[发明专利]一种使用真空腔的激光处理装置和处理方法

权利要求书

1.一种使用真空腔的激光处理装置，其特征在于，工艺腔体(2)的顶端为透明窗口(12)，顶杆(6)从工艺腔体(2)底部中心孔(7)插入，顶杆(6)的顶端固定片托(4)，工艺腔体(2)底部侧面连接预真空腔(9)，预真空腔(9)和工艺腔体(2)分别通过预真空管口(8)和真空腔管口(5)接真空泵系统，在预真空腔(9)和工艺腔体(2)之间设置隔离门(10)，工艺腔体(2)设置气体入管(11)；工艺腔体(2)下半部分外侧壁，环绕冷却液管路(3)，用于冷却激光处理后的晶圆片；激光束(1)处于工艺腔体(2)的上方，激光束(1)透过透明窗口(12)对晶圆片表面进行辐照加热处理。

2.根据权利要求1所述一种使用真空腔的激光光处理装置，其特征在于，所述片托和顶杆用热导率低的材料制成，同时相对于外部带动顶杆升降的机械机构做隔热处理。

3.根据权利要求1所述一种使用真空腔的激光处理装置，其特征在于，所述晶圆片在工艺腔体(2)中，由顶杆(6和片托(4)机构承载，并且随顶杆(6)和片托(4)上下移动。

4.根据权利要求1所述一种使用真空腔的激光处理装置，其特征在于，所述气体入管(11)用于在工艺阶段中向工艺腔体(2)内通保护气或工艺气体；所述气体入管为一路以上，并且气体入管的位置不局限于工艺腔体的底部。

5.一种使用真空腔的激光处理方法，其特征在于，对于晶圆片进行激光处理的具体步骤如下：

(1)关闭隔离门(10)和预真空管口(8)，此时预真空腔(9)处于不抽真空的状态。预真空腔充气且向外的门打开曝露于大气中，外部机械手将晶圆片送入预真空腔(9)内，机械手退出预真空腔，预真空腔对外的门关闭，预真空管口(8连通真空抽气泵开始对预真空腔(9)抽真空；

(2)打开隔离门(10)，由预真空腔中的机械手将晶圆片送入工艺腔体(2)，工艺腔体中的顶杆(6)自下方升起，由顶杆(6)顶端的片托(4)接过晶圆片，预真空腔中的机械手退回，关闭隔离门(10)；

(3)顶杆(6)升起至工艺腔体(2)顶部，此时根据具体的工艺要求，如果需要对晶圆片进行辅助性加热，则采用外部的热辐射源透过透明窗(12)对晶圆片表面进行辐照加热，在辅助性的辐照加热阶段，工艺腔体(2)内部处于较高真空度或通入微量气体，令工艺腔内部处于100～200毫乇的真空度，以加强辅助加热的效果，辅助性加热的温度范围自室温至500摄氏度，除了辅助性加热之外，如果在激光处理之前还需要进行通氢气进行表面处理，对晶圆片进一步表面洁净处理；

(4)激光束(1开始透过透明窗(12)对晶圆片表面进行辐照加热，由于激光束(1)由外部机械机构带动，在晶圆片表面扫描，因此晶圆片的全部表面都能够被处理到；当晶圆片接受激光辐照处理时，工艺腔体(2)处于腔室压力1毫乇或者更低的高真空状态，当针对的是特定的激光辅助薄膜沉积工艺时，腔室压力的设定则要符合特定工艺的要求；腔室压力的控制是通过对真空泵组抽率，保护性气体入气量和工艺气体入气量的协调调节实现的；

(5)完成激光辐照之后，顶杆(6)降下至工艺腔体下部的冷却液管路(3)附近，工艺腔体(2)通入保护气，通过气体流动换热，对晶圆片进行冷却；根据工艺要求，可控制冷却的速率，如果要求比较快速的冷却时，通过气体入管(11)送入更多保护气，更加充分有效地在晶圆片高温端和冷却液低温端之间换热；

(6)当晶圆片冷却到室温后，打开隔离门(10)，预真空腔(9)中的机械手伸入，取走加工好的晶圆片，隔离门(10)关闭，工艺腔体(2)又处于等待下一片加工处理的空闲状态；

(7)经过预真空腔(9)的过渡，加工完成的晶圆片被送出，此后可从外部再取一片晶圆片，进行后续片的加工处理。

6.根据权利要求5所述一种使用真空腔的激光处理方法，其特征在于，在激光辐照开始之前，以及在激光辐照结束之后，为了加强换热，向腔室内通入微量保护性气体为氮气或氩气。