DE102014119167B4

DE102014119167B4 - Vorrichtungen zum Laserimpulsausheilen sowie Verfahren zum Laserimpulsausheilen

Info

Publication number: DE102014119167B4
Application number: DE102014119167.6A
Authority: DE
Inventors: Po-Chun Huang; Lee-Te Tseng; Wen-Chieh Huang; Chi-Fu Yu; Ming-Te Chen
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2034-12-20
Also published as: DE102014119167A1; TWI616952B; US20150187616A1; TW201530660A

Abstract

Vorrichtung zum Laserimpulsausheilen (LSA), umfassend:eine Rechnervorrichtung, die eine Eingabemaskeninformation empfängt und die Eingabemaskeninformation zum Erzeugen eines Regelungssignals analysiert; undein Lasergenerator, der gemäß dem Regelungssignal einen Laserstrahl erzeugt und eine Strahllänge des Laserstrahls anpasst, wobei das Regelungssignal Spiegel- und Prismenparameter angibt.

Description

HINTERGRUND
Halbleitervorrichtungen werden in einer Vielzahl elektronischer Anwendungen verwendet, wie Personal Computer, Mobiltelefone, Digitalkameras und andere elektronische Geräte. Halbleitervorrichtungen werden typischerweise gefertigt durch sequenzielles Abschneiden isolierender oder dielektrischer Schichten, leitender Schichten und Halbleiterschichten von Materialien auf einem Halbleitersubstrat und durch Strukturieren der unterschiedlichen Materialschichten mittels Lithographie zum Bilden von Schaltkreiskomponenten und -Elementen darauf.
Zunehmend werden Halbleitervorrichtungen verkleinert und Gate-Dielektrika werden dünner. Bei solchen kleinen Dimensionen vergrößert jeglicher Tunneleffekt durch eine Gate-Dielektrikums-Schicht in den darunterliegenden Kanalbereich merklich den Leckagestrom von Gate zu Kanal (Gate-to-Channel-Leckagestrom) und erhöht den Leistungsverbrauch. Daher bedürfen Gate-Dielektrika einer hohen Dichte und weniger Poren.
High-k-Materialien werden üblicherweise als Gate-Dielektrika für MOSFET-Vorrichtungen (Metall-Oxid-Halbleiter Feld-Effekt-Transistoren). Allerdings haben High-k-Materialien den Nachteil, dass ihre Dichte geringer ist als die von allgemeinem thermisch gewachsenem Low-k-Siliziumdioxid. Eines der Verfahren zum Verbessern der Dichte ist Ausheilen oder Glühen, wodurch die Materialdichte erhöht wird und so elektrische Eigenschaften verbessert werden. Allerdings bestehen zahlreiche Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Ausheil- oder Glüh-Prozess. Manche herkömmliche Verfahren zum Ausheilen von Gate-Dielektrika werden mittels RTA (schneller thermischer Ausheilung oder Rapid Thermal Annealing) durchgeführt, wozu Temperaturen bis zu etwa 700 °C notwendig sind. Da Wafer üblicherweise für einen langen Zeitraum bei einer hohen Temperatur gehalten werden, bestehen beim herkömmlichen RTA als Nachteile Agglomerationsbildung, hohe Wärmebilanzkosten und starke Diffusion von Verunreinigungen.
Vorrichtungen und Verfahren zum Laserimpulsausheilen des Standes der Technik sind beschrieben in der DE 10 2013 006 584 A1 , der US 6 747 245 B2 und der US 6 531 681 B1 .
In der DE 10 2013 006 584 A1 umfasst das Verfahren das Bereitstellen des Halbleiterwafers mit einer Waferoberfläche, wobei die Halbleitervorrichtungsstrukturen eine Querabtastbreite WD (cross-scan width) aufweisen und voneinander durch Schnittlinien mit einer Querabtastbreite WS beabstandet sind. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Definieren einer Länge L eines Ausheil- bzw. Annealing-Laserstrahls, die die Beziehung erfüllt: n·WD + (n - 1)·WS < L < n WD + (n + 1)·WS mit der ganzen Zahl n, wobei der Ausheil- bzw. Annealing-Laserstrahl einen zentralen Abschnitt von im Wesentlichen gleichförmiger Intensität und gegenüberliegende Ränder von wesentlich reduzierter Intensität, verglichen mit dem zentralen Abschnitt, aufweist. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Scannen des Ausheil- bzw. Annealing-Laserstrahls über die Halbleitervorrichtungsstrukturen über einen Scanpfad mit benachbarten Scanpfadsegmenten derart, dass der zentrale Abschnitt simultan über mindestens n-Halbleitervorrichtungen läuft, während die Ränder des Ausheil- bzw. Annealing-Laserstrahls in Zusammenhang mit den benachbarten Scanpfadsegmenten nur innerhalb der Schnittlinien bzw. Scribelinien bleiben.
Die US 6 747 245 B2 offenbart Vorrichtungen und Verfahren zum thermischen Verarbeiten eines Substrats mit abgetasteter Laserstrahlung. Die Vorrichtung umfasst eine kontinuierliche Strahlungsquelle und ein optisches System, das ein Bild auf einem Substrat erzeugt. Das Bild wird relativ zur Substratoberfläche abgetastet, so dass jeder Punkt im Prozessbereich einen Strahlungsimpuls empfängt, der ausreicht, um den Bereich thermisch zu verarbeiten.
In der US 6 531 681 B1 wird Strahlungsenergie in einem relativ gleichmäßigen Linienbild auf ein Substrat gelenkt. Das Linienbild wird in Bezug auf das Substrat abgetastet, um eine Substratbelichtung in Streifen mit Grenzen zwischen benachbarten Streifen innerhalb von Ritzlinien zwischen Schaltkreisen zu ermöglichen. Eine Brennebenenmaske mit einem vorbestimmten Muster kann verwendet werden, um Teile des Substrats zu definieren, die mit den Substrat- und Maskenabtastbewegungen behandelt werden sollen, die miteinander synchronisiert sind. Die Steuerung der Quellenausgabe und der Position / Geschwindigkeit des Substrats in Bezug auf das Linienbild ermöglicht eine gleichmäßige Dosis und die erforderliche Größe über dem Substrat.
Figurenliste
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Offenbarung und deren Vorteile wird im Folgenden auf die folgende Beschreibung in Kombination mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:

1 eine Darstellung einer LSA-Vorrichtung (Laser-Spike-Annealing-Vorrichtung oder Laserimpulsausheilungs-Vorrichtung) gemäß einigen Ausführungen der Offenbarung zeigt;
2 eine Darstellung einer LSA-Vorrichtung gemäß einigen Ausführungen der Offenbarung zeigt;
3 eine Darstellung eines Lasergenerators gemäß einigen Ausführungen der Erfindung zeigt;
4 eine Darstellung eines Silizium Wafers gemäß einiger Ausführungen der Offenbarung zeigt;
5A eine Darstellung eines LSA-Prozesses ohne Anpassen eines Laserstrahls zeigt;
5B eine Darstellung eines LSA-Prozesses ohne Anpassen eines Laserstrahls zeigt;
5C eine Darstellung des Schichtwiderstands auf einem Silizium-Wafer ohne Anpassen eines Laserstrahls zeigt;
6A eine Darstellung eines LSA-Prozesses gemäß einiger Ausführungen der Offenbarung zeigt;
6B eine Darstellung eines LSA-Prozesses gemäß einigen Ausführungen der Offenbarung zeigt;
6C eine Darstellung des Schichtwiderstands auf einem Silizium-Wafer gemäß einigen Ausführungen der Offenbarung zeigt; und
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum LSA gemäß einigen Ausführungen der Offenbarung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Herstellung und die Verwendung der Ausführungen der Offenbarung werden im Folgenden im Detail beschrieben. Es sei allerdings klar, dass die Ausführungen in einer breiten Variation spezifischer Zusammenhänge verkörpert sein können. Die beschriebenen spezifischen Ausführungen sind lediglich illustrative Beispiele und beschränken den Umfang der Offenbarung nicht.
Es sei klar, dass die folgende Offenbarung zahlreiche unterschiedliche Ausführungen oder Beispiele zur Umsetzung unterschiedlicher Eigenschaften der Offenbarung bereitstellt. Spezifische Beispiele von Komponenten und Anordnungen werden im Folgenden beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Dies sind natürlich lediglich Beispiele und nicht dazu gedacht, beschränkend zu sein. Im Übrigen kann in der Beschreibung das Durchführen eines ersten Prozesses vor einem darauf folgenden zweiten Prozess Ausführungen umfassen, bei denen der zweite Prozess sofort nach dem ersten Prozess durchgeführt wird und kann auch Ausführungen umfassen, bei denen zusätzliche Prozesse zwischen dem ersten und dem zweiten Prozess durchgeführt werden. Zugunsten Einfachheit und Klarheit können unterschiedliche Bestandteile in beliebigen verschiedenen Maßstäben gezeichnet sei. Ferner kann in der Beschreibung das aufeinanderfolgende Bilden eines ersten Bestandteils über oder auf einem zweiten Bestandteil Ausführungen umfassen, bei denen der erste und der zweite Bestandteil unmittelbar miteinander verbunden gebildet werden, und kann Ausführungen umfassen, bei denen zusätzliche Bestandteile zwischen der dem ersten und dem zweiten Bestandteil gebildet werden, sodass der erste und der zweite Bestandteil nicht unmittelbar miteinander verbunden sein müssen. Zusätzlich sind in den unterschiedlichen Figuren und Ausführungen ähnlich Elemente durch die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnet.
Einige Variationen der Ausführungen werden beschrieben. Bei den unterschiedlichen Ansichten und beispielhaften Ausführungen werden ähnliche Bezugsziffern zum Bezeichnen ähnlicher Elemente verwendet. Es sei klar, dass vor, während und nach dem Verfahren zusätzliche Schritte vorgesehen sein können und dass einige der beschriebenen Schritte zugunsten anderer Ausführungen der Verfahren ausgetauscht oder gestrichen werden können.
Die Ausführungen der Offenbarung stellen Mechanismen von anpassbaren Laserstrahlen zum LSA (Laserimpulsausheilen oder Laser Spike Annealing) bereit. LSA wurde zu überwinden der Nachteile von RTA (schnelles thermisches Ausheilen oder Rapid Thermal Annealing) entwickelt. 1 zeigt eine Darstellung einer LSA-Vorrichtung 100A gemäß einiger Ausführungen der Offenbarung. Wie in 1 dargestellt, umfasst die LSA-Vorrichtung 100A zumindest eine Rechnervorrichtung 110 und einen Lasergenerators 120. Die Rechnervorrichtung 110 empfängt eine Eingabemaskeninformation DIN. Die Eingabemaskeninformation DIN betrifft den Herstellungsprozess eines Silizium Wafers, der in unterschiedliche Dies oder Chips unterteilt ist. Zum Beispiel kann die Eingabemaskeninformation DIN die Die-Größe, eine zentrale Die-Position und/oder eine Schrubblinien- oder Sägelinien-Dimension relativ zu dem Silizium Wafer umfassen. Die Rechnervorrichtung 110 analysiert die Eingabemaskeninformation DIN und erzeugt ein entsprechendes Regelungssignal SC. Der Lasergenerator 120 ist mit der Rechnervorrichtung 110 gekoppelt. Der Lasergenerator 120 ist dazu ausgelegt entsprechend dem Regelungssignal SC einen Laserstrahl 130A zum LSA auf dem Silizium Wafer zu erzeugen und die Strahllänge des Laserstrahls 130A anzupassen. Bei manchen Ausführungen ist die angepasste oder eingestellte Strahllänge des Laserstrahls 130A im Wesentlichen gleich der Die-Größe oder einem Vielfachen der Die-Größe. Die Beziehung zwischen der Strahllänge und der Die-Größe wird im Detail mit den folgenden Figuren und Ausführungen beschrieben. Die Rechnervorrichtung 110 kann einen sonderangefertigten oder handelsüblichen Prozessor, eine CPU (zentrale Prozessoreinheit) oder einen Hilfsprozessor unter mehreren Prozessoren, einen halbleiterbasierten Mikroprozessor (in Form eines Mikrochips), einen Makroprozessor, einen oder mehrere ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise oder Application Specific Integrated Circuits), geeignet konfigurierte digitale Logik-Gates und andere elektrische Konfigurationen, einschließlich diskreter Elemente, sowohl individuell als auch in unterschiedlichen Kombinationen, zum Koordinieren des Gesamtbetriebs des Systems aufweisen. Die Struktur des Lasergenerators 120 wird mit den folgenden Figuren und Ausführungen im Detail beschrieben.
2 zeigt eine Darstellung einer LSA-Vorrichtung 100B gemäß einiger Ausführungen der Offenbarung. Wie in 2 dargestellt, umfasst die LSA-Vorrichtung eine Rechnervorrichtung 110, einen Lasergenerator 120, eine bewegliche Bühne 140, einen Silizium Wafer 150 und einen Bühnenregler 160. Die Rechnervorrichtung 110 empfängt Eingabemaskeninformation DIN. Die Eingabemaskeninformation DIN betrifft den Herstellungsprozess des Silizium Wafers 150. Die Eingabemaskeninformation DIN kann zum Beispiel eine Die-Größe, eine zentrale Die-Position und/oder eine Schrubblinien- oder Sägelinien-Dimension relativ zu dem Silizium Wafer 150 umfassen. Die Rechnervorrichtung 110 analysiert die Eingabemaskeninformation DIN und erzeugt ein entsprechendes Regelungssignal SC. Der Lasergenerator 120 ist dazu ausgelegt entsprechend dem Regelungssignal SC einen Laserstrahl 130A zu erzeugen und anzupassen oder einzustellen. Bei manchen Ausführungen ist die angepasste Strahllänge des Laserstrahls 130A im Wesentlichen gleich der Die-Größe oder einem Vielfachen der Die-Größe. Der Silizium Wafer 150 kann gefertigt sein aus einem einkristallinen Siliziummaterial, einem SOI (Silizium auf Isolator oder Silicon-on-Insulator) Wafer, einem Wafer mit einer modifizierten Siliziumschicht oder einem verspannten SOI-Wafer, der mit einer Epitaktschicht versehen ist. Der Silizium Wafer 150 ist auf der beweglichen Bühne 140 angeordnet und daran befestigt. Der Bühnenregler 160 ist dazu ausgelegt, die bewegliche Bühne 140 und den Silizium Wafer 15 darauf entsprechend dem Regelungssignal SC der Rechnervorrichtung 110 zu bewegen. Bei manchen Ausführungen regelt das Regelungssignal SC die Bewegung des Laserstrahls 130A und der Silizium Wafer 150 oder das Substrat und die bewegliche Bühne 140 verbleiben stationär.
3 zeigt eine Darstellung des Lasergenerators 120 entsprechend einiger Ausführungen der Offenbarung. Wie in 3 dargestellt, kann der Lasergenerator 120 eine Laserquelle 122, einen oder mehrere Spiegel 124 und ein oder mehrere Prismen 126 umfassen. Die Laserquelle 122 kann zum Beispiel eine aus Quantenkaskadenlaserquellen und Diodenlaserquellen gewählte Halbleiterlaserquelle sein. Bei manchen Ausführungen wird in dem Lasergenerator 120 durch die Laserquelle 122 ein Laserlicht erzeugt. Bei manchen Ausführungen wird das Laserlicht durch die Spiegel 124 und die Prismen 126 zum Bilden des Ausgabe-Laserstrahls 130A ausgerichtet. Bei manchen Ausführungen richten die Spiegel 124 und die Prismen 126 das erzeugte Laserlicht aus und passen es an, um die Wellenform und die Strahllänge des Laserstrahls 130A zu regeln. Es sei klar, dass die Anzahl der Spiegel 124 und Prismen 126 und der Lichtpfad davon gemäß 3 nur beispielhaft und keine Einschränkung der Ausführungen ist. Das oben genannte Regelungssignal SC kann einige Spiegel- und Prismen-Parameter angeben, um die Spiegel 124 und die Prismen 126 zu regeln. Zum Beispiel können die Spiegel- und Prismen-Parameter Brennpunkte, Spiegel- und Prismen-Schwenkwinkel, Spiegel- und Prismen-Positionen und/oder Laserstrahl-Verzerrung relativ zu den Spiegeln 124 und den Prismen 126 umfassen. Auf diese Weise können die Wellenform und die Strahllänge des Laserstrahls 130A durch die Rechnervorrichtung 110 entsprechend der analysierten Eingabemaskeninformation DIN angemessen angepasst werden.
4 zeigt eine Darstellung des Silizium Wafers 150 gemäß einiger Ausführungen der Offenbarung. Wie in 4 dargestellt, ist der Silizium Wafer 150 in mehrere Dies 152A unterteilt. Die oben genannte Die-Größe kann als eine Länge oder eine Breite eines jeweiligen Dies 152A definiert sein. Zum Beispiel kann jeder Die 152A eine Länge von 10 mm und eine Breite von 7 mm haben und die Die-Größe kann gleich 10 mm oder 7 mm sein. Zusätzlich können mehrere Schrubb- oder Sägelinien 154 auf dem Silizium Wafer 150 gebildet sein, wobei jede Schrubblinie 154 zwischen zwei benachbarten Dies 152A angeordnet ist. Während des LSA-Prozesses wird der von dem Lasergenerator 120 erzeugte Laserstrahl 130A auf den Silizium Wafer 150 projiziert und die projizierte Laserstrahlposition 130A kann relativ zu dem Silizium Wafer 150 nacheinander entlang Raster- oder Abtastpfaden 435 bewegt werden. Es sei klar, dass die Abtastpfade 435 oder das Abtastmuster gemäß 4 nur beispielhaft und keine Einschränkung der Ausführungen sind. Zum Beispiel können die Abtastpfade zu 435 oder das Abtastmuster gemäß manchen Ausführungen eine oder mehrere parallele oder senkrechte Raster- oder Abtastlinien umfassen. Bei einigen Ausführungen kann der Abtastpfad 435 oder das Raster- oder Abtastmuster unterschiedliche Formen umfassen, wie eine W-Form, eine M-Form oder eine S-Form. Bei manchen Ausführungen wird die Schrittbewegung der projizierten Position des Laserstrahls 130A zwischen einem Abtastpfad 435 und einem anderen gemäß manchen Ausführungen durch Festlegen der Position des Laserstrahls 130 und des Lasergenerators 120 und Bewegen der beweglichen Bühne 140 relativ dazu erreicht. Bei alternativen Ausführungen wird die Schrittbewegung der projizierten Position des Laserstrahls 130A von einem Abtastpfad 435 zu einem anderen durch Festlegen der beweglichen Bühne 140 und Bewegen des Laserstrahls 130A des Lasergenerators 120 relativ dazu erreicht. Bei manchen Ausführungen ist jeder Abstand PS zwischen zwei benachbarten Abtastpfaden 435 als eine Schrittgröße des Laserstrahls 130A oder der beweglichen Bühne 140 definiert.
Der LSA-Prozess des Silizium Wafers 150 kann entweder eine Linienabtastung oder ein Schrittabtastmuster oder -rastermuster verwenden. Bei manchen Ausführungen, in Bezug auf das Linienabtastmuster, tastet der Laserstrahl 130A beginnend am unteren Ende oder Boden des Silizium Wafers 150 in einer Richtung über den Silizium Wafer 150, verlagert in einer Längsrichtung nach oben, wenn der Laserstrahl 130A das Ende des horizontalen Abtastens erreicht, tastet über den Silizium Wafer 150 in der umgekehrten horizontalen Richtung, verlagert in Längsrichtung nach oben und wiederholt das Muster, bis die gesamte Oberfläche des Silizium Wafers 150 abgetastet ist. Der oben genannte Abtast- oder Raster-Vorgang ist nur eine beispielhafte Ausführung und keine Einschränkung der Offenbarung und andere Rasterrichtungen oder -Muster sind ebenfalls möglich. Für das Schritt-Abtastmuster liegt der Laserstrahl 130 in Form eines Laserschusses mit einer Abdeckungsfläche, die sowohl in Längsrichtung als auch in Horizontalrichtung begrenzt ist. Bei manchen Ausführungen werden intermittierende Schüsse oder Pulse eines Laserstrahls auf den Wafer projiziert. Bei manchen Ausführungen hat jeder Schuss oder Puls des Laserstrahls eine kurze Dauer, wie etwa mehrere Millisekunden. Bei manchen Ausführungen hat jeder Schuss oder Puls des Laserstrahls die gleiche oder eine unterschiedliche Dauer. Bei manchen Ausführungen wird ein Laserstrahl 130A während des LSA-Prozesses kontinuierlich auf einen Wafer projiziert. Der Laserschuss kann in der Horizontalrichtung über den Silizium Wafer 150 beginnend am Boden oder dem unteren Ende des Silizium Wafers 150 schrittweise Abtasten oder Rastern, in Längsrichtung ansteigen, über den Silizium Wafer 150 in der umgekehrten horizontaler Richtung schrittweise Abtasten, in der Längsrichtung ansteigen und das Muster wiederholen, bis die gesamte Oberfläche des Silizium Wafers 150 abgetastet ist.
5A und 5B zeigen Darstellungen des LSA-Prozesses ohne Anpassen des Laserstrahls. Im Allgemeinen ist die Strahllänge eines Laserstrahls zum LSA üblicherweise konstant, obwohl die Die-Größe relativ zu einem Silizium Wafer bei unterschiedlichen Anwendungen variieren kann. D.h., wenn keine Rechnervorrichtungen zum Einstellen der Strahllänge bereitgestellt ist, kann der Laserstrahl viel breiter oder schmaler sein als die Die-Größe relativ zu dem Silizium Wafer. Wie in 5A dargestellt, ist die Strahllänge BL1 des Laserstrahls 130B kleiner als die Die-Größe jedes Dies 152B, wenn ein Laserstrahl 130B auf einen Silizium Wafer projiziert wird. Es sei klar, dass die Strahllänge definiert sein kann als der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Rändern des Laserstrahls, der auf den Silizium Wafer projiziert wird, und dass die Die-Größe definiert sein kann als eine Länge oder Breite eines jeweiligen Dies des Silizium Wafers. Alternativ, wie in 5B dargestellt, kann die Strahllänge BL1 des Laserstrahls 130B größer sein als die Die-Größe eines jeweiligen Dies 152C, wenn der Laserstrahl 130B auf einen anderen Silizium Wafer projiziert wird. Während des LSA-Prozesses wird die projizierte Position des Laserstrahls nacheinander entlang Abtastpfaden auf einem Silizium Wafer bewegt. Allerdings werden Bereiche des Silizium Wafers durch den Laserstrahl zweimal oder öfter ausgeheilt bzw. geglüht, wenn zwei benachbarte Abtastpfade zu nahe aneinander liegen. Diese Bereiche, die als Laser-Überschneidung-Bereiche betrachtet werden, können zahlreiche Dies aufweisen und diese Dies können folglich uneinheitliche Eigenschaftsverteilungen aufweisen. Zum Beispiel zeigt 5C eine Darstellung von Flächen- oder Schichtwiderständen auf dem Silizium Wafer ohne Anpassen des Laserstrahls. Gemäß der Messung von 5C haben die in den Laser-Überlappungsbereichen angeordneten Dies niedrigere Schichtwiderstände als die anderen Dies, nachdem manche Laser-Überlappungsbereiche auf dem Silizium Wafer zweimal oder öfter ausgeheilt bzw. geglüht werden. Dementsprechend werden die ausgeheilten Dies auf dem Silizium Wafer keine einheitliche Eigenschaftsverteilung aufweisen und dieser Stitch-Effekt führt zu einer niedrigeren Waferausbeute. Es sei klar, dass die uneinheitlichen Eigenschaftsverteilungen anstelle des Schichtwiderstands ferner auch Leckage, Sättigungsströme und/oder -Spannungen des Silizium Wafers betreffen können.
Die 6A und 6B zeigen Darstellungen von LSA-Prozessen gemäß einigen Ausführungen der Offenbarung. Für beide der Ausführungen gemäß der 6A und 6B können der Lasergenerator 120 und/oder die bewegliche Bühne 140 durch die Rechnervorrichtung 110 entsprechend der analysierten Eingabemaskeninformation DIN gesteuert werden. Bei der Ausführung gemäß 6A ist die Strahllänge BL2 des Laserstrahls 130A dazu angepasst, im Wesentlichen gleich der Die-Größe relativ zu dem Silizium Wafer 150 zu sein. Bei der Ausführung von 6B ist die Strahllänge BL3 des Laserstrahls 130A angepasst, um im Wesentlichen gleich einem Vielfachen (z.B. 2, 3 oder 4) der Die-Größe relativ zu dem Silizium Wafer 150 zu sein. Bei manchen Ausführungen ist die Strahllänge BL2 oder BL3 definiert als der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Enden des Laserstrahls 130A, der auf den Silizium Wafer 150 projiziert wird, und die Die-Größe ist definiert als eine Länge oder eine Breite eines jeweiligen Dies 152A des Silizium Wafers 150. Bei manchen Ausführungen können zwei gegenüberliegende Ränder des projizierten Laserstrahls 130A ferner jeweils dazu angeordnet sein, mit zwei beliebigen Schrubb- oder Sägelinien 154 auf dem Silizium Wafer 150 zu fluchten, wenn der Laserstrahl 130A auf den Silizium Wafer 150 zum LSA projiziert wird. Bei manchen Ausführungen kann jeder Rand des projizierten Laserstrahls 130 mit einer Mittellinie einer jeweiligen Schrubblinie 154 fluchten, jedoch ist es nicht darauf beschränkt. Bei manchen Ausführungen ist der projizierte Laserstrahl dazu ausgelegt, zumindest einen Die zu überlappen, und jeder Rand des projizierten Laserstrahls ist dazu ausgelegt, die Abstände zwischen benachbarten Dies zu überlappen.
Bei manchen der oben beschriebenen Ausführung ist der Abstand zwischen zwei beliebigen benachbarten Dies 152A (d.h. die Breite der dazwischenliegenden Schrubblinien 154) viel kleiner als die Die-Größe und vernachlässigbar. Bei manchen Ausführungen, bei denen der Abstand zwischen dem Die 152A berücksichtigt wird, wird die Strahllänge des Laserstrahls 130A wie folgt angepasst oder eingestellt. Bei manchen Ausführungen, ist die Länge des Laserstrahl 130 zumindest gleich der Die-Größe, aber kürzer als die Die-Größe plus dem zweifachen Abstand zwischen zwei benachbarten Dies 152A. Bei manchen Ausführungen ist die Strahllänge des Laserstrahls 130A zumindest gleich der Die-Größe aber kürzer als die Die-Größe plus dem einfachen Abstand zwischen zwei benachbarten Dies 152A. Bei manchen Ausführungen ist die Strahllänge des Laserstrahls 130A zumindest gleich der Die-Größe aber kürzer als die Die-Größe plus dem 0,5-fachen Abstand zwischen zwei benachbarten Dies 152A. Bei manchen Ausführungen, wenn der Laserstrahl 130A über N Reihen von Dies 152A geht, ist die Strahllänge des Laserstrahls 130A zumindest gleich N-mal der Die-Größe plus (N-1) mal dem Abstand zwischen zwei benachbarten Dies 152A aber kürzer als N-mal der Die-Größe plus (N+1) mal dem Abstand zwischen zwei benachbarten Dies 152A. Bei manchen Ausführungen werden mehrere Laserstrahlen 130A verwendet. Bei manchen Ausführungen wird nur ein oder werden nur zwei Laserstrahlen 130A verwendet. Bei manchen Ausführungen sind die Laserstrahlen 130A beweglich, während der Silizium Wafer 150 stationär verbleibt. Bei manchen Ausführungen bewegen sich die Laserstrahlen 130A in die gleiche oder in unterschiedliche Richtungen. Bei manchen Ausführungen überlappen zumindest zwei der abgetasteten Teile oder Gebiete zumindest in einem Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Zeilen oder Spalten von Dies 152A, die abgetastet bzw. gerastert werden. Bei manchen Ausführungen überlappen die abgetasteten Teile oder Gebiete nicht in den Abständen zwischen aufeinanderfolgenden Spalten oder Zeilen von Dies 152A, die abgetastet werden.
Die oben genannte Ausrichtung kann dadurch erreicht werden, dass entweder die bewegliche Bühne 140 oder der Laserstrahl 130A des Lasergenerators 120 bewegt werden. Bei manchen Ausführungen gibt das Regelungssignal SC ferner eine Startposition der beweglichen Bühne 140 und/oder eine Schrittgröße des Laserstrahls 130A oder der beweglichen Bühne 140, um die Relativposition der beweglichen Bühne 140 und des Laserstrahls 130A präzise zu regeln. Bei einer solchen Auslegung können alle Laser-Überlappungsbereiche im Wesentlichen in Schrubblinien 154 (oder in die Abstände zwischen den Dies) fallen anstelle in die Dies 152A, selbst wenn manche Laser-Überlappungsbereiche auf dem Silizium Wafer 150 während des LSA-Prozesses durch den Laserstrahl 130A durch Prozessabweichungen zweimal oder öfter ausgeheilt bzw. geglüht werden. Daher werden die Dies 152A durch die überlappenden Laserstrahlen nicht negativ betroffen und können eine einheitlichere Eigenschaftsverteilung haben. Mechanismen der Ausführungen können den Stitch-Effekt auf dem Silizium Wafer 150 eliminieren und die Waferausbeute weiter erhöhen. Zum Beispiel zeigt 6C eine Darstellung des Schichtwiderstands auf dem Silizium Wafer 150 gemäß einiger Ausführungen der Offenbarung. Gemäß der Messergebnisse gemäß 6C erscheinen die Flächenwiderstände eine relativ einheitliche Verteilung auf unterschiedlichen Radien des Silizium Wafers 150 zu haben, nachdem basierend auf den analysierten Eingabemaskeninformationen DIN die angemessenen Anpassungen des Lasergenerators 120 und/oder der beweglichen Bühne 140 gemacht werden. Bei alternativen Ausführungen wird die Eingabemaskeninformation DIN durch eine optische Vorrichtung zum Messen der Eigenschaften des Silizium Wafers 150 erzeugt und entsprechend detaillierte Informationen über den Silizium Wafer 150 gewonnen.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum LSA gemäß einiger Ausführungen der Offenbarung. Bei Vorgang S710 wird die Eingabemaskeninformation mittels einer Rechnervorrichtung empfangen. Bei manchen Ausführungen umfasst die Eingabemaskeninformation eine Die-Größe, eine zentrale Die-Position und/oder eine Schrubb- oder Sägelinien-Dimension relativ zu einem Silizium Wafer. Zum Beispiel können die Die-Größe verwendet werden, um eine Strahllänge eines Laserstrahls anzupassen oder einzustellen, und die zentrale Die-Position und die Schrubblinien-Dimension kann zum Anpassen oder Einstellen einer Relativstellung eines auszuheilenden oder zu glühenden Silizium Wafers verwendet werden. Bei Vorgang S720 wird mittels der Rechnervorrichtung ein Regelungssignal erzeugt, indem die Eingabemaskeninformation analysiert wird. Bei Vorgang S730 wird gemäß dem Regelungssignal ein Laserstrahl erzeugt und die Strahllänge des Laserstrahls angepasst. Die Strahllänge des Laserstrahls kann im Wesentlichen gleich der Die-Größe oder einem Vielfachen der Die-Größe sein. Der Laserstrahl kann erzeugt werden mittels eines Lasergenerators, der eine Laserquelle, Spiegel und Prismen umfasst. Der Lasergenerator kann mit der Rechnervorrichtung verbunden sein und durch die Rechnervorrichtung geregelt werden. Bei manchen Ausführungen des Verfahrens wird ein Silizium Wafer auf einer beweglichen Bühne angeordnet und die bewegliche Bühne wird mittels eines Bühnenreglers gemäß dem Regelungssignal bewegt. Bei einigen Ausführungen wird der Laserstrahl zum LSA auf den Silizium Wafer projiziert. Der Bühnenregler kann mit der Rechnervorrichtung verbunden und durch die Rechnervorrichtung geregelt sein. Das Regelungssignal kann Spiegel- und Prismen-Parameter, eine Startposition der beweglichen Bühne und/oder eine Schrittgröße des Laserstrahls oder der beweglichen Bühne angeben. Der Silizium Wafer umfasst gemäß einiger Ausführungen der Offenbarung mehrere Dies und dazwischen mehrere Schrubblinien. Wenn der Laserstrahl auf den Silizium Wafer zum LSA projiziert wird, können zwei Ränder des Laserstrahls dazu angeordnet sein, mit zwei Schrubblinien des Siliziums Wafers jeweils zu fluchten. Es sei angemerkt, dass ein oder mehrere Merkmale der Ausführungen der Figuren zu 1-6 auf das Verfahren zum LSA gemäß 7 angewendet werden können.
Mechanismen einstellbarer Laserstrahlen zum LSA (Laserimpulsausheilen oder Laser Spike Annealing) werden bereitgestellt. Eine Rechnervorrichtung empfängt eine Eingabemaskeninformation bezüglich einem Silizium Wafer, und analysiert die Eingabemaskeninformation zum Erzeugen eines Regelungssignals. Gemäß dem Regelungssignal erzeugt ein Lasergenerator erzeugt einen Laserstrahl und passt ihn an. Die Eingabemaskeninformation kann mehrere Merkmale des Silizium Wafers umfassen, der auszuheilen bzw. zu glühen ist. Wenn der erzeugte Laserstrahl zum LSA auf den Silizium Wafer projiziert wird, kann die Strahllänge und/oder die projizierte Position des erzeugten Laserstrahls automatisch entsprechend der analysierten Eingabemaskeninformationen durch die Rechnervorrichtung und den Lasergenerator angepasst werden und der angepasste Laserstrahl kann im Einklang mit der Die-Größe und/oder der Schrubblinien an Orten des Silizium Wafers sein, um dessen Gesamtleistung zu verbessern. Folglich können die offenbarten Mechanismen eines anpassbaren Laserstrahls zum LSA die Wahrscheinlichkeit, dass Die-Bereiche auf dem Silizium Wafer mehrfach ausgeheilt bzw. geglüht werden, effektiv reduzieren und dadurch den Stitch-Effekt auf dem Silizium Wafer eliminieren und die Waferausbeute weiter erhöhen.
Bei manchen Ausführungen wird eine Vorrichtung zum LSA (Laserimpulsausheilen oder Laser Spike Annealing) bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Rechnervorrichtung und einen Lasergenerator. Die Rechnervorrichtung empfängt eine Eingabemaskeninformation und analysiert die Eingabemaskeninformation, um eine Regelungssignal zu erzeugen. Entsprechend dem Regelungssignal erzeugt der Lasergenerator einen Laserstrahl und passt eine Strahllänge des Laserstrahls an.
Bei manchen Ausführungen wird eine Vorrichtung zum LSA (Laserimpulsausheilen oder Laser Spike Annealing) auf einem Silizium Wafer bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Rechnervorrichtung, einen Lasergenerator, eine bewegliche Bühne und einem Bühnenregler. Die Rechnervorrichtung empfängt eine Eingabemaskeninformation und analysiert die Eingabemaskeninformation zum Erzeugen eines Regelungssignals. Gemäß dem Regelungssignal erzeugt der Lasergenerator einen Laserstrahl und passt ihn an bzw. stellt ihn ein. Der Silizium Wafer wird auf der beweglichen Bühne angeordnet. Der Bühnenregler bewegt die bewegliche Bühne gemäß dem Regelungssignal.
Bei manchen Ausführungen wird ein Verfahren zum LSA (Laserimpulsausheilen oder Laser Spike Annealing) bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Empfangen von Eingabemaskeninformation, das Erzeugen eines Regelungssignals durch Analysieren der Eingabemaskeninformation und das Erzeugen eines Laserstrahls und das Anpassen bzw. Einstellen einer Strahllänge des Laserstrahls gemäß dem Regelungssignal.
Die Verfahren der Offenbarung oder bestimmte Aspekte oder Teile davon können die Form von Programmcode annehmen (d.h. von ausführbaren Instruktionen), die auf körperlichen Medien verkörpert sind, wie Floppydisks, CD-ROMs, Festplatten oder anderen maschinenlesbare Speichermedien, wobei, wenn der Programmcode auf eine Maschine, wie einen Computer, geladen und dadurch ausgeführt wird, die Maschine dadurch eine Vorrichtung zum Ausführen der Verfahren wird. Die Verfahren können auch verkörpert werden in Form von Programmcode, der über ein Übertragungsmedium übermittelt wird, wie elektrischen Verdrahtungen oder Kabeln, durch Faseroptik oder mittels einer beliebigen anderen Übertragungsform, wobei, wenn der Programmcode durch eine Maschine, wie ein Computer, empfangen und ausgeführt wird, die Maschine eine Vorrichtung zum Ausführen der offenbarten Verfahren wird. Wenn der Programmcode auf einem Prozessor zur allgemeinen Verwendung umgesetzt wird, wird der Programmcode mit dem Prozessor kombiniert, um eine einzigartige Vorrichtung bereitzustellen, die analog zu anwendungsspezifischen Logikschaltkreise betrieben wird.
Ordnungsbegriffe wie „erster“, „zweiter“, „dritter“, etc. in den Ansprüchen, um ein Anspruchsbestandteil zu modifizieren, implizieren alleine noch keine Priorität, keinen Vorrang oder Rangfolge eines Anspruchsbestandteils vor einem anderen, oder eine zeitliche Rangfolge, in denen Vorgänge eines Verfahrens durchgeführt werden, sondern dient lediglich der Benennung zur Unterscheidung eines Anspruchsbestandteils gegenüber einem anderen (abgesehen vom Ordnungsbegriff) namensgleichen Bestandteil, um die Anspruchsbestandteile zu unterscheiden.

Claims

Vorrichtung zum Laserimpulsausheilen (LSA), umfassend: eine Rechnervorrichtung, die eine Eingabemaskeninformation empfängt und die Eingabemaskeninformation zum Erzeugen eines Regelungssignals analysiert; und ein Lasergenerator, der gemäß dem Regelungssignal einen Laserstrahl erzeugt und eine Strahllänge des Laserstrahls anpasst, wobei das Regelungssignal Spiegel- und Prismenparameter angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Eingabemaskenvorrichtung eine Die-Größe, eine zentrale Die-Position und/oder eine Schrubblinien-Dimension relativ zu einem Silizium Wafer umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Strahllänge im Wesentlichen gleich der Die-Größe oder einem Vielfachen der Die-Größe ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Lasergenerator eine Laserquelle und mehrere Spiegel und Prismen umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spiegel- und Prismenparameter Brennpunkte, Spiegel- und Prismenschwenkwinkel, Spiegel- und Prismenpositionen und/oder Laserstrahlverzerrung relativ zu den Spiegeln und Prismen umfasst.
Vorrichtung um Laserimpulsausheilen (LSA) auf einem Silizium Wafer, umfassend: eine Rechnervorrichtung, die eine Eingabemaskeninformation empfängt und die Eingabemaskeninformation zum Erzeugen eines Regelungssignals analysiert; ein Lasergenerator, der gemäß dem Regelungssignal einen Laserstrahl erzeugt und anpasst; eine bewegliche Bühne, wobei der Silizium Wafer auf der beweglichen Bühne angeordnet ist; und ein Bühnenregler, der die bewegliche Bühne gemäß dem Regelungssignal bewegt; wobei das Regelungssignal Spiegel- und Prismenparameter angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Eingabemaskeninformation eine Die-Größe, eine zentrale Die-Position und/oder eine Schrubblinien-Dimension relativ zu einem Silizium Wafer umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Strahllänge des Laserstrahls im Wesentlichen gleich der Die-Größe oder einem Vielfachen der Die-Größe ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Lasergenerator eine Laserquelle und mehrere Spiegel und Prismen umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Regelungssignal ferner eine Startposition der beweglichen Bühne und eine Schrittgröße des Laserstrahls oder der beweglichen Bühne angibt.
Vorrichtung nach einem der 6 bis 10, wobei die Spiegel- und Prismenparameter Brennpunkte, Spiegel- und Prismenschwenkwinkel, Spiegel- und Prismenpositionen und/oder Laserstrahlverzerrung relativ zu den Spiegeln und Prismen umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei der Silizium Wafer mehrere Schrubblinien umfasst und die Ränder des projizierten Laserstrahls dazu angeordnet sind, mit manchen der Schrubb-Linien zu fluchten wenn der Laserstrahl zum LSA auf den Silizium Wafer projiziert ist.
Verfahren zum Laserimpulsausheilen (LSA), umfassend die Schritte: Empfangen von Eingabemaskeninformation; Erzeugen eines Regelungssignals durch Analysieren der Eingabemaskeninformation; und Erzeugen eines Laserstrahls und Anpassen einer Strahllänge des Laserstahls gemäß dem Regelungssignal, wobei das Regelungssignal Spiegel- und Prismenparameter angibt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Eingabemaskeninformation eine Die-Größe, eine zentrale Die-Position und/oder Schrubblinien-Dimensionen relativ zu einem Silizium Wafer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Strahllänge im Wesentlichen gleich der Die-Größe oder einem Vielfachen der Die-Größe ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Laserstrahl durch einen Lasergenerator erzeugt wird, der eine Laserquelle und mehrere Spiegel und Prismen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Anordnen eines Silizium Wafers auf einer beweglichen Bühne; Bewegen der beweglichen Bühne gemäß dem Regelungssignal; und Projizieren des Laserstrahls auf den Siliziumwafer zum LSA.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Regelungssignal ferner eine Startposition der beweglichen Bühne und eine Schrittgröße des Laserstrahls oder der beweglichen Bühne umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Silizium Wafer mehrere Schrubblinien umfasst und die Ränder des projizierten Laserstrahls angeordnet werden, um mit manchen der Schrubblinien zu fluchten, wenn der Laserstrahl zum LSA auf den Silizium Wafer projiziert wird.