[发明专利]一种激光束加工处理中的晶圆片对准方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术范围，特别涉及一种激光束加工处理中的晶圆片对准方法。

背景技术

当前，激光在半导体材料加工处理中的应用，包括了激光退火，激光辅助薄膜沉积，材料的激光再结晶生长，甚至也可以将准分子激光光刻包括进来，应用是多种多样的。

因为激光束具有很强的相干性，激光光束往往是聚束的，不容易散开成为较大面积的光束，而另一方面，晶圆片尺寸又很大，因此激光光束对于衬底材料的作用，只能是一个局部一个局部地进行。通常采用的方式，是激光束相对于材料表面做扫描，步进，或者步进加扫描的平移移动，来实现逐行，或者逐场的加工处理。无论是逐行也好，逐场也好，总是存在着行之间，场之间的衔接问题。对于不良的衔接来说，存在着两类问题，一是衔接处两行或者两场有微小的重叠，则重叠区域尽管很小，但是考虑到集成电路中电子元器件的尺寸更小，因而受到影响，被过量加工的元器件数量就会有很多，直接影响集成电路加工质量。另一类问题是两行之间，两场之间存在微小的空隙，同样地，受此影响未被激光加工处理的电子元器件数量很多，加工质量不能保证。由于激光光束束斑，在束斑的中心部分，做到光强均匀化，相对来说简单一些，但是在光束的靠近边沿部分，也要求光束同样均匀，相对来说很困难，再加上边沿处的光强不可能绝对完美地突变和陡降至零，这些因素的存在，更加重了问题的复杂性。

针对以上实践中的问题，一种有效的处理措施，是充分利用芯片之间的划片道宽度。具体地说，令扫描或者步进，严格地沿着芯片阵列的横向排列方向向左或者右进行，光束束斑上下不容易处理，也不是很均匀的部分，落于划片槽的部分，这样就以牺牲划片槽区域的加工质量为代价，求得了对于有效电路区域，也就是芯片区域加工的可保证的加工质量。当扫描或者步进至晶圆片边缘后，激光光束下移一行(或者上移一行)，并掉头向相反的方向，继续其横向的扫描或者步进逐场前进。对于步进方式的一场一场的加工处理，则束斑的左右两个边沿，也是落在芯片划片道内的。

划片道宽度在几十微米的量级。要使激光光束在平移移动时，束斑的边沿落在划片道内，就必然要进行束斑相对于晶圆片的对准(可参考申请号为201010514994.0的中国专利)。鉴于很多激光加工，都要求进行衬底的预加热，预升温处理，因此激光束加工装置中的对准，具备两个特点，一是对准过程会受到一定的高温影响，温度较高时可到400～500度，乃至更高，在高温情况下，晶圆片的热膨胀将难以忽略，此外较高的温度，以及较高温度下晶圆片整片的红外辐射背景，都可能对晶圆片的对准光路，对准信号处理带来很大的不良影响。第二个特点在于，由于划片道具备一定的宽度，因此对于对准精度的要求不是很高，在10～20微米范围内应该是可以接受的。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光束加工处理中的晶圆片对准方法，其特征在于，进行晶圆片的对准包括两个阶段：

在第一阶段，采用由多轴移动片台和光学探测部件构成通用的晶圆片对准机构3，对晶圆片进行对准，晶圆片先从片盒2处通过通道4，由机械手放置在对准机构3的多轴移动台上，在对准机构3处，先是通过晶圆片的缺口或者定位平边，进行晶圆片的粗定位，粗对准，然后再通过晶圆片上的特定的图形，特别是划片道部分的图形，确定芯片阵列的中心坐标，以及与多轴移动台的横向移动轴之间的夹角，通过旋转多轴移动台，令晶圆片上芯片阵列的横向划片道与多轴台横向移动方向平行；

在第二个阶段，使用精密定位和控制的机械手，将已经进行过精对准的晶圆片，从对准机构3处，沿通道5放置到激光加工工艺腔1内部的工艺片台之上。其中送片传片的机械手为精密定位的装置，在传递和放置的过程中所引入的额外误差在小于±5微米范围，相对于划片道几十微米的宽度来说，最终所实现的总的定位精度在小于±10微米范围内是可以接受的。

所述晶圆片从对准机构放置到工艺片台上之后，需要进行辅助性加热，此时可进行工艺实验，测量并定出特定温度下的膨胀系数有效值，在准确估计尺寸膨胀效应后，将相关信息反馈至片台移动的控制系统，由控制系统进行补偿后，再执行片台的扫描或者步进扫描移动，具体做法为，针对热膨胀后晶圆片尺寸变化的信息，有意地调节扫描速度和扫描位置，以使扫描行准确落在预期的晶圆片位置，使得实际发生的扫描适合于变化后的晶圆片尺寸。