专利名称：一种用于离子注入的激光辅助装置及其使用方法
技术领域：
本发明属于半导体制造装置和方法技术领域，特别涉及一种用于离子注入的激光辅助装置及其使用方法。
背景技术：
微电子制造技术的不断进步也推进着相关技术日新月异的发展，随着硅技术逐步接近其极限，目前很多的技术已经开始转向GaN，SiC等宽禁带半导体的材料，而在Si材料 加工中采用的一些传统的技术，相应地，也必须要进行变化，才能适应对新材料进行半导体加工的实际要求。传统方法中，对于硅晶圆片的杂质掺杂，是采用离子注入的方法来实现的。当离子注入技术用于对SiC等材料进行杂质掺杂时，由于晶圆片结构更为坚硬，必须采用更高的离子注入能量，同时还要对晶圆片进行加热，才能够有效地将掺杂杂质的原子“打入”到晶圆片中，之后通过退火和激活，形成所需要的掺杂。这样的方法，要求在传统的离子注入机的基础上实施设备改造，在晶圆片片台的部分，添加加热的装置，预先将晶圆片加热到400°C 500 °C，然后才能进行通常的高能离子注入。而传统方法的加工温度太低，不能满足实际加工过程的需要。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种用于离子注入的激光辅助装置及其使用方法。一种用于离子注入的激光辅助装置，其特征在于在离子注入机的真空腔室外部设置激光器；在离子注入机侧壁上设置透明窗，使激光器发射出的激光光束能通过透明窗进入离子注入机内部；在透明窗内侧设置激光反射镜，改变激光光束入射方向，使其照射到所要加工的晶圆片表面；在离子注入机内各处传感器周围设置挡板用以遮挡激光光束，使激光光束不能从挡板上部照射到传感器而影响传感器的正常工作。所述激光器上设置有快门装置，并能对激光光束进行扩束、匀束和准直；其所发射出的激光为连续性激光，其激光参数为波长为300 nnTlO.6 Pm，作用区域面积为I平方毫米平方厘米，能量密度为每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。所述透明窗的材料为融石英材料。一种用于离子注入的激光辅助装置的使用方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下(I)安装调试离子注入机及激光辅助装置，使激光器发射出的激光能照射到所要加工的晶圆片表面；(2)分别开启离子注入机和激光器，分别进入待机状态，此时，激光光束由于激光器上的快门装置未开启而不射入到离子注入机内；(3)分别设定激光器和离子注入机的工作状态，将晶圆片放置在载片台上，准备进行工艺加工；(4)开启激光器上的快门装置，激光器射出的激光光束经扩束、匀束和准直的处理后，透过离子注入机侧壁上的透明窗照射至离子注入机内，又经过透明窗内侧设置的激光反射镜作用，射至晶圆片表面，同时，离子束也射入至晶圆片表面，激光光束所照射到的晶圆片表面位置也正是离子注入束射入的位置；激光光束不能从挡板上部照射到传感器，而离子注入束能从挡板上部射入到传感器，不影响传感器的正常工作；(5)载片台在运动机构的带动下，相对于加工束做扫描运动，进行对晶圆片表面的双束加工处理；(6)暂时切断激光光束及离子注入束，离子注入机进行换片，其后重复步骤(3) 步骤(4)的过程，进行新晶圆片的加工处理；(7)所有晶圆片加工完成后，关闭激光器，离子注入机回复至待机状态。所述激光为连续性激光，其波长为300 nnTlO. 6 Um0 所述激光光束的截面积大于离子注入束，当两个加工束同时作用到晶圆片表面时，离子注入束的作用区域包含在激光光束作用的区域中。所述激光光束的作用区域面积为I平方毫米平方厘米。所述激光光束的能量密度为每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。所述透明窗的材料为融石英材料。本发明的有益效果为本发明在原有离子注入机的基础上，添加外部激光器和部分光学部件，所实施的改动量小，方便实现；相对于辅助加热的方式，激光束对于晶圆片的作用是局部的，仅是处理离子束的注入处，能源的使用效率高；此外，通过采取挡板，可以保护离子注入机内的传感器等关键性的部件，这一点传统的加热方式无法实现。
图I为激光光束、尚子注入束和晶圆片之间的位置关系不意图；图2为本发明与离子注入机配合工作情况示意图；图中标号I-激光光束入射方向；2_离子注入束入射方向；3_传感器；4_载片台；5-晶圆片；6-挡板；7_激光器；8_透明窗；9_激光反射镜；10_注入机侧壁。
具体实施例方式本发明提供了一种用于离子注入的激光辅助装置及其使用方法，下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。—种用于离子注入的激光辅助装置，其特征在于在离子注入机的真空腔室外部设置激光器7 ;在离子注入机侧壁10上设置透明窗8，使激光器7发射出的激光光束能通过透明窗8进入离子注入机内部；在透明窗8内侧设置激光反射镜9，改变激光光束入射方向，使其照射到所要加工的晶圆片5表面；在离子注入机内各处传感器3周围设置挡板6用以遮挡激光光束，使激光光束不能从挡板6上部照射到传感器3而影响传感器3的正常工作。所述激光器7所发射出的激光为连续性激光，其激光参数为波长为300 nnTlO. 6U m,作用区域面积为I平方毫米平方厘米，能量密度为每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。所述透明窗8的材料为融石英材料。一种用于离子注入的激光辅助装置的使用方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下(I)安装调试离子注入机及激光辅助装置，使激光器7发射出的激光能照射到所要加工的晶圆片5表面。(2)分别开启离子注入机和激光器7，分别进入待机状态，此时，激光光束由于激光器7上的快门装置未开启而不射入到离子注入机内； (3)分别设定激光器7和离子注入机的工作状态，将晶圆片5放置在载片台4上，准备进行工艺加工；(4)开启激光器7上的快门装置，激光器(7)射出的激光光束经扩束、匀束和准直的处理后，透过离子注入机侧壁10上的透明窗8照射至离子注入机内，又经过透明窗8内侧设置的激光反射镜9作用，射至晶圆片5表面，同时，离子束也射入至晶圆片5表面，激光光束所照射到的晶圆片5表面位置也正是离子注入束射入的位置；激光光束不能从挡板6上部照射到传感器3，而离子注入束能从挡板6上部射入到传感器3，不影响传感器3的正常工作；(5)载片台4在运动机构的带动下，相对于加工束做扫描运动，进行对晶圆片5表面的双束加工处理；(6)暂时切断激光光束及离子注入束，离子注入机进行换片，其后重复步骤(3) 步骤(4)的过程，进行新晶圆片5的加工处理；(7)所有晶圆片5加工完成后，关闭激光器7,尚子注入机回复至待机状态。所述激光为连续性激光，其波长为300 nnTlO. 6 Um0所述激光光束的截面积大于离子注入束，当两个加工束同时作用到晶圆片5表面时，离子注入束的作用区域包含在激光光束作用的区域中；所述激光光束的作用区域面积为I平方毫米平方厘米。所述激光光束的能量密度为每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。所述透明窗8的材料为融石英材料。
权利要求
1.一种用于离子注入的激光辅助装置，其特征在于在离子注入机的真空腔室外部设置激光器(7);在离子注入机侧壁(10)上设置透明窗(8)，使激光器(7)发射出的激光光束能通过透明窗(8)进入离子注入机内部；在透明窗(8)内侧设置激光反射镜(9)，改变激光光束入射方向，使其照射到所要加工的晶圆片(5)表面；在离子注入机内各处传感器(3)周围设置挡板(6)用以遮挡激光光束，使激光光束不能从挡板(6)上部照射到传感器(3)而影响传感器(3)的正常工作。
2.根据权利要求I所述的一种用于离子注入的激光辅助装置，其特征在于所述激光器(7)上设置有快门装置，并能对激光光束进行扩束、匀束和准直；其所发射出的激光为连续性激光，其激光参数为波长为300 ηπΓ 0.6 μ m，作用区域面积为I平方毫米 I平方厘米，能量密度为每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。
3.根据权利要求I所述的一种用于离子注入的激光辅助装置，其特征在于所述透明窗(8)的材料为融石英材料。
4.一种如权利要求I所述的一种用于离子注入的激光辅助装置的使用方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下 (1)安装调试离子注入机及激光辅助装置，使激光器(7)发射出的激光能照射到所要加工的晶圆片(5)表面； (2)分别开启离子注入机和激光器(7)，分别进入待机状态，此时，激光光束由于激光器(7)上的快门装置未开启而不射入到离子注入机内； (3)分别设定激光器(7)和离子注入机的工作状态，将晶圆片(5)放置在载片台(4)上，准备进行工艺加工； (4)开启激光器(7)上的快门装置，激光器(7)射出的激光光束经扩束、匀束和准直的处理后，透过离子注入机侧壁(10)上的透明窗(8)照射至离子注入机内，又经过透明窗(8)内侧设置的激光反射镜(9)作用，射至晶圆片(5)表面，同时，离子束也射入至晶圆片(5)表面，激光光束所照射到的晶圆片(5)表面位置也正是离子注入束射入的位置；激光光束不能从挡板(6)上部照射到传感器(3)，而离子注入束能从挡板(6)上部射入到传感器(3)，不影响传感器(3)的正常工作； (5)载片台(4)在运动机构的带动下，相对于加工束做扫描运动，进行对晶圆片(5)表面的双束加工处理； (6)暂时切断激光光束及离子注入束，离子注入机进行换片，其后重复步骤(3) 步骤(4)的过程，进行新晶圆片(5)的加工处理； (7)所有晶圆片(5)加工完成后，关闭激光器(7)，离子注入机回复至待机状态。
5.根据权利要求4所述的一种用于离子注入的激光辅助装置的使用方法，其特征在于所述激光为连续性激光，其波长为300 ηπΓ Ο. 6 μ m。
6.根据权利要求4所述的一种用于离子注入的激光辅助装置的使用方法，其特征在于所述激光光束的截面积大于离子注入束，当两个加工束同时作用到晶圆片(5)表面时，离子注入束的作用区域包含在激光光束作用的区域中。
7.根据权利要求4所述的一种用于离子注入的激光辅助装置的使用方法，其特征在于所述激光光束的作用区域面积为I平方毫米平方厘米。
8.根据权利要求4所述的一种用于离子注入的激光辅助装置的使用方法，其特征在于所述激光光束的能量密度为每平方厘米500毫焦 每平方厘米10焦耳。
9.根据权利要求4所述的一种用于离子注入的激光辅助装置的使用方法，其特征在于所述透明窗(8)的材料为融石英材料。
全文摘要
本发明属于半导体制造装置和方法技术领域，特别涉及一种用于离子注入的激光辅助装置及其使用方法。本发明在离子注入机外部设置激光器，通过透明窗射入到离子注入机内部，又经过透明窗内侧设置的激光反射镜作用，射至晶圆片表面，激光光束的截面积大于离子注入束，离子注入束包含在激光光束中，两个加工束同时施加到晶圆片表面，进行离子注入。本发明在原有离子注入机的基础上，添加外部激光器和部分光学部件，所实施的改动量小，方便实现；相对于辅助加热的方式，激光束对于晶圆片的作用是局部的，仅是处理离子束的注入处，能源的使用效率高；此外，通过采取挡板，可以保护离子注入机内的传感器等关键性的部件，这一点传统的加热方式无法实现。
文档编号B23K26/00GK102768973SQ20121025471
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者严利人, 付军, 刘志弘, 周卫, 崔杰, 张伟, 王玉东 申请人:清华大学