專利名稱:一種退火裝置的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及半導體制造工藝領域,特別涉及化學電鍍(electric chemistryplating, ECP)工藝中的退火裝置。
背景技術:
隨著集成電路中元件集成度的不斷提高,元件尺寸不斷縮小,這對互連技術也提 出了更高的要求。對0. 18微米以下的線寬尺寸而言,銅由于具有低電阻率和高電遷移 等特性已成為優(yōu)于鋁合金的互連選擇材料。由于常見的物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)和化學氣相沉積技術(Chemical VaporDeposition, CVD)在這種尺寸無 法產(chǎn)生必要的均勻覆蓋性,因此化學電鍍(Electric Chemistry Plating,ECP)工藝逐漸成 為沉積銅金屬互連的選擇。因為銅難以刻蝕且在氧化處理過程中易于氧化,所以通常采用雙大馬士革結構 (dual damascene structure)來實現(xiàn)銅金屬互連。根據(jù)雙大馬士革結構,在絕緣層中形 成互連凹槽和通孔,在該凹槽中形成上互連,并通過該通孔連接上互連到下互連或基底。 一般ECP工藝包括以下步驟首先,利用銅電鍍(Copperplating)沉積銅金屬以填滿該雙 大馬士革結構的凹槽和通孔,并形成銅金屬過覆蓋層(overburden);然后,經(jīng)過現(xiàn)場退火 (In-situ annealing)讓銅晶粒成長(graingrowth)在后續(xù)制程前趨于穩(wěn)定狀態(tài),改善銅 金屬薄膜的特性;最后進行化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing,CMP),移除該 銅金屬過覆蓋層以平整該雙大馬士革結構。上述ECP工藝中的現(xiàn)場退火步驟對銅金屬薄膜 的缺陷密度(defect density)、良率(yield)以及后續(xù)CMP步驟的移除率(remove rate) 都有很重要的影響。通常,為了防止退火過程中銅的氧化,需要在退火裝置中導入含有N2 和H2的保護氣(protection gas)。圖1為現(xiàn)有技術的ECP工藝中的退火裝置的結構示意 圖。該退火裝置1包括5個退火腔室(anneal chamber) 11 15、與退火腔室11連通的進 氣管21以及與退火腔室15連通的出氣管22。其中,退火腔室11 15在相鄰腔室之間設 有開孔以實現(xiàn)連通,例如,退火腔室11與退火腔室12之間設有開孔31。當實行退火步驟 時,保護氣從進氣管21導入至退火腔室11,進而通過相鄰腔室之間的開孔順序流通至相鄰 腔室,例如,通過開孔31流通至退火腔室12,最后流通至退火腔室15,并從出氣管22導出, 圖1中示意了保護氣的流通方向。然而,由于保護氣在整個流通過程中被退火腔室11 15 順序加熱,因此各個退火腔室的溫度及溫度緩變率(temperature ramp rate)存在差異,例 如,退火腔室11的溫度及溫度緩變率比其它四個退火腔室要低,這會導致經(jīng)各個退火腔室 退火后的晶圓(wafer)具有不同的晶圓電性測試(waferacc印tance test,WAT)結果、缺陷 密度以及CMP步驟的移除率等,進而影響晶圓的可靠性和良率。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種退火裝置,以解決現(xiàn)有技術中由于保護氣被各個 退火腔室順序加熱導致各個退火腔室的溫度及溫度緩變率存在差異,進而影響退火后的晶圓的可靠性和良率的問題。本實用新型提供一種退火裝置,包括至少兩個退火腔室,其中,所述每個退火腔室具有分進氣管和分出氣管,所述每個退火腔室的分進氣管通過一總進氣管相連通,所述每 個退火腔室的分出氣管通過一總出氣管相連通。進一步的,所述退火裝置中具有保護氣。進一步的,所述分進氣管和所述分出氣管分別位于其所屬的退火腔室的相對兩 側。進一步的,所述分進氣管位于其所屬的退火腔室的一側的中央,所述分出氣管位 于其所屬的退火腔室的另一側的中央。與現(xiàn)有技術相比,本實用新型提供的退火裝置,通過每個退火腔室采用各自的進 氣管和出氣管,實現(xiàn)保護氣在每個退火腔室內的同步加熱,從而消除了退火腔室之間的溫 度及溫度緩變率差異,保證了退火后的晶圓的可靠性和良率。
圖1為現(xiàn)有技術的ECP工藝中的退火裝置的結構示意圖;圖2為本實用新型提出的ECP工藝中的退火裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、特征更明顯易懂,
以下結合附圖對本實用新型的具體實 施方式作進一步的說明。在背景技術中已經(jīng)提及,現(xiàn)有技術中,由于保護氣被各個退火腔室順序加熱,導致 各個退火腔室的溫度及溫度緩變率存在差異,進而影響退火后的晶圓的可靠性和良率。本實用新型的核心思想在于,每個退火腔室采用各自的進氣管和出氣管,實現(xiàn)保 護氣在每個退火腔室內的同步加熱。圖2為本實用新型提出的ECP工藝中的退火裝置的結構示意圖。所述退火裝置2 包括5個退火腔室211 215。其中,退火腔室211具有分進氣管231和分出氣管241,退 火腔室212具有分進氣管232和分出氣管242,退火腔室213具有分進氣管233和分出氣管 243,退火腔室214具有分進氣管234和分出氣管244,退火腔室215具有分進氣管235和分 出氣管245。退火裝置2中具有保護氣,用以防止退火過程中銅的氧化,所述保護氣含有N2 和H2。優(yōu)選的,各個退火腔室的分進氣管和分出氣管分別位于其相對兩側,這使得保護氣在 各個退火腔室中能夠更加均勻地流通。更優(yōu)選的,各個退火腔室的分進氣管位于其一側的 中央,而分出氣管位于其另一側的中央,這使得保護氣在各個退火腔室中能夠更加充分地 流通。分進氣管231 235通過一總進氣管221相連通,分出氣管241 245通過一總出 氣管222相連通。圖2中還示意了退火裝置2中保護氣的流通方向。當實行退火步驟時,含有N2和 H2的保護氣首先從總進氣管221導入,然后分別經(jīng)由分進氣管231 235同時流通至各個退 火腔室211 215,進行加熱后再分別經(jīng)由分出氣管241 245流通出各個退火腔室211 215,最后從總出氣管222導出。由于保護氣在每個退火腔室內是同步加熱的,退火腔室之 間相互沒有影響,因此可以消除退火腔室之間的溫度及溫度緩變率差異,保證退火后的晶 圓的可靠性和良率。[0018]綜上所述,本實用新型提供的退火裝置,通過每個退火腔室采用各自的進氣管和 出氣管,實現(xiàn)保護氣在每個退火腔室內的同步加熱,從而消除了退火腔室之間的溫度及溫 度緩變率差異,保證了退火后的晶圓的可靠性和良率。顯然,本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用 新型的精神和范圍。這樣,倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及 其等同技術的范圍之內,則本實用新型也意圖包含這些改動和變 型在內。
權利要求一種退火裝置,包括至少兩個退火腔室,其特征在于,所述每個退火腔室具有分進氣管和分出氣管;所述每個退火腔室的分進氣管通過一總進氣管相連通,所述每個退火腔室的分出氣管通過一總出氣管相連通。
2.如權利要求1所述的退火裝置,其特征在于,所述退火裝置中具有保護氣。
3.如權利要求1所述的退火裝置,其特征在于,所述分進氣管和所述分出氣管分別位 于其所屬的退火腔室的相對兩側。
4.如權利要求3所述的退火裝置,其特征在于,所述分進氣管位于其所屬的退火腔室 的一側的中央,所述分出氣管位于其所屬的退火腔室的另一側的中央。
專利摘要本實用新型揭露了一種退火裝置,包括至少兩個退火腔室,其中,所述每個退火腔室具有分進氣管和分出氣管,所述每個退火腔室的分進氣管通過一總進氣管相連通,所述每個退火腔室的分出氣管通過一總出氣管相連通。本實用新型提供的退火裝置,通過每個退火腔室采用各自的進氣管和出氣管,實現(xiàn)保護氣在每個退火腔室內的同步加熱,從而消除了退火腔室之間的溫度及溫度緩變率差異,保證了退火后的晶圓的可靠性和良率。
文檔編號H01L21/321GK201562667SQ200920075830
公開日2010年8月25日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權日2009年8月4日
發(fā)明者何偉業(yè), 劉盛, 楊瑞鵬, 聶佳相 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司