固定在隔离罩支撑件环形壁3顶端， 隔离罩支撑件环形壁3由轴承部件5支撑在加热器的隔热材料层7外圆周壁上；晶圆片4 置于加热片台6上。
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所述窗片的尺寸只是覆盖晶圆片的一部分，隔离罩放置在片台之上，通过轴承与片台及加热器的隔热材料层相接触，并且可由外部电机带动，围绕晶圆片中心旋转，随隔离罩整体转动，当退火激光束在晶圆片表面做扫描时，窗片会及时转动到正在和将要进行激光作用的区域上方，因此并不妨碍激光对于晶圆片表面的退火。所述隔离罩的支撑件及隔离罩支撑件环形壁均为不透明的，用金属材料制造。所述窗片为透明材料制成，隔离罩窗片制作成为圆形，直径略大于晶圆片的半径， 即通过旋转，可使激光能够透过的区域覆盖全部的晶圆片表面。本发明的有益效果是通过使用旋转的窗片结构，可以隔离加热片台高温部件对于周围环境及其他设备部件的热影响和扰动；在另一方面，由于采用了对作用激光是透明的窗片，并不会隔离激光对于晶圆片的工艺作用；最后，通过旋转透明窗片，使得窗片透明区域总是处在激光束将和要作用到的晶圆片的区域之间，因此就允许使用面积较小的窗片来实现隔热而不隔光的目的。采用旋转窗片的做法，极大地降低了窗片本身的加工制造难度，窗片的光学特性能够在较小尺寸范围内得到精确的控制，窗片在透过激光束的同时，成形激光束不会受到因窗片特性不均勻而引起的额外的不良影响，能够保证工艺效果更加稳定。
图1为常规窗片隔离罩结构，图2为旋转隔离罩窗片的示意图，图3为隔离罩与晶圆片，加热片台等的安装位置示意图。图1 图3中，1-隔离罩窗片；2-隔离罩支撑件；3-隔离罩支撑件的环形壁；4-晶圆片；5-轴承部件；6-加热片台；7-加热器的隔热材料层。
具体实施例方式本发明提供一种用于激光加工的旋转窗片装置。下面结合附图予以说明。在图2所示的旋转隔离罩窗片的示意图和图3所示的隔离罩与晶圆片，加热片台等的安装位置示意图中，隔离罩的窗片1固定在隔离罩支撑件2的一边，隔离罩支撑件2固定在隔离罩支撑件环形壁3顶端，隔离罩支撑件环形壁3由轴承部件5支撑在加热器的隔热材料层7外圆周壁上；晶圆片4置于加热片台6上。其中窗片1的尺寸只是覆盖晶圆片 4的一部分，隔离罩放置在片台之上，通过轴承5与片台及加热器的隔热材料层7相接触，并且可由外部电机带动(如图2所示)，围绕晶圆片中心旋转，随隔离罩整体转动，当退火激光束在晶圆片表面做扫描时，窗片1会及时转动到正在和将要进行激光作用的区域上方，因此并不妨碍激光对于晶圆片表面的退火。窗片1采用对于激光是透明的材料制作，例如石英材料，对于大多数作用激光的波长，例如波长处于200nm至600nm之间，都是合适的。对于窗片的加工要求是材质均勻，光学特性均勻，窗片两表面平行，厚度均勻一致等。窗片可以制作成圆形的，其直径只需要略大于晶圆片半径即可。窗片也可以制作成为其他的形状。所述隔离罩的支撑件2及隔离罩支撑件环形壁3均为不透明的，用金属材料制造， 例如采用铝合金材料制作，除金属件比较方便加工之外，支撑件也可以采用非金属材料来制作。支撑件为圆盘形状，圆盘的面积大于要进行激光加工处理的晶圆片的面积。窗片安装于支撑件之上，共同构成隔离罩。隔离罩倒扣在晶圆片及片台之上。在进行激光退火的处理时，加热器从晶圆片的背面对原片进行加热，使得硅片处于相对高温的状态，例如，温度可视工艺需求，控制在300 450°C之间。包括晶圆片在内的高温部件， 其侧方和下方，靠隔热材料层7来进行热隔离；上方的隔离则靠隔离罩来实现。工艺处理期间，激光束透过窗片作用到晶圆片的表面，窗片距离晶圆片，例如，为 1.5cm。由于所采用的窗片尺寸很小，并不覆盖晶圆片的全部表面积，在激光束对晶圆片表面作扫描移动的同时，采用隔离罩旋转的办法，令窗片随着光束的移动也进行相应的旋转。 窗片旋转与激光束扫描移动是协同的，激光束扫描的速度，例如对于200mm晶圆片可以是 15mm/s，因此窗片的旋转完全可以跟得上这样的速度，使得窗片总是处于将要处理的晶圆片表面的上方。隔离罩以及窗片的旋转，可通过外部电机带动进行，例如在隔离罩的侧壁3处，可制作齿轮，以方便在外部机构带动下进行转动。窗片旋转的位置控制实际上并不需要特别精确，可采用计算机来协调激光束和隔离罩二者的运动。
权利要求
1.一种用于激光加工的旋转窗片装置，其特征在于，隔离罩的窗片固定在隔离罩支撑件的一边，隔离罩支撑件固定在隔离罩支撑件环形壁顶端，隔离罩支撑件环形壁由轴承部件支撑在加热器的隔热材料层外圆周壁上；晶圆片置于加热片台上。
2.根据权利要求1所述用于激光加工的旋转窗片装置，其特征在于，所述窗片的尺寸只是覆盖晶圆片的一部分，隔离罩放置在片台之上，通过轴承与片台接触，并且可由外部电机带动，围绕晶圆片中心旋转，随隔离罩整体转动，当退火激光束在晶圆片表面做扫描时， 窗片会及时转动到正在和将要进行激光作用的区域上方，因此并不妨碍激光对于晶圆片表面的退火。
3.根据权利要求1所述用于激光加工的旋转窗片装置，其特征在于，所述隔离罩的支撑件及隔离罩支撑件环形壁均为不透明的，用金属或包括陶瓷在内的非金属材料制造。
4.根据权利要求1所述用于激光加工的旋转窗片装置，其特征在于，所述窗片为透明材料制成，隔离罩窗片制作成为圆形，直径略大于晶圆片的半径，即通过旋转，可使激光能够透过的区域覆盖全部的晶圆片表面。
5.根据权利要求1所述的窗片的旋转，其特征在于，是在计算机程序的控制下，使得片台相对于激光光束的扫描移动和窗片旋转运动两者相协调的，这里，片台相对于激光束的扫描移动将携带窗片离开光束位置，而窗片本身运动又使得窗片旋转回到激光束的下方。
全文摘要
本发明公开了一种属于半导体加工技术领域的一种用于激光加工的旋转窗片装置。隔离罩的窗片固定在隔离罩支撑件的一边，隔离罩支撑件固定在隔离罩支撑件环形壁顶端，隔离罩支撑件环形壁由轴承部件支撑在加热器的隔热材料层外圆周壁上；晶圆片置于加热片台上。本发明通过使用旋转的窗片结构，可以隔离加热片台高温部件对于周围环境及其他设备部件的热影响和扰动；由于采用了对作用激光是透明的窗片，并不会隔离激光对于晶圆片的工艺作用；采用旋转窗片的做法，降低了窗片本身的加工难度，窗片的光学特性能够在较小尺寸范围内得到精确的控制，成形激光束不会受到因窗片特性不均匀而引起的额外的不良影响，能够保证工艺效果更加稳定。
文档编号B23K26/42GK102280366SQ201110240538
公开日2011年12月14日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者严利人, 刘朋, 周卫, 窦维治 申请人:清华大学