CN115440645A - 制备黑硅的晶圆调平方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制备黑硅的晶圆调平方法，包括：获取晶圆上三个测量点在三维直角坐标系中的坐标；所述三维直角坐标系的其中两个坐标轴水平设置；依据所述三个测量点的三维坐标，计算所述晶圆与三维直角坐标系的至少一条水平坐标轴的夹角；依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的对应的旋转轴旋转，以使所述晶圆与所述至少一条水平坐标轴平行。本发明提供的制备黑硅的晶圆调平方法，能够将硅片调节至至少与其中一个水平坐标轴平行，从而，至少在单条加工路径的加工过程中无需进行随动即可保持相同的能量密度。

Description

制备黑硅的晶圆调平方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种制备黑硅的晶圆调平方法。

背景技术

在对硅材料进行激光加工制备黑硅时，对晶圆水平度有较高要求。晶圆水平度会影响激光光斑辐照到硅材料的能量密度，从而影响其尖锥结构，最后影响所制备黑硅材料的吸收性能。在采用激光对半导体材料进行加工时，通常会采用测高仪对晶圆表面高度予以测量之后，再在加工过程中依据测量的高度控制随动头进行高度方向的移动，以保证在晶圆的每个区域都采用相同的能量密度进行加工。但是，在采用振镜系统驱动光斑移动时，其移动速度极快，难以在加工过程中实现高精度的随动。

发明内容

本发明提供的制备黑硅的晶圆调平方法，能够将硅片调节至至少与其中一个水平坐标轴平行，从而，至少在单条加工路径的加工过程中无需进行随动即可保持相同的能量密度。

本发明提供一种制备黑硅的晶圆调平方法，包括：

获取晶圆上三个测量点在三维直角坐标系中的坐标；所述三维直角坐标系的其中两个坐标轴水平设置；

依据所述三个测量点的三维坐标，计算所述晶圆与三维直角坐标系的至少一条水平坐标轴的夹角；

依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的对应的旋转轴旋转，以使所述晶圆与所述至少一条水平坐标轴平行。

可选地，所述三个测量点为所述晶圆的边缘上的三个测量点。

可选地，获取晶圆上三个测量点的三维坐标包括：

控制激光发生装置的随动头移动，在移动过程中，采用CCD相机对所述晶圆进行拍摄；

当所述CCD相机拍摄的图像中具有晶圆的边缘时，将测高仪的测量位置移动至晶圆的边缘。

可选地，所述三个测量点的连线能构成等边三角形。

可选地，计算所述晶圆与三维直角坐标系的两条水平坐标轴的夹角，并依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的两个旋转轴旋转，以调平晶圆；

在晶圆调平之后，还包括：

将测高仪移动至所述承载平台的两个旋转轴的交点位置；

调整激光发生装置的随动头，以使所述随动头移动到加工高度范围。

可选地，调整激光发生装置的随动头，以使所述随动头移动到加工位置包括：

将随动头移动到加工高度范围的中心位置，以确保晶圆表面出现高度差异时，晶圆表面与随动头的距离仍处于加工高度范围内。

可选地，调整激光发生装置的随动头之后，还包括：

通过振镜驱动激光束在所述晶圆上形成的光斑沿预定的路径移动。

可选地，依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的两个旋转轴的其中一个旋转，以使所述晶圆与其中一个水平的坐标轴平行；

在晶圆与其中一个水平的坐标轴平行之后，还包括：

当前一加工路径加工完成后，将测高仪移动至当前加工路径；其中，前一加工路径和当前加工路径均与平行于晶圆的坐标轴平行；

调整激光发生装置的随动头，以使所述随动头移动到当前加工路径的加工高度范围。

可选地，所述三个测量点中的其中两个点的连线与所述承载平台的其中一个旋转轴平行。

可选地，获取晶圆上三个测量点在三维直角坐标系中的坐标之前，还包括：

将晶圆放置在承载平台上，使所述晶圆的中心与所述承载平台两个旋转轴的交点位置对应。

在本发明提供的技术方案中，通过对晶圆上三个点的测量，能够确定晶圆表面所在平面的方向，通过计算该平面与水平轴的夹角，并将承载平台进行旋转，使得晶圆至少与一个水平的坐标轴平行。通过这种设置方式，单条加工路径将处于同一水平高度，无需在单条的加工路径加工过程中进行随动头的高度调节，有利于提高黑硅的性能提升。

附图说明

图1为本发明一实施例制备黑硅的晶圆调平方法的流程图；

图2为本发明另一实施例制备黑硅的晶圆调平方法的测量点分布图；

图3为本发明另一实施例制备黑硅的晶圆调平方法的高度测量装置示意图；

图4为本发明另一实施例制备黑硅的晶圆调平方法夹角示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种制备黑硅的晶圆调平方法，包括：

步骤100，获取晶圆上三个测量点在三维直角坐标系中的坐标；所述三维直角坐标系的其中两个坐标轴水平设置；

在一些实施例中，通过三个点可以确定一个平面，因此，在本实施方式中，通过三个测量点高度的测量能够确定晶圆上表面所在的平面。由于激光发生装置的随动头在不做高度随动时，通常以水平运动进行激光加工，因此，本实施方式中将三维支脚坐标系中的两个坐标轴水平设置，通过测量即能够测量出晶圆的上表面相对于水平平面之间的相对位置。

步骤200，依据所述三个测量点的三维坐标，计算所述晶圆与三维直角坐标系的至少一条水平坐标轴的夹角；

在一些实施例中，通过三个测量点的三维坐标，利用数学关系，能够计算出平面与直线之间的夹角。即，能够利用三个测量点计算出晶圆与三维直角坐标系中各坐标轴与晶圆之间的夹角。在本实施方式中，由于仅需要保证晶圆与水平方向的约束关系，因此，在本实施方式中，仅计算晶圆与水平坐标轴之间的夹角。在计算过程中，依据调整需求，可以计算与一条水平坐标轴的夹角，也可以计算与两条水平坐标轴的夹角。

步骤300，依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的对应的旋转轴旋转，以使所述晶圆与所述至少一条水平坐标轴平行。

在一些实施例中，由于晶圆是置于承载平台上的，因此，承载平台的旋转即对应着晶圆的旋转。当一条旋转轴旋转时，晶圆与其中一条水平的坐标轴平行，与另一条水平坐标轴可能存在夹角。这种情况下，将加工路径设置为与平行于晶圆的水平坐标轴平行，每加工一条路径即调整一次随动头的高度，确保在单条加工路径中无需高度方向的随动即能够实现相同能量密度的加工。当两条旋转轴旋转时，晶圆将处于水平状态，仅需要在加工开始前调整随动头的高度即可。

在本发明实施例提供的技术方案中，通过对晶圆上三个点的测量，能够确定晶圆表面所在平面的方向，通过计算该平面与水平轴的夹角，并将承载平台进行旋转，使得晶圆至少与一个水平的坐标轴平行。通过这种设置方式，单条加工路径将处于同一水平高度，无需在单条的加工路径加工过程中进行随动头的高度调节，有利于提高黑硅的性能提升。

作为一种可选的实施方式，所述三个测量点为所述晶圆的边缘上的三个测量点。在一些实施例中，三个测量点之间的距离越大，能够计算得到的角度越精准，因此，在本实施方式中，将三个测量点设置在晶圆边缘上。三个测量点的分布情况如图2所示。

作为一种可选的实施方式，获取晶圆上三个测量点的三维坐标包括：

控制激光发生装置的随动头移动，在移动过程中，采用CCD相机对所述晶圆进行拍摄；

在一些实施例中，为了在随动头移动过程中寻找晶圆的边缘，采用CCD相机对晶圆进行同步拍摄。

当所述CCD相机拍摄的图像中具有晶圆的边缘时，将测高仪的测量位置移动至晶圆的边缘。

在一些实施例中，当CCD拍摄的图像中具有晶圆的边缘时，通过计算或者通过CCD相机的实时拍摄，即能够确定测高仪如何位移能够到达晶圆的边缘，因此，本实施方式中，能够将测高仪的测量位置移动至晶圆的边缘。本实施方式中的实现过程采用如图3所示的装置实现。在图3中，1为CCD相机；2为测高仪；3为硅晶圆；4为承载平台；5为旋转台。

作为一种可选的实施方式，所述三个测量点的连线能构成等边三角形。

在一些实施例中，每两个测量点之间的距离越远，测量得到的角度将越精准，因此，本实施方式中采用等边三角形的方式分布三个测量点，以提高角度的计算精度。

作为一种可选的实施方式，计算所述晶圆与三维直角坐标系的两条水平坐标轴的夹角，并依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的两个旋转轴旋转，以调平晶圆；

在晶圆调平之后，还包括：

将测高仪移动至所述承载平台的两个旋转轴的交点位置；

调整激光发生装置的随动头，以使所述随动头移动到加工高度范围。

在本实施方式中，将承载平台的两个旋转轴进行旋转，使晶圆处于水平状态，在调平之后，将测高仪移动到两个旋转轴的交点位置进行加工高度的确定。这是由于两个旋转轴的交点位置是在旋转过程中高度不会发生变化的位置，即使在调平过程中出现微小的角度误差，也不会出现在后续的加工过程中加工高度不适用的情形。晶圆与三维直角坐标系两条水平坐标轴的夹角如图4所示。

作为一种可选的实施方式，调整激光发生装置的随动头，以使所述随动头移动到加工位置包括：

将随动头移动到加工高度范围的中心位置，以确保晶圆表面出现高度差异时，晶圆表面与随动头的距离仍处于加工高度范围内。

在一些实施例中，在晶圆的加工过程中，随动头的加工高度具有一个可用的范围，为了避免由于晶圆表面微小的起伏导致表面超出合理的加工高度范围的情况，本实施方式中，将随动头的高度移动到加工高度范围的中心位置，为晶圆表面的起伏提供余量。

作为一种可选的实施方式，调整激光发生装置的随动头之后，还包括：

通过振镜驱动激光束在所述晶圆上形成的光斑沿预定的路径移动。

在一些实施例例中，晶圆处于水平状态下，光斑的移动路径无需进行限制，可以采用任何方向的路径移动。振镜对激光束的驱动能够提高光斑的移动速度，提高加工效率。

作为一种可选的实施方式，依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的两个旋转轴的其中一个旋转，以使所述晶圆与其中一个水平的坐标轴平行；

在晶圆与其中一个水平的坐标轴平行之后，还包括：

当前一加工路径加工完成后，将测高仪移动至当前加工路径；其中，前一加工路径和当前加工路径均与平行于晶圆的坐标轴平行；

调整激光发生装置的随动头，以使所述随动头移动到当前加工路径的加工高度范围。

在本实施方式中，仅旋转一个旋转轴，即，晶圆与其中一个水平的坐标轴平行，在另一个水平的坐标轴方向，可能仍处于倾斜状态。这种情况下，前一加工路径和当前加工路径均与平行于晶圆的坐标轴平行，能够使得单个加工路径中的高度都处于相同的状态，而不同的加工路径之间，其高度不同。因此，每个加工路径开始加工之前，都需要进行一次随动头的高度调整。

作为一种可选的实施方式，所述三个测量点中的其中两个点的连线与所述承载平台的其中一个旋转轴平行。

在一些实施例中，两个点的连线与其中一个旋转轴平行时，对于晶圆的倾斜角度计算最为简单，计算量最小，因此，这种方式有利降低计算复杂度，提高计算效率。

作为一种可选的实施方式，获取晶圆上三个测量点在三维直角坐标系中的坐标之前，还包括：

将晶圆放置在承载平台上，使所述晶圆的中心与所述承载平台两个旋转轴的交点位置对应。

在一些实施例中，由于两个旋转轴的交点位置在调整过程中高度不变，将晶圆中心设置在该位置，有利于减小晶圆边缘的最大位移。当旋转过程中出现了角度误差时，边缘距离该交点位置越近，其高度误差越小，边缘距离该交点位置越远，其高度误差越大。本实施方式中，晶圆边缘各位置与该交点位置处于相同距离，是对于水平调整最有利的状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种制备黑硅的晶圆调平方法，其特征在于，包括：

获取晶圆上三个测量点在三维直角坐标系中的坐标；所述三维直角坐标系的其中两个坐标轴水平设置；

依据所述三个测量点的三维坐标，计算所述晶圆与三维直角坐标系的至少一条水平坐标轴的夹角；

依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的对应的旋转轴旋转，以使所述晶圆与所述至少一条水平坐标轴平行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三个测量点为所述晶圆的边缘上的三个测量点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取晶圆上三个测量点的三维坐标包括：

控制激光发生装置的随动头移动，在移动过程中，采用CCD相机对所述晶圆进行拍摄；

当所述CCD相机拍摄的图像中具有晶圆的边缘时，将测高仪的测量位置移动至晶圆的边缘。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述三个测量点的连线能构成等边三角形。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述晶圆与三维直角坐标系的两条水平坐标轴的夹角，并依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的两个旋转轴旋转，以调平晶圆；

在晶圆调平之后，还包括：

将测高仪移动至所述承载平台的两个旋转轴的交点位置；

调整激光发生装置的随动头，以使所述随动头移动到加工高度范围。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调整激光发生装置的随动头，以使所述随动头移动到加工位置包括：

将随动头移动到加工高度范围的中心位置，以确保晶圆表面出现高度差异时，晶圆表面与随动头的距离仍处于加工高度范围内。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调整激光发生装置的随动头之后，还包括：

通过振镜驱动激光束在所述晶圆上形成的光斑沿预定的路径移动。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述夹角，控制承载晶圆的承载平台的两个旋转轴的其中一个旋转，以使所述晶圆与其中一个水平的坐标轴平行；

在晶圆与其中一个水平的坐标轴平行之后，还包括：

当前一加工路径加工完成后，将测高仪移动至当前加工路径；其中，前一加工路径和当前加工路径均与平行于晶圆的坐标轴平行；

调整激光发生装置的随动头，以使所述随动头移动到当前加工路径的加工高度范围。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三个测量点中的其中两个点的连线与所述承载平台的其中一个旋转轴平行。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取晶圆上三个测量点在三维直角坐标系中的坐标之前，还包括：

将晶圆放置在承载平台上，使所述晶圆的中心与所述承载平台两个旋转轴的交点位置对应。

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