CN103117211A - 一种改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法。采用激光退火装置对晶圆进行激光退火扫描，激光退火扫描包括初次扫描和二次扫描，其中初次扫描工艺中晶圆凹口的开口端朝向一个方向，并且保持不变，在二次扫描时晶圆凹口的开口端方向相对于初次扫描中的晶圆凹口方向朝向另一个方向，并且在二次扫描工艺中晶圆的凹口方向也保持不变。通过本发明方法进行退火后，能够克服在单一晶圆内部电阻的均匀性较差的问题，能够有效改进激光在晶圆表面的均匀性，最终改善退火后电阻的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体退火工艺，尤其涉及一种激光退火工艺流程。
背景技术
随着芯片特征尺寸进入45纳米以下，对结深的要求也越来越浅，传统上用来在离子注入后激活源/漏极掺杂元素的尖峰退火（Spike Anneal）工艺已不再适用，因为秒（Second）级的退火时间所造成的掺杂元素的扩散已经足以影响器件的性能。
掺杂元素的扩散程度和退火时间成正比，所以控制退火时间就显得尤为重要。因此，可以在微秒（Micron Second）级时间内，就能将晶圆表面加热至目标温度的激光退火工艺，现在已经广泛应用于45纳米以下的源/漏激活（Source/Drain Activation）。
目前，在进行激光扫描时，普遍采用的是叠加弧形扫描（Arc Scan）而非直线扫描。如图1所示，首先确定晶圆的位置，以晶圆凹口方向朝向正下方为基准，从晶圆的左侧边缘的特定位置进入开始扫描，该特定位置与晶圆中心的连线和竖直方向呈θ角，之后沿着箭头所示的路径开始扫描，当从晶圆右侧的边缘对应位置退出时，此时便完成第一次扫描过程，在该次扫描过程中扫描过的晶圆区域形状为一个沿箭头方向的扫描带。第二次的扫描过程与第一次类似，第二次扫描的起始位置位于第一次扫描的终止位置下方半个扫描带的宽度，在该开始位置进入扫描，扫描沿着箭头所指的路径进行，在左侧边缘与开始位置相对应的位置退出，完成第二次扫描。由于在第二次扫描中扫描的起始位置是第一次扫描的结束位置正下方半个扫描带宽度的位置，并且第一次和第二次扫描的路径除方向相反外其余均相同，因此，在第一次扫描和第二次扫描的过程中会有半个扫描带宽度的区域被重复扫描。后续的扫描均按照第一次扫描和第二次扫描的模式进行，直至完成整个晶圆的扫描。在整个激光扫描的过程中，由于每一次的扫描和之前的扫描区域都有半个扫描带宽度的重叠，因此，在晶圆上被扫描过的区域中除了第一扫描的上半个的扫描带区域和最后一次扫描中的下半个扫描带区域外，其余的扫描区域都被扫描到两次。通过该方法进行激光扫描虽然改善了晶圆压应力（Stress）过大和晶圆翘曲（Warpage）的问题，但由于扫描的特有图形（Pattern）带来了另外一个问题，也即在单一晶圆内部（WIW），电阻均匀性比较差。
中国专利（申请号：CN1134831C）又公开了一种激光退火方法，该方法采用具有简正分布型或类似的光束分布的线性脉冲激光束光照硅膜，使非晶形膜结晶中，线性脉冲激光束以一种叠加方式作用，可以取得类似于采用激光照射功率以及阶跃方式多次扫描中逐步增加然后下降的方法所取得的效果。该方法仍然不能有效克服电阻均匀性差的问题。
中国专利（申请号：CN102077322B）公开了一种激光退火装置，该装置能够减少惰性气体的温度的波动引起的激光的折射现象导致的激光的照射不均匀。激光退火装置具备：气体供给装置，至少对被处理体中的激光照射区域供给惰性气体；以及气体温度调整装置，调整惰性气体的温度。气体温度调整装置对被供给到激光照射区域的惰性气体的温度进行调整，使得惰性气体的温度与惰性气体供给区域的外侧的包围激光的光路的空间的气氛温度的温差变小。该方法虽然能够改善现有的激光退火中的激光的照射不均的问题，但是其装置结构相对复杂，在实际生产过程中难以得到有效利用。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：
一种改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，包括：
采用激光退火装置对所述晶圆依次进行初次扫描工艺和二次扫描工艺；
在对所述晶圆进行初次扫描工艺过程中，所述晶圆的凹口的开口端朝向不变；
对所述晶圆进行初次扫描工艺后，将所述晶圆旋转一定角度后，继续对所述晶圆进行二次扫描工艺。
所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，所述晶圆旋转是绕所述晶圆的中心在同一平面内旋转。
所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，所述初次扫描工艺包括多次第一局部扫描步骤；
进行所述第一局部扫描步骤时，所述激光退火装置扫描所述晶圆的轨迹是从所述晶圆左侧边缘进入，并从所述晶圆的右侧边缘对应位置退出，且所述轨迹的形状是向上凸起的弧形；
完成所述初次扫描工艺后，所述晶圆表面上的任意一部分均被所述激光退火工艺装置扫描一次。
所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，所述扫描装置进入扫描的位置点与所述晶圆中心点所构成的连线与竖直方向呈θ角；
所述θ角的范围为45°~60°。
所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，
在所述多次第一局部扫描中，每一次的所述第一局部扫描步骤的扫描轨迹与上一次的所述第一局部扫描步骤的扫描轨迹之间相隔一个固定的距离。
所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，所述二次扫描工艺包括多次第二局部扫描步骤；
进行所述第二局部扫描步骤时，所述激光退火装置扫描所述晶圆的轨迹是从所述晶圆左侧边缘进入，并从所述晶圆的右侧边缘对应位置对退出，且所述激光退火装置扫描所述晶圆的轨迹是向上凸起的弧形；
完成所述二次扫描工艺后，所述晶圆表面上的任意一部分均被所述激光退火工艺装置扫描两次。
所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，
在所述多次第二局部扫描中，每一次的所述第二局部扫描步骤的扫描轨迹与上一次的所述第二局部扫描步骤的扫描轨迹之间相隔一个固定的距离。
所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，所述激光退火装置包括激光发射器，所述激光发射器发射激光束对所述晶圆进行所述初次扫描工艺和所述二次扫描工艺；
所述固定的距离为一个所述激光束长度。
所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，在所述初次扫描工艺中所述晶圆的凹口的开口端方向朝向正下方。
所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其中，在所述二次扫描工艺中所述晶圆的凹口的开口端方向朝向水平向右。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明对传统的激光退火工艺制程进行了调整，将原本叠加弧形扫描变为不叠加的弧形扫描，并且对于晶圆的整体进行两次扫描，前一次扫描与后一次扫描之间晶圆经过旋转后，晶圆的凹口朝向发生变化。通过该方法进行退火后，能够克服在单一晶圆内部电阻的均匀性较差的问题。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1是现有技术叠加弧形扫描的扫描方式示意图；
图2A是本发明实施例中改进的激光退火扫描中的初次扫描示意图；
图2B是本发明实施例中改进的激光退火扫描中的二次扫描示意图。
具体实施方式
本发明是一种改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，本发明方法的具体实施方式如下：
本发明的激光退火工艺中的激光扫描工艺共分为两次，包括初次扫描工艺和二次扫描工艺。在初次扫描工艺中晶圆以凹口的开口端（notch）朝向正下方的位置放置，而在二次扫描过程中，被扫描晶圆以凹口的开口端水平向右的朝向放置。其中，初次扫描工艺中由多个第一局部扫描步骤构成；二次扫描工艺中由多个第二局部扫描步骤构成。
初次扫描的具体步骤为：
如图2A所示，将晶圆以凹口的开口端朝向正下方方向放置，第一次的第一局部扫描步骤以θ角从晶圆的左侧边缘A处进入，到右侧边缘对应的位置A’处退出，其中，上述的θ角是指晶圆进入扫描的左侧边缘位置A与晶圆中心O所构成的连线和竖直方向之间的夹角，该θ角的取值范围是45度至60度之间，如45度、60度、50度等，优选的可设置为53度。在该局部扫描中，激光扫描沿着如图2A中箭头方向所示的路径进行扫描，该路径呈向上凸起的弧形路径，路径的弧度与晶圆的上方边缘的弧度相同。其中扫描的开始位置与结束位置处于同一水平线上。如图2A所示，由于激光发射器发射出的激光束1具有一定的长度，因此在局部扫描中，晶圆被扫描的区域是具有一定宽度的带状区域，该宽度与激光束的长度一致。
在第一次的第一局部扫描步骤完成之后，此时，激光发射器1位于晶圆的右侧边缘的A’处，第二次的第一局部扫描步骤的进入位置为晶圆右侧边缘的B’处，B’与A’在竖直方向上相差一个激光束1的距离d，且位于A’的下方，第二次的第一局部扫描步骤的路径如图2A中上方第二个箭头所示，该局部扫描的路径与第一次的第一局部扫描步骤的路径在竖直方向上相距d的距离。第二次的第一局部扫描步骤的退出位置为位于晶圆左侧边缘的B点处，B点与B’点处于同一水平线上，且B点和B’点关于晶圆的中线对称，此处提到的晶圆中线是指通过晶圆中心的竖直方向上的直线。第三次的第一局部扫描步骤的进入位置是晶圆左侧边缘的C点处，C点与B点同样在竖直方向上相距一个激光束1的距离d，且C点位于B点的下方，按图2A中上方第三个箭头所示的路径进行扫描，第二次的第一局部扫描步骤中的路径与第三次的第一局部扫描步骤中的路径在竖直方向上相距d的距离，第三次的第一局部扫描的退出位置为晶圆右侧边缘的C’点处，C’点与C点位于同一水平线上，且关于晶圆的中线对称。后续的局部扫描方法和之前的第一局部扫描方法相同，直至最后一次局部扫描将整个晶圆最后所剩的区域扫描完毕。此时，整个初次扫描工艺完成，在晶圆进行激光扫描的表面上所有点都被扫描了一次。
在上述所有的第一局部扫描中，晶圆的凹口始终朝向正下方。
在进行二次扫描工艺前，将初次扫描完毕的晶圆由机械手臂取出，再放到机台内部自带的定向器（orientor/aligner）上，将晶圆的凹口的开口端从正下方位置旋转到水平向右的方向，再放到工作平台上进行二次扫描。
如图2B所示，在二次扫描工艺中的每一个第二局部扫描步骤下，晶圆的凹口方向为水平向右，除此之外，二次扫描工艺中的方式和步骤均与初次扫描相同，此处不再赘述。
综上所述，通过本发明的方法将目前叠加弧形扫描拆分为初次扫描工艺和二次扫描工艺，并在进行初次扫描工艺时将晶圆的凹口的开口端方向设置成朝向正下方，而在二次扫描工艺时将晶圆凹口的开口端的朝向设置成水平向右，同时在初次扫描工艺和二次扫描工艺中的相邻两个局部扫描所扫描的区域不重叠。因此，使用本发明的激光退火方法能够有效改进激光在晶圆表面的均匀性，最终改善退火后电阻的均匀性。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (10)
1.一种改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，包括：
采用激光退火装置对所述晶圆依次进行初次扫描工艺和二次扫描工艺；
在对所述晶圆进行初次扫描工艺过程中，所述晶圆的凹口的开口端朝向不变；
对所述晶圆进行初次扫描工艺后，将所述晶圆旋转一定角度后，继续对所述晶圆进行二次扫描工艺。
2.如权利要求1所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，所述晶圆旋转是绕所述晶圆的中心在同一平面内旋转。
3.如权利要求1所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，所述初次扫描工艺包括多次第一局部扫描步骤；
进行所述第一局部扫描步骤时，所述激光退火装置扫描所述晶圆的轨迹是从所述晶圆左侧边缘进入，并从所述晶圆的右侧边缘对应位置退出，且所述轨迹的形状是向上凸起的弧形；
完成所述初次扫描工艺后，所述晶圆表面上的任意一部分均被所述激光退火工艺装置扫描一次。
4.如权利要求3所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，所述扫描装置进入扫描的位置点与所述晶圆中心点所构成的连线与竖直方向呈θ角；
所述θ角的范围为45°～60°。
5.如权利要求3所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，
在所述多次第一局部扫描中，每一次的所述第一局部扫描步骤的扫描轨迹与上一次的所述第一局部扫描步骤的扫描轨迹之间相隔一个固定的距离。
6.如权利要求1所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，所述二次扫描工艺包括多次第二局部扫描步骤；
进行所述第二局部扫描步骤时，所述激光退火装置扫描所述晶圆的轨迹是从所述晶圆左侧边缘进入，并从所述晶圆的右侧边缘对应位置对退出，且所述激光退火装置扫描所述晶圆的轨迹是向上凸起的弧形；
完成所述二次扫描工艺后，所述晶圆表面上的任意一部分均被所述激光退火工艺装置扫描两次。
7.如权利要求6所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，
在所述多次第二局部扫描中，每一次的所述第二局部扫描步骤的扫描轨迹与上一次的所述第二局部扫描步骤的扫描轨迹之间相隔一个固定的距离。
8.如权利要求5或7所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，所述激光退火装置包括激光发射器，所述激光发射器发射激光束对所述晶圆进行所述初次扫描工艺和所述二次扫描工艺；
所述固定的距离为一个所述激光束长度。
9.如权利要求1所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，在所述初次扫描工艺中所述晶圆的凹口的开口端方向朝向正下方。
10.如权利要求1所述改善激光退火后晶圆表面电阻均匀性的方法，其特征在于，在所述二次扫描工艺中所述晶圆的凹口的开口端方向朝向水平向右。
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