激光退火系统的制作方法

本实用新型涉及一种激光退火系统。

背景技术：

碳化硅半导体的潜在应用领域较为广泛，在新能源汽车、轨道交通、智能电网和电压转换等领域都具有潜在的应用前景。随着下游行业对半导体功率器件轻量化、高转换效率、低发热特性需求的持续增加，碳化硅在功率器件中取代硅成为行业发展的必然趋势。要用碳化硅半导体以低成本在功率器件制造工艺中完全替代硅，需要克服几个难点，其中激光退火的金属欧姆接触的工艺便是其一，尤其是随着金属欧姆接触工艺的发展，要求工艺环境以惰性气体为主，工艺环境中氧含量必须达到工艺要求的指标，这样对激光退火机台的要求相应提高。

参见图1，目前的激光退火机台主要是光学系统i(例如激光器)和平台iii固定不动，运动系统ii带着待处理的样片(例如晶圆)在x、y和z轴上运动，并且这样的激光退火机台没有工艺腔室，待处理的样片暴露在大气中。这样在激光退火工艺中，激光照射在晶圆表面会产生高温，空气中的氧气会在晶圆表面发生氧化反应，影响最终的激光退火工艺，尤其对金属的欧姆接触工艺影响最为严重。随着功率器件制程的发展，目前也有技术把晶圆和运动系统做成一个整体的工艺腔室，这样的工艺腔室因为要容纳运动系统而体积很大，由此建立达到工艺要求的无氧环境需要的惰性气体量大，增加了惰性气体的用量费用；同时无氧环境建立所需时间长，影响了机台的产能。同时运动系统在工艺腔室内运动易产生颗粒，且摩擦易产生金属等污染物，产生的颗粒和金属污染物会直接接触到晶圆表面，从而最终影响晶圆的良率。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种激光退火系统，通过包括固定的平台和工艺腔室以及可运动的光学系统，实现降低工艺腔室的体积，减少工艺过程中光学系统运动产生颗粒的影响，并且保护机械手的目的。

根据本实用新型的一个方面，提供一种激光退火系统，包括：固定的平台、嵌入在所述平台内的可密封的工艺腔室，以及相对于所述平台可运动的光学系统；所述工艺腔室的腔室空间里只设置有吸附卡盘组件。

优选地，所述工艺腔室从上至下依次包括：位于工艺腔室顶部的激光可透过的密封片材，位于所述密封片材下方的顶部安装部件，与所述顶部安装部件配合的底部安装部件，固定在所述底部安装部件上的吸附卡盘组件。

优选地，所述吸附卡盘组件包括与所述底部安装部件邻接的吸附卡盘，设置在所述吸附卡盘上表面的吸附卡盘保护环，以及设置在所述吸附卡盘保护环上方间隔一定高度的晶圆保护环。

根据一个具体实施方式，所述顶部安装部件的上表面在围绕所述密封片材的周围设置有出气孔。

根据另一个具体实施方式，所述底部安装部件设置有气体入口，连通所述气体入口和所述工艺腔室内腔的过渡区域，以及排气口，用于保持所述工艺腔室内的无氧环境。

进一步地，所述工艺腔室相对于所述平台的外侧设置有门阀。

所述门阀上设置有输送待处理样片的开口，并且在所述开口处设置有气体开孔。并且，所述门阀内侧设置有进气管。

根据另一个具体实施方式，所述密封片材真空吸附在所述工艺腔室的顶部。

因此，根据本实用新型的激光退火系统由于待处理的样片固定不动，工艺腔室易于密封，从而易于实现工艺腔室的无氧环境控制，并且工艺腔室体积减小，建立无氧环境所需的时间缩短，提高了生产效率。

附图说明

参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示出了现有技术的激光退火系统的示意图；

图2示出了根据本实用新型的激光退火系统中嵌入有工艺腔室的平台；

图3示出了根据本实用新型的激光退火系统中工艺腔室的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的激光退火系统中固定平台的结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的激光退火系统中工艺腔室的顶部安装件的俯视图；

图6示出了根据本实用新型的激光退火系统中工艺腔室的顶部安装件的仰视图；

图7示出了根据本实用新型的激光退火系统中工艺腔室的底部安装部件的俯视图；

图8示出了根据本实用新型的激光退火系统中工艺腔室的底部安装部件的仰视图；

图9示出了根据本实用新型的激光退火系统中工艺腔室的吸附卡盘的结构示意图；

图10示出了根据本实用新型的激光退火系统中工艺腔室的吸附卡盘保护环的结构示意图；

图11示意性示出了根据本实用新型的激光退火系统中工艺腔室的门阀的后视图；且

图12示意性示出了根据本实用新型的激光退火系统中工艺腔室的门阀的正视图。

具体实施方式

根据本实用新型提供的激光退火系统，包括：固定的平台、嵌入在所述平台内的可密封的工艺腔室，以及相对于所述平台可运动的光学系统；所述工艺腔室的腔室空间里只设置有吸附卡盘组件。

根据一个具体实施方式，参见图2至图4，本实用新型的激光退火系统包括固定的平台1和嵌入在平台1内的工艺腔室2。

其中，平台1例如可为大理石平台，并且具有梯形结构的孔槽，工艺腔室2嵌入到该孔槽中。工艺腔室2的嵌入方式优选可为通过分别形成在工艺腔室2的顶部安装部件3下表面的第一螺孔9和平台1的孔槽的梯形平面上对应位置处的第二螺孔8用螺钉固定。顶部安装部件3和平台1通过密封圈密封。

工艺腔室2从上至下依次包括：位于工艺腔室顶部的激光可透过的密封片材7，位于密封片材7下方的顶部安装部件3，与顶部安装部件3配合的底部安装部件4，固定在底部安装部件4上的吸附卡盘组件。

上述密封片材7可为石英玻璃，通常通过真空吸附在工艺腔室的顶部，从而实现对工艺腔室的密封。该石英玻璃优选镀有双面增透膜，保证激光在透过石英玻璃时，能量损失最小。

如图2至图6所示，在顶部安装部件3的上表面在围绕密封片材7的周围设置有出气孔10，用于吹扫密封片材7上表面上的颗粒，以保持密封片材7清洁。由出气孔10吹出的惰性气体或洁净干燥气体(cda)经过石英玻璃上表面后到达排风口11。

在腔室顶部安装部件3上可设置多个(例如四个)第三螺孔15，目的是在对工艺腔室2进行吸真空检漏时，如果密封片材7为石英玻璃，由于石英玻璃不适用于高真空，所以在检漏时将石英玻璃换成金属板，并将其通过第三螺孔15与顶部安装部件3固定。

工艺腔室2上还设置有功率计安装位置12和形貌仪安装位置13。功率计和形貌仪通过螺钉安装在顶部安装部件3上。功率计安装位置12和形貌仪安装位置13有确定激光中心位置的交叉十字线。

顶部安装部件3的下表面上设置有第四螺孔16，相对应地，底部安装部件4的上表面上与第四螺孔16相对应的位置具有第五螺孔14。利用螺钉通过第四螺孔16和第五螺孔14实现底部安装部件4和顶部安装部件3的组装固定。

如图7和图8所示，底部安装部件4设置有气体入口18，连通气体入口18和工艺腔室2内腔的过渡区域19，以及排气口20，用于保持所述工艺腔室2内的无氧环境。该过渡区域19例如可为长条形区域。气体，优选为惰性气体通过气体入口18进入工艺腔室2之前，先通过过渡区域19，这样使得惰性气体可以均匀地进入工艺腔室2。通过气体入口18和排气口20，使得惰性气体的进出保持平衡，从而实现工艺腔室2的无氧环境，同时保持工艺腔室2内的恒定压力。

此外，底部安装部件4上还具有开孔17，用于机械手进出工艺腔室2。

在上述激光退火系统中，吸附卡盘组件固定在底部安装部件4上，位于工艺腔室2的内腔中。如图9和图10所示，吸附卡盘组件包括与底部安装部件4邻接的吸附卡盘5，设置在吸附卡盘5上表面的吸附卡盘保护环6，以及设置在吸附卡盘保护环6上方间隔一定高度的晶圆保护环(图中未示出)。其中，吸附卡盘保护环6可与吸附卡盘5形状相同，或者可只覆盖吸附卡盘5的一部分。

吸附卡盘保护环6、吸附卡盘(例如可为真空吸附卡盘)5和底部安装部件4通过位置对应的吸附卡盘保护环6上的第六螺孔25、吸附卡盘5上的第七螺孔21和底部安装部件4下表面上的第八螺孔26利用螺钉整体组装。吸附卡盘保护环6上的第一通孔24和吸附卡盘5上的第二通孔22是预留的晶圆保护环的支撑柱的插孔，晶圆保护环由支撑柱撑起，撑起的距离高于机械手进入工艺腔室的高度，用于保护晶圆，以防止激光打在待处理样片(例如晶圆)边缘造成晶圆破碎。

参见图11和图12，工艺腔室2相对于平台1的外侧设置有门阀31。

门阀31上设置有输送待处理样片(例如晶圆)的开口，并且在该开口处设置有气体开孔(29,30)。门阀31上的该开口与底部安装部件4上的开孔17具有相对应的位置。

门阀31内侧还设置有进气管(27,28)。

具体地，在利用上述激光退火装置进行激光退火工艺过程中门阀打开，在腔室门阀腔室内侧有惰性气体出口，当工艺腔室的门阀打开后，门阀内侧惰性气体出口喷射惰性气体形成气帘防止大气进入工艺腔室。如果工艺温度是高温，同时可以降低机械手的温度，保护机械手。机械手将待处理样片(例如晶圆)放到工艺腔室内的真空吸附卡盘上，再退出腔室，腔室门阀关闭，门阀内侧的惰性气体停止喷射。真空吸附卡盘边缘有保护兼容尺寸不同晶圆的卡盘不被激光扫到造成损失。

根据另一个实施方式，本实用新型提供的激光退火方法，使用上述激光退火系统进行。具体地，将待处理样片(例如晶圆)放置到工艺腔室内的吸附卡盘上，该工艺腔室安装在平台(例如大理石平台)上，平台连同工艺腔室静止不动，即晶圆不动，光学系统(例如激光系统)在平台上运动，实现对晶圆的激光退火扫描。

采用上述激光退火系统和激光退火方法的优点在于：

1.带处理样片(例如晶圆)固定不动，工艺腔室易于密封，易于实现工艺腔室无氧环境控制；工艺腔室体积小，通入的惰性气体用量小，建立无氧环境所需时间短。

2.工艺过程中由于晶圆不随运动系统运动，而运动易产生颗粒，所以易于控制工艺过程中的颗粒，工艺结果效果好。

3.门阀内侧有惰性气体出口喷射惰性气体形成气帘防止大气进入腔室，有利于保持工艺腔室内的洁净度，同时如果工艺温度是高温，还可以降低机械手的温度，保护机械手。