專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高產(chǎn)率的真空激光處理裝置及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造裝置與技術(shù)范圍，特別涉及一種高產(chǎn)率的真空激光處理裝置及處理方法。
背景技術(shù)：
激光對(duì)于半導(dǎo)體材料的作用，從微觀機(jī)制看可以分成兩類(lèi)，一類(lèi)以聲子對(duì)光的吸收為主，由于聲子代表了晶格振動(dòng)，而其劇烈程度是由材料溫度來(lái)表征的，因此熱效應(yīng)比較顯著；另一類(lèi)是以材料中電子系統(tǒng)對(duì)光的吸收為主，此時(shí)熱效應(yīng)并不是很顯著。對(duì)于電子系統(tǒng)吸收，經(jīng)過(guò)弛豫過(guò)程后，電子系統(tǒng)最終會(huì)將能量傳遞給晶格以達(dá)到平衡態(tài)，這樣晶格的溫度最終還是會(huì)有所上升的，不過(guò)相對(duì)于很多重要的利用了激光光作用的工藝技術(shù)來(lái)說(shuō)，熱作用僅僅是一個(gè)副產(chǎn)品，屬于從屬的地位。從當(dāng)前激光半導(dǎo)體加工的技術(shù)趨勢(shì)來(lái)看，也是越來(lái)越傾向于非熱作用的。例如，在近幾年的ITRS發(fā)展路線圖中，已經(jīng)提出了非熱退火的概念(英文為AthermalArmeal)。當(dāng)重點(diǎn)從早期激光燒熔、切割的技術(shù)，轉(zhuǎn)向如今不以熱作用為主的非熔性、非熱作用的光處理技術(shù)時(shí)，需要在實(shí)施工藝過(guò)程的裝置層面，也設(shè)計(jì)和制造出專(zhuān)門(mén)針對(duì)光處理的工藝腔及作業(yè)方法。本發(fā)明提出一種對(duì)半導(dǎo)體晶圓片表面實(shí)施激光處理的高產(chǎn)率裝置和方法，其主要的技術(shù)特色在于，激光對(duì)于半導(dǎo)體材料表面的處理，是放在真空腔體中進(jìn)行的，對(duì)于三種熱量傳輸機(jī)制，——傳導(dǎo)，對(duì)流，和輻射，都在較大程度上進(jìn)行了抑制，使得這些熱過(guò)程不占據(jù)主導(dǎo)的地位。采用多處理腔配置，激光處理的主要過(guò)程，及該過(guò)程前后的輔助性過(guò)程，都在同一工藝腔中進(jìn)行；當(dāng)某一工藝腔中的晶圓片處于輔助性工藝階段時(shí)，另一工藝腔中的晶圓片可接受激光輻照處理，因此工藝過(guò)程的不同作業(yè)步驟做到了充分的并行化，整個(gè)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于激光加工的高產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高產(chǎn)率的真空激光處理裝置及處理方法。一種高產(chǎn)率的真空激光處理裝置，其特征在于，該裝置由多個(gè)真空激光處理腔構(gòu)成，并在多個(gè)真空的激光處理腔外，配置了環(huán)形軌道和配置了環(huán)形軌道和在環(huán)形軌道附近配置一個(gè)以上取送片機(jī)械手及一個(gè)以上片盒；機(jī)械手在環(huán)形軌道上運(yùn)行；激光光束位于多個(gè)真空激光處理腔之間，通過(guò)機(jī)械部件帶動(dòng)，可處于欲處理真空激光處理腔的上方，并且進(jìn)行掃描移動(dòng)，使激光光束在各真空激光處理腔頂面通過(guò)激光透明窗口輪轉(zhuǎn)對(duì)真空激光處理腔內(nèi)的晶圓片進(jìn)行激光輻照處理。所述真空激光處理腔由金屬材質(zhì)制成半扁平圓柱形結(jié)構(gòu)，頂部開(kāi)設(shè)激光透明窗口 ；在底部或者側(cè)壁位置，設(shè)置多個(gè)入氣管，形成多路進(jìn)氣口，向真空激光處理腔內(nèi)通入保護(hù)性氣體或者反應(yīng)氣體；在真空激光處理腔內(nèi)部配置頂桿片托機(jī)構(gòu)，用于承載晶圓片，在頂桿機(jī)構(gòu)進(jìn)入真空激光處理腔腔室處，進(jìn)行動(dòng)密封的處理，使晶圓片在頂桿片托機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，在真空激光處理腔中上下移動(dòng)；在真空激光處理腔底部設(shè)置抽真空口，通過(guò)抽真空口對(duì)真空激光處理腔抽真空，并在真空激光處理腔腔體下半部分外側(cè)壁，布置環(huán)繞冷卻液管路， 提供冷壁式反應(yīng)腔以及提供對(duì)激光輻照處理后的晶圓片較快速冷卻的處理。所述頂桿片托機(jī)構(gòu)的片托和頂桿用熱導(dǎo)率低的材料制成，同時(shí)相對(duì)于外部帶動(dòng)頂桿升降的機(jī)械機(jī)構(gòu)做隔熱處理，例如升降機(jī)械結(jié)構(gòu)可采用氣缸形式，通過(guò)進(jìn)氣/出氣的控制，來(lái)控制頂桿的升起/降落，這樣的實(shí)現(xiàn)方式，可以較好地隔開(kāi)激光處理腔和周?chē)钠渌O(shè)備部件。所述真空激光處理腔腔室內(nèi)的真空度由真空泵抽率和通入氣體的流量共同控制決定，根據(jù)不同的處理階段，在腔室內(nèi)的氣壓為100 200毫乇量級(jí)，或者更高一些；對(duì)晶圓片進(jìn)行激光輻照處理的階段，腔室內(nèi)為高真空，壓力值為1毫乇量級(jí)，或者更低一些。所述取送片機(jī)械手為一個(gè)以上；并在片盒附近配置對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，晶圓片經(jīng)過(guò)對(duì)準(zhǔn)后， 再由機(jī)械手?jǐn)y帶并送入真空激光處理腔腔室內(nèi)，由于執(zhí)行了對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)激光光束對(duì)晶圓片表面掃描輻照時(shí)，掃描線可嚴(yán)格與晶圓片上芯片間的劃片道平行。所述多個(gè)真空激光處理腔為3個(gè)以上。一種高產(chǎn)率的真空激光處理裝置的激光處理方法，所述真空激光處理裝置由多個(gè)真空激光處理腔構(gòu)成，并在多個(gè)真空的激光處理腔外，配置了環(huán)形軌道和取送片機(jī)械手，機(jī)械手在環(huán)形軌道上運(yùn)行，激光光束在各真空激光處理腔頂面通過(guò)激光透明窗口輪轉(zhuǎn)對(duì)真空激光處理腔內(nèi)的晶圓片進(jìn)行激光輻照處理；其特征在于，具體步驟如下(1)向某一真空激光處理腔通入氣流，并充氣至大氣壓；機(jī)械手11從片盒10處取一片晶圓片，機(jī)械手11沿環(huán)形軌道12運(yùn)行，將晶圓片送至該充氣的真空激光處理腔處，已經(jīng)充氣完成的真空激光處理腔2對(duì)著環(huán)形軌道12的門(mén)打開(kāi)，機(jī)械手11將晶圓片送入該腔， 此時(shí)該腔內(nèi)的頂桿6片托4機(jī)構(gòu)升起，接過(guò)晶圓片；機(jī)械手手臂縮回，該腔的門(mén)關(guān)閉，并開(kāi)始抽真空；(2)達(dá)到工藝所需的真空度之后，頂桿6繼續(xù)向上頂起，使得晶圓片進(jìn)入真空腔上部接近于透明窗8的位置，準(zhǔn)備進(jìn)行激光輻照的處理；此時(shí)如果需要對(duì)晶圓片進(jìn)行輔助性的加熱，則采用外部的熱輻射源透過(guò)透明窗8對(duì)晶圓片表面進(jìn)行輻照加熱；在輔助性的輻照加熱階段，真空激光處理腔2內(nèi)部可以是較高真空度，腔室壓力為1毫乇，或通入微量氣體而令真空激光處理腔2內(nèi)部處于較低的真空度，腔室壓力為100 200毫乇，通過(guò)氣流的對(duì)流傳熱達(dá)到比較好的均勻加熱效果；除輔助性加熱之外，在激光處理之前如果還需要進(jìn)行其他的工藝處理(例如，通氫氣對(duì)晶圓片表面做清潔處理等)，也都放在本步驟進(jìn)行；(3)激光束1開(kāi)始透過(guò)透明窗8，對(duì)晶圓片表面進(jìn)行輻照處理。由于激光束1由外部機(jī)械機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，在晶圓片表面掃描，因此晶圓片的全部表面都能夠被處理到，當(dāng)晶圓片接受激光輻照處理時(shí)，真空激光處理腔2內(nèi)部處于較高真空狀態(tài)的，腔室壓力1毫乇或者更低；當(dāng)針對(duì)的是激光輔助薄膜沉積工藝時(shí)，腔室壓力的設(shè)定則根據(jù)工藝的要求控制，通過(guò)對(duì)真空泵組抽率，保護(hù)性氣體入氣量和工藝氣體入氣量的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)；(4)完成激光輻照之后，頂桿6降下至真空激光處理腔2的下部的冷卻液管路3附近，或再次通入保護(hù)氣體，由于氣體流動(dòng)換熱，提高對(duì)晶圓片進(jìn)行冷卻的速度；(5)晶圓片足夠冷卻后，真空激光處理腔繼續(xù)充氣直至大氣壓，腔門(mén)打開(kāi)，沿環(huán)形軌道運(yùn)行至此處的機(jī)械手取走加工完成的晶圓片，送回片盒；此時(shí)，真空激光處理腔處于空
5閑狀態(tài)，等待下一片晶圓片被送入進(jìn)行加工處理；(6)位于多個(gè)真空激光處理腔之間激光光束，通過(guò)機(jī)械部件帶動(dòng)，可處于不同的真空激光處理腔的上方，通過(guò)透明窗對(duì)真空激光處理腔內(nèi)的晶圓片進(jìn)行激光輻照處理，而環(huán)形軌道上的機(jī)械手則不停地將晶圓片送入、取出，在各真空激光處理腔之間輪轉(zhuǎn)工作，整個(gè)裝置在充分并行的工作狀態(tài)下，從而提高加工制造的效率。本發(fā)明的有益效果是，對(duì)于一類(lèi)特殊的，工作于真空環(huán)境下的激光處理腔，提供了一種組合式的裝置結(jié)構(gòu)，激光光束在不同的真空激光處理腔之間輪轉(zhuǎn)工作，極大地提高了激光光束的利用效率，因而提高了整機(jī)裝置的產(chǎn)率。如果不是采用多腔式的配置，那么在腔室進(jìn)出片，充氣與抽真空，必要的預(yù)備處理，激光照射后必要的后續(xù)收尾處理，所有這些工藝階段，激光器以及激光光束仍舊處于正常的工作狀態(tài)，但是光束資源卻是閑置不用的，因而效率不高，設(shè)備的產(chǎn)率也不高。


圖1為真空的激光處理腔結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為高產(chǎn)率真空激光處理裝置的示意圖。圖1和圖2中，1.是激光源，光束可作二維掃描動(dòng)作；2.是內(nèi)部抽真空的激光處理腔；3.是冷卻液管路；4.是頂桿頂部的片托；5.是主工藝腔底部的抽真空口 ；6.是可上下移動(dòng)的頂桿； 7.是頂桿進(jìn)入到真空腔中的入口，此處進(jìn)行動(dòng)密封處理；8.是工藝腔頂部的透明窗；9.是保護(hù)氣及工藝氣體入口 ；10.是容納待加工片或回收已加工片的片盒；11.是在環(huán)形導(dǎo)軌上行走的機(jī)械手；12.是環(huán)形導(dǎo)軌。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種高產(chǎn)率的真空激光處理裝置及處理方法。具體的裝置示意如圖1、 圖2所示。圖2是高產(chǎn)率真空激光處理裝置的整體示意圖，主要由多個(gè)真空激光處理腔組成，圖1顯示了其中的一個(gè)處理腔結(jié)構(gòu)組成。在圖1中，真空激光處理腔2采用金屬材料制成半扁平圓柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁覆蓋鈍化薄膜(例如，SiC材料)對(duì)反應(yīng)腔進(jìn)行保護(hù)。反應(yīng)腔外壁環(huán)繞冷卻液管路3，構(gòu)成“冷壁式” 反應(yīng)腔。真空激光處理腔2內(nèi)部通過(guò)真空泵組抽真空。頂部開(kāi)設(shè)激光透明窗8;石英材料是一種比較好的選擇，對(duì)于近紅外，可見(jiàn)光到紫外波段的光均有很好的透明性。在底部或者側(cè)壁位置，設(shè)置2個(gè)以上的入氣管9，形成多路進(jìn)氣口，向真空激光處理腔2內(nèi)通入保護(hù)性氣體(氮?dú)?，氬?或者反應(yīng)氣體，對(duì)各路氣流的氣流量，可使用質(zhì)量流量計(jì)調(diào)控。在真空激光處理腔內(nèi)部配置頂桿6和片托4，用于承載晶圓片，頂桿6從頂桿入孔7處進(jìn)入真空激光處理腔內(nèi)部，此處進(jìn)行動(dòng)密封的處理，以隔離腔室真空與外部環(huán)境；所述頂桿片托機(jī)構(gòu)的片托和頂桿用熱導(dǎo)率低的材料制成，同時(shí)相對(duì)于外部帶動(dòng)頂桿升降的機(jī)械機(jī)構(gòu)做隔熱處理，所述隔熱處理包括升降機(jī)械結(jié)構(gòu)采用氣缸形式，通過(guò)進(jìn)氣或出氣的控制，來(lái)控制頂桿的升起和降落，可以隔開(kāi)激光處理腔和周?chē)脑O(shè)備部件熱傳遞。外部電機(jī)帶動(dòng)頂桿6、片托4可以上下移動(dòng)，使晶圓片在頂桿片托機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，在真空激光處理腔中上下移動(dòng)；在真空激光處理腔底部設(shè)置抽真空口 5，通過(guò)抽真空口 5對(duì)真空激光處理腔2抽真空，并在真空激光處理腔腔體下半部分外側(cè)壁，布置環(huán)繞冷卻液管路3，提供冷壁式反應(yīng)腔以及提供對(duì)激光輻照處理后的晶圓片較快速冷卻的處理。在真空激光處理腔底部，開(kāi)辟一個(gè)門(mén)，用于腔內(nèi)外環(huán)境的連通。當(dāng)腔室內(nèi)外的氣壓環(huán)境平衡時(shí)，門(mén)可以打開(kāi)，由外部的機(jī)械手11送入待加工的晶圓片，或者取出已經(jīng)加工完成的晶圓片。當(dāng)門(mén)關(guān)閉后，腔室內(nèi)部可以抽真空。門(mén)的開(kāi)與關(guān)通過(guò)電子裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。在取送片的階段，腔室內(nèi)壓力為大氣壓；晶圓片激光輻照完成后，如果需要對(duì)晶圓片進(jìn)行較快速的冷卻，腔室內(nèi)氣壓可在100 200毫乇量級(jí)，或者更高一些；對(duì)晶圓片進(jìn)行激光輻照處理的階段，腔室內(nèi)為高真空，壓力值為1毫乇量級(jí)，或者更低一些。在工藝腔體的外側(cè)壁，環(huán)繞冷卻液管3，管路材料可以是金屬材質(zhì)的，冷卻液可以是冷卻水。如圖2所示，將若干真空激光處理腔組合成為多腔式的裝置。圖2顯示了三個(gè)真空激光處理腔的配置情況，但是整機(jī)裝置可以由3個(gè)以上的真空激光處理腔組成。圖2中，在三個(gè)真空激光處理腔之外，設(shè)置了環(huán)形軌道12和在環(huán)形軌道12附近配置一個(gè)以上取送片機(jī)械手11及一個(gè)以上片盒10，圖2顯示了兩個(gè)片盒10的情況，視不同需要，片盒可配置更多個(gè)。軌道的高度是處于真空激光處理腔底部附近，并且軌道上運(yùn)行的機(jī)械手11，其高度調(diào)整到與各真空激光處理腔的腔室門(mén)高度相適合的位置，能夠進(jìn)行順暢的送片取片。激光器位于三個(gè)真空激光處理腔之間的位置，光束向上出射，通過(guò)反射鏡使得光束成為橫向的，并且光束在橫向經(jīng)過(guò)一段距離后，進(jìn)一步通過(guò)反射鏡，使得光束向下，透過(guò)真空激光處理腔頂部的透明窗8，輻照腔內(nèi)的晶圓片。激光光束對(duì)于某一真空激光處理腔內(nèi)部晶圓片的掃描動(dòng)作，由機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相關(guān)的光學(xué)系統(tǒng)與光路實(shí)現(xiàn)，例如采用兩片各與入射光線呈45度放置的，可移動(dòng)的反射鏡，即可實(shí)現(xiàn)光束在二維方向上的掃描。激光光束在不同工藝腔之間的輪轉(zhuǎn)，是通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光器及光學(xué)系統(tǒng)光路元件，整體圍繞設(shè)備縱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。例如在圖2所示情況中，旋轉(zhuǎn)120度，即可從一個(gè)真空激光處理腔上方，輪轉(zhuǎn)到另一個(gè)真空激光處理腔的上方。采用本發(fā)明裝置，進(jìn)行工藝處理的具體過(guò)程，舉例說(shuō)明如下(1)激光源開(kāi)啟，至穩(wěn)定輸出激光光束1。向某一真空激光處理腔通入氣流，并充氣至大氣壓；機(jī)械手11從片盒10處取一片晶圓片，機(jī)械手11沿環(huán)形軌道12運(yùn)行，將晶圓片送至該充氣的真空激光處理腔處，已經(jīng)充氣完成的真空激光處理腔2對(duì)著環(huán)形軌道12的門(mén)打開(kāi)，機(jī)械手11將晶圓片送入該腔，此時(shí)該腔內(nèi)的頂桿6片托4機(jī)構(gòu)升起，接過(guò)晶圓片； 機(jī)械手手臂縮回，該腔的門(mén)關(guān)閉，并開(kāi)始抽真空；(2)達(dá)到工藝所需的真空度之后，頂桿6繼續(xù)向上頂起，使得晶圓片進(jìn)入真空腔上部接近于透明窗8的位置，準(zhǔn)備進(jìn)行激光輻照的處理；此時(shí)如果需要對(duì)晶圓片進(jìn)行輔助性的加熱，則采用外部的熱輻射源透過(guò)透明窗8對(duì)晶圓片表面進(jìn)行輻照加熱；在輔助性的輻照加熱階段，真空激光處理腔2內(nèi)部可以是較高真空度，腔室壓力為1毫乇，或通入微量氣體而令真空激光處理腔2內(nèi)部處于較低的真空度，腔室壓力為100 200毫乇，通過(guò)氣流的對(duì)流傳熱達(dá)到比較好的均勻加熱效果；除輔助性加熱之外，在激光處理之前如果還需要進(jìn)行其他的工藝處理(例如，通氫氣對(duì)晶圓片表面做清潔處理等)，也都放在本步驟進(jìn)行；
(3)激光束1開(kāi)始透過(guò)透明窗8，對(duì)晶圓片表面進(jìn)行輻照處理。由于激光束1由外部機(jī)械機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，在晶圓片表面掃描，因此晶圓片的全部表面都能夠被處理到，當(dāng)晶圓片接受激光輻照處理時(shí)，真空激光處理腔2內(nèi)部處于較高真空狀態(tài)的，腔室壓力1毫乇或者更低；當(dāng)針對(duì)的是激光輔助薄膜沉積工藝時(shí)，腔室壓力的設(shè)定則根據(jù)工藝的要求控制，通過(guò)對(duì)真空泵組抽率，保護(hù)性氣體入氣量和工藝氣體入氣量的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)；(4)完成激光輻照之后，頂桿6降下至真空激光處理腔2的下部的冷卻液管路3附近，或再次通入保護(hù)氣體，由于氣體流動(dòng)換熱，提高對(duì)晶圓片進(jìn)行冷卻的速度；(5)晶圓片足夠冷卻后，真空激光處理腔繼續(xù)充氣直至大氣壓，腔門(mén)打開(kāi)，沿環(huán)形軌道運(yùn)行至此處的機(jī)械手取走加工完成的晶圓片，送回片盒；此時(shí)，真空激光處理腔處于空閑狀態(tài)，等待下一片晶圓片被送入進(jìn)行加工處理；(6)位于多個(gè)真空激光處理腔之間激光光束，通過(guò)機(jī)械部件帶動(dòng)，可處于不同的真空激光處理腔的上方，通過(guò)透明窗對(duì)真空激光處理腔內(nèi)的晶圓片進(jìn)行激光輻照處理，而環(huán)形軌道上的機(jī)械手則不停地將晶圓片送入、取出，在各真空激光處理腔之間輪轉(zhuǎn)工作，整個(gè)裝置在充分并行的工作狀態(tài)下，從而提高加工制造的效率。
權(quán)利要求
1.一種高產(chǎn)率的真空激光處理裝置，其特征在于，該裝置由3個(gè)以上的多個(gè)真空激光處理腔構(gòu)成，并在多個(gè)真空的激光處理腔外，配置了環(huán)形軌道和在環(huán)形軌道附近配置一個(gè)以上取送片機(jī)械手及一個(gè)以上片盒；機(jī)械手在環(huán)形軌道上運(yùn)行；激光光束位于多個(gè)真空激光處理腔之間，通過(guò)機(jī)械部件帶動(dòng)，可處于欲處理真空激光處理腔的上方，并且進(jìn)行掃描移動(dòng)，使激光光束在各真空激光處理腔頂面通過(guò)激光透明窗口輪轉(zhuǎn)對(duì)真空激光處理腔內(nèi)的晶圓片進(jìn)行激光輻照處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高產(chǎn)率的真空激光處理裝置，其特征在于，所述真空激光處理腔由金屬材質(zhì)制成半扁平圓柱形結(jié)構(gòu)，頂部開(kāi)設(shè)激光透明窗口 ；在底部或者側(cè)壁位置，設(shè)置 2個(gè)以上的入氣管，形成多路進(jìn)氣口，向真空激光處理腔內(nèi)通入保護(hù)性氣體或者反應(yīng)氣體； 在真空激光處理腔內(nèi)部配置頂桿片托機(jī)構(gòu)，用于承載晶圓片，在頂桿機(jī)構(gòu)進(jìn)入真空激光處理腔腔室處，進(jìn)行動(dòng)密封的處理，使晶圓片在頂桿片托機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，在真空激光處理腔中上下移動(dòng)；在真空激光處理腔底部設(shè)置抽真空口，通過(guò)抽真空口對(duì)真空激光處理腔抽真空， 并在真空激光處理腔腔體下半部分外側(cè)壁，布置環(huán)繞冷卻液管路，提供冷壁式反應(yīng)腔以及提供對(duì)激光輻照處理后的晶圓片較快速冷卻的處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高產(chǎn)率的真空激光處理裝置，其特征在于，所述頂桿片托機(jī)構(gòu)的片托和頂桿用熱導(dǎo)率低的材料制成，同時(shí)相對(duì)于外部帶動(dòng)頂桿升降的機(jī)械機(jī)構(gòu)做隔熱處理，所述隔熱處理包括升降機(jī)械結(jié)構(gòu)采用氣缸形式，通過(guò)進(jìn)氣或出氣的控制，來(lái)控制頂桿的升起和降落，可以隔開(kāi)激光處理腔和周?chē)脑O(shè)備部件熱傳遞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高產(chǎn)率的真空激光處理裝置，其特征在于，所述真空激光處理腔腔室內(nèi)的真空度由真空泵抽率和通入氣體的流量共同控制決定，根據(jù)不同的處理階段， 在腔室內(nèi)的氣壓為100 200毫乇量級(jí)，或者更高一些；對(duì)晶圓片進(jìn)行激光輻照處理的階段，腔室內(nèi)為高真空，壓力值為1毫乇量級(jí)，或者更低一些。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高產(chǎn)率的真空激光處理裝置，其特征在于，所述片盒附近配置對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，晶圓片經(jīng)過(guò)對(duì)準(zhǔn)后，再由機(jī)械手?jǐn)y帶并送入真空激光處理腔腔室內(nèi)，由于執(zhí)行了對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)激光光束對(duì)晶圓片表面掃描輻照時(shí)，掃描線可嚴(yán)格與晶圓片上芯片間的劃片道平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高產(chǎn)率的真空激光處理裝置，其特征在于，所述多個(gè)真空激光處理腔為3個(gè)以上。
7.一種高產(chǎn)率的真空激光處理裝置的激光處理方法，所述真空激光處理裝置由多個(gè)真空激光處理腔構(gòu)成，并在多個(gè)真空的激光處理腔外，配置了環(huán)形軌道和取送片機(jī)械手，機(jī)械手在環(huán)形軌道上運(yùn)行，激光光束在各真空激光處理腔頂面通過(guò)激光透明窗口輪轉(zhuǎn)對(duì)真空激光處理腔內(nèi)的晶圓片進(jìn)行激光輻照處理；其特征在于，具體步驟如下(1)向某一真空激光處理腔通入氣流，并充氣至大氣壓；機(jī)械手(11)從片盒(10處取一片晶圓片，機(jī)械手(11)沿環(huán)形軌道(1 運(yùn)行，將晶圓片送至該充氣的真空激光處理腔處，已經(jīng)充氣完成的真空激光處理腔( 對(duì)著環(huán)形軌道(1 的門(mén)打開(kāi)，機(jī)械手(11)將晶圓片送入該腔，此時(shí)該腔內(nèi)的頂桿片托機(jī)構(gòu)升起，接過(guò)晶圓片；機(jī)械手手臂縮回，該腔的門(mén)關(guān)閉，并開(kāi)始抽真空；(2)達(dá)到工藝所需的真空度之后，頂桿(6)繼續(xù)向上頂起，使得晶圓片進(jìn)入真空腔上部接近于透明窗(8)的位置，準(zhǔn)備進(jìn)行激光輻照的處理；此時(shí)如果需要對(duì)晶圓片進(jìn)行輔助性的加熱，則采用外部的熱輻射源透過(guò)透明窗(8)對(duì)晶圓片表面進(jìn)行輻照加熱；在輔助性的輻照加熱階段，真空激光處理腔O)內(nèi)部可以是較高真空度，腔室壓力為1毫乇，或通入微量氣體而令真空激光處理腔(2)內(nèi)部處于較低的真空度，腔室壓力為100 200毫乇，通過(guò)氣流的對(duì)流傳熱達(dá)到比較好的均勻加熱效果；除輔助性加熱之外，在激光處理之前如果還需要進(jìn)行通氫氣對(duì)晶圓片表面做清潔處理，也都放在本步驟進(jìn)行；(3)激光束1開(kāi)始透過(guò)透明窗(8)，對(duì)晶圓片表面進(jìn)行輻照處理，由于激光束(1)由外部機(jī)械機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，在晶圓片表面掃描，因此晶圓片的全部表面都能夠被處理到，當(dāng)晶圓片接受激光輻照處理時(shí)，真空激光處理腔O)內(nèi)部處于較高真空狀態(tài)的，腔室壓力1毫乇或者更低；當(dāng)針對(duì)的是激光輔助薄膜沉積工藝時(shí)，腔室壓力的設(shè)定則根據(jù)工藝的要求控制，通過(guò)對(duì)真空泵組抽率，保護(hù)性氣體入氣量和工藝氣體入氣量的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)；(4)完成激光輻照之后，頂桿(6)降下至真空激光處理腔O的下部的冷卻液管路(3) 附近，或再次通入保護(hù)氣體，由于氣體流動(dòng)換熱，提高對(duì)晶圓片進(jìn)行冷卻的速度；(5)晶圓片足夠冷卻后，真空激光處理腔繼續(xù)充氣直至大氣壓，腔門(mén)打開(kāi)，沿環(huán)形軌道運(yùn)行至此處的機(jī)械手取走加工完成的晶圓片，送回片盒；此時(shí)，真空激光處理腔處于空閑狀態(tài)，等待下一片晶圓片被送入進(jìn)行加工處理；(6)位于多個(gè)真空激光處理腔之間激光光束，通過(guò)機(jī)械部件帶動(dòng)，可處于不同的真空激光處理腔的上方，通過(guò)透明窗對(duì)真空激光處理腔內(nèi)的晶圓片進(jìn)行激光輻照處理，而環(huán)形軌道上的機(jī)械手則不停地將晶圓片送入、取出，在各真空激光處理腔之間輪轉(zhuǎn)工作，整個(gè)裝置在充分并行的工作狀態(tài)下，從而提高加工制造的效率。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了屬于半導(dǎo)體制造設(shè)備和技術(shù)范圍的一種高產(chǎn)率的真空激光處理裝置及處理方法。所述裝置由多個(gè)真空激光處理腔構(gòu)成。并在多個(gè)真空的激光處理腔外，配置了環(huán)形軌道和取送片機(jī)械手，機(jī)械手在環(huán)形軌道上運(yùn)行；激光光束位于多個(gè)真空激光處理腔之間，通過(guò)機(jī)械部件帶動(dòng)，可處于欲處理真空激光處理腔的上方，并且進(jìn)行掃描移動(dòng)，使激光光束在各真空激光處理腔頂面通過(guò)激光透明窗口輪轉(zhuǎn)對(duì)真空激光處理腔內(nèi)的晶圓片進(jìn)行激光輻照處理，極大地提高了激光光束的利用效率；并且環(huán)形軌道上的機(jī)械手與其配合，不停地將晶圓片送入、取出，在各真空激光處理腔之間輪轉(zhuǎn)工作，使整個(gè)裝置處在充分并行的工作狀態(tài)下，從而提高真空激光處理裝置加工效率。
文檔編號(hào)H01L21/00GK102169815SQ20111005622
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者嚴(yán)利人, 劉志弘, 劉朋, 周衛(wèi), 竇維治 申請(qǐng)人:清華大學(xué)