CN109887876A - 真空吸盘、基底吸附方法、激光退火装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空吸盘、基底吸附方法、激光退火装置和方法，该真空吸盘包括：吸盘主体、吸盘真空吸附部分以及微孔/凸点区域；其中，所述微孔/凸点区域设置在吸盘主体的中心，且与所述吸盘主体无缝连接，所述微孔/凸点区域处分布有若干微孔/凸点；所述真空吸附部分与所述吸盘主体连接形成一个用于吸附基底的真空腔，所述微孔/凸点的直径大小为1～100个基底热扩散长度。本发明通过在真空吸盘上设置微孔/凸点区域，增加与基底之间的接触面积，可以改善激光退火装置的耐温阈值；本发明通过对真空吸盘上的微孔的尺寸进行限定，将其直径大小控制在1～100个基底热扩散长度，从而可以保证激光退火时的均匀性，且本发明对薄片基底尤其有效。

Description

真空吸盘、基底吸附方法、激光退火装置和方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种真空吸盘、基底吸附方法、激光退火装置和方法。

背景技术

在半导体制作过程中，为了调节硅片表面局部区域的导电性能，广泛采用离子注入技术，对硅片表面的特定区域进行杂质掺杂。离子注入之后，由于所掺杂杂质原子处于硅晶格中缺陷的状态，一般需要进行退火的处理，一方面消除掺杂对于半导体材料晶格造成的损伤，另一方面能够有效地激活掺杂杂质。

目前普遍采用激光退火进行离子激活。一般激光退火装置主要包括：激光源、光路部分、光路监测部分和运动部分、工件台、传输系统。目前吸盘大多采用环形结构，采用顶出交接方式。

如图1所述，传统的吸盘1表面，设有第一预留孔101、边缘凸起环102、若干个环形凸起组103和径向通孔104，且在径向通孔104上相邻的两个环形凸起组103之间设置有密封隔片105。由于上述部件的设置，导致吸盘1表面存在各种槽和孔，这些槽和孔势必会造成硅片退火均匀性问题。

发明内容

本发明提供一种真空吸盘、基底吸附方法、激光退火装置和方法，以解决现有技术中硅片退火均匀性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种真空吸盘，包括：吸盘主体、吸盘真空吸附部分以及微孔/凸点区域；其中，所述微孔/凸点区域设置在吸盘主体的中心，且与所述吸盘主体无缝连接，所述微孔/凸点区域处分布有若干微孔/凸点；所述真空吸附部分与所述吸盘主体连接形成一个用于吸附基底的真空腔，所述微孔/凸点的直径大小为1～100个基底热扩散长度。

作为优选，所述热扩散长度为：τ为对基底的退火时间，D为基底的热扩散率。

作为优选，所述热扩散率D为：D＝κ/ρC，其中，κ为基底的热导率，C为基底的比热容，ρ为基底的密度。

作为优选，所述微孔与微孔之间的孔距为1～100个热扩散长度。

作为优选，所述凸点与凸点之间的间距为1～100个热扩散长度。

本发明还提供一种激光退火装置，包括所述的真空吸盘。

作为优选，所述激光退火装置还包括工件台和伯努利传输手臂，所述真空吸盘放置于所述工件台上，所述伯努利传输手臂与工件台配合对基底进行交接。

作为优选，所述激光退火装置还包括：激光器、光调节单元和聚焦单元，激光器发出激光束经光调节单元调节后，由聚焦单元投射到所述工件台表面的基底上。

作为优选，所述光调节单元包括扩束匀光器件和折弯透镜，所述扩束匀光器件对激光束进行扩束和匀光处理，折弯透镜将匀光后的激光束投射到聚焦单元。

本发明还提供一种激光退火方法，包括：基底上料至真空吸盘表面；真空吸盘开启，吸附基底；激光开启，对基底进行退火处理；基底下料。

作为优选，所述基底为硅片时，退火时间为0.8～1.2μs。

本发明还提供一种基底吸附方法，包括：提供所述的真空吸盘；将基底放置于所述真空吸盘表面；真空吸盘开启，吸附基底。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过在真空吸盘上设置微孔区域或凸点区域，增加与基底之间的接触面积，可以改善激光退火装置的耐温阈值；

2、本发明通过对真空吸盘上的微孔的尺寸进行限定，将其直径大小控制在1～100个基底热扩散长度，从而可以保证激光退火时，整个基底的温度均匀，从而能够保证退火比较均匀，且本发明对薄片基底尤其有效。

3、本发明的结构简单，操作方便，便于实现。

附图说明

图1为传统吸盘结构示意图；

图2为本发明实施例1中激光退火装置的结构示意图；

图3为本发明实施例1中真空吸盘的结构示意图；

图4为本发明实施例1中微孔区域的结构示意图；

图5为本发明实施例1中微孔大小与温度均匀性仿真示意图；

图6为本发明实施例2中凸起区域的结构示意图。

图1中所示：101-第一预留孔、102-边缘凸起环、103-环形凸起组、104-径向通孔、105-密封隔片；

图中所示：10-激光器、20-扩束匀光器件、30-折弯透镜、40-聚焦单元、50-真空吸盘、510-吸盘主体、520-真空吸附部分、530-微孔区域、531-微孔、540-凸起区域、541-凸起；60-工件台、70-伯努利传输手臂。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图2所示，本发明的激光退火装置包括：激光器10、扩束匀光器件20、折弯透镜30、聚焦单元40、真空吸盘50和工件台60。其中，激光器10提供退火用的激光束，激光束由扩束匀光器件20进行扩束和匀光处理，由折弯透镜30投射到所述聚焦单元40，并由聚焦单元40投射到基底上，所述基底放置在真空吸盘50上，由所述真空吸盘50吸附，所述真空吸盘50设置于所述工件台60上。

进一步的，所述激光退火装置还包括：伯努利传输手臂70，设有伯努利吸盘，所述伯努利传输手臂70用于移动基底，并可以直接与工件台60配合对基底进行交接，无需在工件台60上设置顶出装置。

请参照图3和图4，所述真空吸盘50包括：吸盘主体510、吸盘真空吸附部分520以及微孔区域530。其中，所述微孔区域530设置在吸盘主体510的中心，且与所述吸盘主体510无缝连接，所述微孔区域530处分布有若干微孔531；所述真空吸附部分520与所述吸盘主体510连接形成一个用于吸附基底的真空腔。所述微孔531为真空吸附提供通路开口。

进一步的，所述微孔531的直径大小可以根据实际工艺流程进行设置，具体的可以设置为1～100个热扩散长度，即可以是1个、5个、10个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个、100个等热扩散长度，所述微孔531大小与接触面积大小对等。进一步的，所述微孔531与微孔531之间的孔距同样为1～100个热扩散长度，即所述微孔531与微孔531之间的孔距可以是1个、5个、10个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个、100个等热扩散长度。所述热扩散长度为基底的热扩散长度，位于热扩散长度距离内的材料温度是均匀一致的。

具体地：τ为对基底的退火时间，由于本发明采用激光退火，故τ为激光的脉冲作用时间，即脉宽；D为基底的热扩散率：D＝κ/ρC，κ为基底的热导率，C为基底的比热容，ρ为基底的密度。

以基底为硅片，退火时间为1μs为例，则基底的热扩散长度为14um，考虑真空吸盘50的实际可加工性，可以优选孔径为30～50um左右的微孔，如此，可以通过热扩散保证整个硅片的温度均匀，从而能够保证退火比较均匀。

进一步的，微孔531大小与接触面积大小对等，从图5中可以看出，100个热扩散长度大小下，对基底进行退火，可以将退火的温度差异控制在18℃左右，对应温度均匀性大约为1％左右，能够满足实际退火需求。

此外，采用所述真空吸盘50后，基底与真空吸盘50的接触面积可达50％以上，相比于传统吸盘的30％，进一步提高了吸盘的接触面积，从而改善基底表面温度，提高器件的能量阈值。

继续参照图1至图4，本发明还提供一种激光退火方法，具体包括：

首先，伯努利传输手臂70取基底，并将基底上料至工件台60上真空吸盘50的表面；

真空吸盘50开启，吸附基底；

开启激光器10，激光器10发出激光束，激光束由扩束匀光器件20进行扩束和匀光处理，由折弯透镜30投射到所述聚焦单元40，并由聚焦单元40投射到基底上，对基底进行退火处理；

退火完成后，伯努利传输手臂70直接从所述真空吸盘50上取走基底，并放置下一片基底，重复退火动作。

进一步的，所述基底为硅片时，退火时间为0.8～1.2μs。

实施例2

本实施例与实施例1的区别点在于，采用凸起区域540代替实施例1中的微孔区域530，所述凸起区域540上设有若干凸点541。所述凸点541的直径大小为1～100个热扩散长度，即凸点541的直径可以是1个、5个、10个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个、100个热扩散长度；且所述凸点541与凸点541之间的孔距同样为1～100个热扩散长度，凸点的间距可以是1个、5个、10个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个、100个热扩散长度。所述凸点541为基底提供多点支撑。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种真空吸盘，其特征在于，包括：吸盘主体、吸盘真空吸附部分以及微孔区域或凸点区域；其中，所述微孔区域或凸点区域设置在吸盘主体的中心，且与所述吸盘主体连接，所述微孔区域处分布有若干微孔，所述凸点区域处分布有若干凸点；所述真空吸附部分与所述吸盘主体连接形成一个用于吸附基底的真空腔，所述微孔区域或所述凸点的直径大小为1～100个基底热扩散长度。

2.如权利要求1所述的真空吸盘，其特征在于，所述热扩散长度为：其中，τ为对基底的退火时间，D为基底的热扩散率。

3.如权利要求1所述的真空吸盘，其特征在于，所述微孔与微孔或凸点与凸点之间的孔距为1～100个热扩散长度。

4.一种基底吸附方法，其特征在于，包括：使用如权利要求1～3任意一项所述的真空吸盘；

步骤1：将基底放置于所述真空吸盘表面；

步骤2：所述真空吸盘通入真空，吸附所述基底。

5.一种激光退火装置，其特征在于，所述激光退火装置包括：激光器、光调节单元和聚焦单元，所述激光退火装置还包括如权利要求1～3任意一项所述的真空吸盘。

6.如权利要求5所述的激光退火装置，其特征在于，所述激光退火装置还包括工件台和传输手臂，所述真空吸盘设置于所述工件台上，所述传输手臂与工件台配合对基底进行交接。

7.如权利要求5所述的激光退火装置，其特征在于，所述传输手臂为伯努利传输手臂。

8.如权利要求5所述的激光退火装置，其特征在于，所述光调节单元包括扩束匀光器件和折弯透镜，所述扩束匀光器件对激光束进行扩束和匀光处理，折弯透镜将匀光后的激光束投射到聚焦单元。

9.一种激光退火方法，采用如权利要求5-8任一所述的激光退火装置，其特征在于，包括：

S1：传输基底至所述真空吸盘表面；

S2：所述真空吸盘吸附基底；

S3：对所述基底进行退火处理；

S4：所述真空吸盘减小对所述基底的吸附；

S5：将所述基底自所述真空吸盘取下。

10.如权利要求9所述的激光退火方法，其特征在于，所述基底为硅片时，退火处理时间为0.8～1.2μs。