先进退火工艺中减少颗粒的设备和方法技术

本发明专利技术的实施方式大体涉及使用薄膜除去孔构件的污染物的热处理半导体基板的设备和方法。孔构件设置在能量源和待处理的基板之间。薄膜可为对选定形式的能量(诸如来自在一段所需时间内在一个或更多个适当波长下发出辐射的激光的电磁能脉冲)实质上透明的薄的膜。在一个实施方式中，薄膜安装在离孔构件预定距离处并覆盖在孔构件上形成的图案开口(即孔)，使得可能落在孔构件上的任何颗粒污染物将会落在薄膜上。薄膜保持颗粒污染物在最终能量场的焦点外，从而防止颗粒污染物在处理的基板上成像。

【技术实现步骤摘要】
先进退火工艺中减少颗粒的设备和方法本申请是申请日为2013年3月22日申请的申请号为201380012265.7，并且专利技术名称为“先进退火工艺中减少颗粒的设备和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
在此叙述的实施方式涉及热处理的设备和方法。更具体地，在此叙述的方法涉及使用薄膜(pellicle)以减少孔(aperture)构件污染物的激光热处理半导体基板。
技术介绍
热处理在半导体工业中经常实施。半导体基板在许多转换(transformation)情况下经受热处理，这些转换包括栅源极、漏极和沟道结构的掺杂、活化和退火，硅化、结晶化、氧化和类似者。在过去几年中，热处理技术已由简单的炉烘烤进展到各种形式的日益快速的热处理，诸如RTP、尖峰(spike)退火和激光退火。传统的激光退火工艺使用激光发射器，所述激光发射器可为具有光学器件(optic)的半导体或固态激光器，所述光学器件可将激光束聚焦、散焦或以各种方式成像为所需形状。一般方法为将所述激光束成像为线形或薄矩形图像。激光束被配置成穿过孔构件并遍及基板扫描(或基板移动至激光束下面)以一次处理基板的一个场直到处理所述基板的整个表面。孔构件通常为有预定特征的几何图案的玻璃板，所述特征几何图案阻挡激光束穿过所述孔构件。激光束在基板上成像且只处理与孔构件的未阻挡区域对应的区域。这种方法的问题在于，孔构件对在工艺期间可能落在孔构件上的颗粒污染物非常敏感，造成颗粒在基板上成像。一些激光束可被这些颗粒污染物反射而未传送至基板。因此，需要改良的设备和方法，用于以高图像精密度热处理半导体基板而不受在工艺期间可能落在孔构件上的不想要的颗粒影响。
技术实现思路
本专利技术的实施方式大体涉及使用薄膜以除去孔构件的污染物的激光热处理半导体基板。孔构件被设置在能量源(诸如多个激光)与待处理的基板之间。薄膜可为对选定形式的能量(诸如具有选定波长的光或激光辐射)实质上透明的材料薄片或膜。在各种实施方式中，薄膜安装在离孔构件预定距离处并覆盖在孔构件上形成的图案开口(即孔)，使得可能落在孔构件上的任何颗粒污染物将落在薄膜上。薄膜保持颗粒污染物在最终能量场的焦点外，从而防止颗粒污染物在处理的基板上成像。在一个实施方式中，提供一种处理基板的方法。所述方法一般包括提供涂布能量阻挡层的透明板，其中所述透明板具有设置在离所述透明板前侧预定距离处的透明片(transparentsheet)，将所述基板表面暴露于电磁能的多个脉冲，所述电磁能的多个脉冲穿过所述透明板和透明片。所述透明片被配置成完全覆盖图案开口并防止颗粒污染物在所述基板表面上成像。在另一实施方式中，提供一种处理基板的系统。所述系统一般包括可操作以产生电磁能脉冲的电磁能量源，调整电磁能脉冲的空间能量分布的均匀器(homogenizer)，具有设置在离孔构件前侧预定距离处的透明片的孔构件，其中所述孔构件涂布有能量阻挡层，所述能量阻挡层具有图案开口以便让电磁能脉冲穿过，以及接收并在所述基板表面的所需区域投射均匀量的电磁能的成像模块。附图说明可参照实施方式(一些实施方式描绘于附图中)来详细理解本专利技术的上述特征以及上面简要概述的有关本专利技术更特定的描述。然而，应注意附图只描绘本专利技术的典型实施方式，因此不应将这些附图视为限制本专利技术的范围，因为本专利技术可允许其他等效的实施方式。图1描绘可用于实施本专利技术的一个本专利技术的实施方式的等角视图。图2描绘用于激光处理基板的系统200的概念图。图3A-3C描绘各种实例，在实例中调整由能量源输送至退火区的能量脉冲的各种特性成为时间的函数，以达到改良的热对比和退火处理结果。图4A描绘根据本专利技术的一个实施方式的孔构件的示意性侧视图。图4B描绘根据本专利技术的另一个实施方式的孔构件的示意性侧视图。图5为描绘根据本专利技术的一个实施方式的激光处理基板的工艺流程图。具体实施方式图1描绘可用于实施本专利技术的一个本专利技术的实施方式的等角视图。使能量源20适合将一定量的能量投射在基板10的限定区(definedregion)或退火区12，以便优先退火在退火区12内的某些所需的区。在图1所示的实施方式中，只有所述基板的一个或更多个限定区(诸如退火区12)在任何给定时间被暴露于来自能量源20的辐射。在本专利技术的一个方面中，基板10的单一区域被依次暴露于所需量的从能量源20输送的能量，以使基板的所需区优先退火。在一个实例中，通过相对于电磁辐射源的输出移动基板(例如，传统的X-Y工作台(stage)，精密工作台)和/或相对于基板移动辐射源的输出，使基板表面的区域一个接一个被暴露。通常，一个或更多个传统的电致动器17(例如，线性电动机、导螺杆(leadscrew)和伺服电动机(servomotor))用于控制基板10的移动和位置，所述电致动器17可为分离的精密工作台(未示出)的一部分。在另一实例中，基板10的完整表面皆同时依次暴露(例如，所有退火区12依次暴露)。在图1所示的实施方式中，对退火区12和输送至其上的辐射的大小进行调整以与芯片(die)13(例如，图1中所示的40个“芯片”)或在基板表面上形成的半导体装置(例如，存储芯片)的大小匹配。在一个实例中，退火区12的边界对准(aligned)且被调整大小以符合在界定每一芯片13的边界的“切口(kerf)”线或“划(scribe)”线10A之内。在进行退火工艺之前，使用通常在基板表面可见的对准记号及其他传统技术将基板与能量源20的输出对准，使得退火区12可适当地与芯片13对准。依次放置退火区12，使得它们只在芯片13之间自然存在的未使用的空间/边界(诸如划线或切口线)中重叠，减少在基板上形成这些装置的区域内重叠能量的需要，从而减少在重叠退火区之间处理结果的变化。因此，因为在依次放置的退火区12之间的输送能量的任何重叠可被减至最小，可将为了处理基板的临界区(criticalregion)而对于由能量源20输送的能量暴露的变化量所导致的工艺变化量减至最小。在一个实例中，每一依次放置的退火区12为大小为约22mm乘约33mm(例如，面积为726平方毫米(mm2))的矩形区。每一在所述基板表面形成的依次放置的退火区12的面积可在约4mm2(例如，2mm×2mm)和约1000mm2(例如，25mm×40mm)之间。预期退火区12的大小可依据处理计划的需要而调整。通常使能量源20适合输送电磁能至基板表面优先退火的某些所需区。电磁能的典型来源包括但不限于光学辐射源(例如，激光或闪光灯)、电子束源、离子束源和/或微波能量源。基板10可暴露于来自激光的多个能量脉冲，所述激光可发出在一个或更多个适当波长下的辐射达所需时间。来自能量源20的多个能量脉冲被调整以使得输送遍及退火区12的能量的量和/或所述脉冲期间输送能量的量最佳化，以免熔化或接近熔化这些区或已沉积在基板表面上的特定层。以这种方式，每一脉冲完成一个微退火循环，所述循环导致例如靠近无序退火区底部的有序晶体的一些晶格平面的外延生长。或者，多个能量脉冲可被配置成熔化这些区或沉积在所述基板表面上的特定层。可调整能量源20的波长，使得很大一部分辐射被设置在基板10上的层吸收。对于在含硅层上进行的退火工艺，辐射的波长可小于例如约800nm，且可在深紫外线(UV)、红外线(IR)或其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理基板的系统，所述系统包括：电磁能量源；孔构件，所述孔构件设置在所述电磁能量源下方，所述孔构件具有设置在离所述孔构件的第一侧预定距离处的第一透明片，其中所述孔构件具有形成于所述第一侧上的图案化的能量阻挡层；设置在所述孔构件下方的成像模块；和设置在所述成像模块下方的基板支撑件。

【技术特征摘要】
2012.04.18 US 61/635,1361.一种处理基板的系统，所述系统包括：电磁能量源；孔构件，所述孔构件设置在所述电磁能量源下方，所述孔构件具有设置在离所述孔构件的第一侧预定距离处的第一透明片，其中所述孔构件具有形成于所述第一侧上的图案化的能量阻挡层；设置在所述孔构件下方的成像模块；和设置在所述成像模块下方的基板支撑件。2.如权利要求1所述的系统，其中所述能量阻挡层对在约200nm和约2000nm之间的预选范围的波长为不透明或反射的。3.如权利要求1所述的系统，其中所述第一透明片被框架所支撑，所述框架安装在所述孔构件的所述第一侧上，且所述预定距离在约2mm和约20mm之间。4.如权利要求1所述的系统，其中所述电磁能量源是可操作的以产生电磁能脉冲，并且电磁能的每一脉冲具有小于熔化或接近熔化沉积在设置于所述基板支撑件上的基板表面上的层的一部分所需的能量。5.如权利要求4所述的系统，其中每一脉冲具有约100mJ/cm2和约10J/cm2的相同能量，并且每一脉冲以约1纳秒和约100纳秒之间的持续时间被输送。6.如权利要求1所述的系统，进一步包括：设置在离所述孔构件的第二侧预定距离处的第二透明片，其中所述第二透明片被第二框架所支撑，所述第二框架安装在所述孔构件的所述第二侧上。7.一种处理基板的系统，所述系统包括：电磁能量源，所述电磁能量源是可操作的以产生电磁能脉冲；和透明板，所述透明板设置在所述电磁能量源下方，所述透明板耦接至第一透明片，所述第一透明片设置在离所述透明板的第一表面一定距离处且与所述透明板平行，其中所述透明板...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿米科姆·萨德，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US