半導(dǎo)體制造裝置及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是提供一種適用于半導(dǎo)體金屬布線工藝的半導(dǎo)體制造裝置及制造方法。半導(dǎo)體制造裝置，包括：承載室；和至少一個(gè)以上的處理室；和傳送室；及抗氧化氣體供應(yīng)部。處理室接收基板后進(jìn)行熱處理（annealing）工藝。傳送室是在承載室與處理室之間傳送基板?？寡趸瘹怏w供應(yīng)部是至少向傳送室與承載室中一方供應(yīng)抗氧化氣體。
【專利說明】半導(dǎo)體制造裝置及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造裝置及制造方法，更詳細(xì)的說是可應(yīng)用在半導(dǎo)體金屬 布線工藝的半導(dǎo)體制造裝置及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的半導(dǎo)體金屬布線工藝中雖使用價(jià)格更為便宜特性好的鋁，但為了獲得更 快的半導(dǎo)體元件的信號傳達(dá)速度，便開始使用銅。銅具有比鋁更低的電阻率以及更高的電 遷移(electro migration)電阻特性。
[0003]使用銅的布線工藝，在晶片等的上基板面形成按層次疊層的導(dǎo)電層與絕緣層后， 包括了形成貫通絕緣層的接觸孔(contact hole)的過程。之后，接觸孔的內(nèi)部填入銅后，填 入的銅的表面經(jīng)過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP, Chemical Mechanical Polishing)工藝處理平整。 之后進(jìn)行后續(xù)工藝。這時(shí)，根據(jù)后續(xù)工藝的熱預(yù)算(thermal budget)隨著銅的熱膨脹及更 正性的變化等，引起銅的接觸部分像山一樣的突起現(xiàn)象發(fā)生。因此半導(dǎo)體元件的裂縫等的 原因引起不良產(chǎn)品。
[0004]為了改善此問題，在銅的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝之后進(jìn)行熱處理(annealing) 工藝使銅的表面膨脹后，再進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝。但是，銅在遇見微量的水分及氧 氣時(shí)很容易產(chǎn)生氧化。并且，銅的氧化程度是隨著溫度越高越嚴(yán)重。銅的氧化隨著接觸電 阻的增加，隨之產(chǎn)生半導(dǎo)體元件的電力使用增加及信號傳遞速度減少等的問題發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](要解決的技術(shù)問題)
[0006]本發(fā)明解決以上的問題，其目的在于提供一種關(guān)于在基板進(jìn)行熱處理工藝時(shí)可以 防止基板金屬層等氧化的半導(dǎo)體制造裝置及制造方法。
[0007](解決問題的手段)
[0008]為達(dá)成所述目的，本發(fā)明所述的半導(dǎo)體制造裝置，其目的在于，包括:承載室；至 少一個(gè)以上的處理室，接收到供應(yīng)的基板進(jìn)行熱處理工藝；傳送室，在所述承載室與所述處 理室之間傳送基板；及抗氧化氣體供應(yīng)部，至少向所述傳送室與所述承載室中一方供應(yīng)抗 氧化氣體。
[0009]根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體制造方法，包括:至少向傳送室與承載室中一方供應(yīng)抗氧化氣 體的同時(shí)，基板根據(jù)所述傳送室從所述承載室處向處理室的送入階段；對所述處理室送入 的基板進(jìn)行熱處理工藝階段；及至少向所述傳送室和所述承載室中一方供應(yīng)抗氧化氣體的 同時(shí)，在所述處理室進(jìn)行過熱處理工藝的基板向所述傳送室送出的階段。
[0010](發(fā)明的效果)
[0011]根據(jù)本發(fā)明，至少向傳送室和承載室中一方供應(yīng)抗氧化氣體的同時(shí)，將基板送入 進(jìn)行熱處理工藝的處理室或者送出，從而可以防止基板的金屬層等的氧化。因此，金屬層的 接觸電阻也不會增加，隨之半導(dǎo)體元件的電力使用增加及信號傳達(dá)速度降低等問題上可起到防止作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體制造裝置構(gòu)成圖。
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體制造裝置構(gòu)成圖。
[0014]圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體制造裝置構(gòu)成圖。
[0015]圖4是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體制造裝置構(gòu)成圖。
[0016]圖5是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的半導(dǎo)體制造裝置構(gòu)成圖。
[0017]圖6是根據(jù)圖4具有冷卻模塊的構(gòu)成圖示例。
[0018]圖7是根據(jù)圖1處理室的一例圖示的側(cè)截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體制造裝置構(gòu)成圖。參照圖1所示，半導(dǎo)體 制造裝置100，包括:承載室110 ;至少一個(gè)的處理室120 ;傳送室130 ;及抗氧化氣體供應(yīng)部 140。
[0021]承載室110，在大氣壓環(huán)境的外部將晶片等的基板10送入處理室120之前，使處理 室120的真空環(huán)境與實(shí)際保持一致的狀態(tài)下收容基板10，或傳送室130在向外部將基板10 送出之前，與外部的大氣壓環(huán)境實(shí)際保持一致的狀態(tài)下收容基板10。
[0022]例如，在承載室110的外部可設(shè)置基板處理模塊101。在這種情況下，基板處理模 塊101包括框架102，和框架102的一側(cè)壁面位置的基板儲存容器103。并且，在框架102的 內(nèi)部基板儲存容器103與承載室110之間可裝置傳送基板10的大氣機(jī)器手(atmosopheric robot) 104。
[0023]處理室120在接收供應(yīng)的基板10后對其進(jìn)行熱處理(annealing)加工。這時(shí)，由 處理室120供應(yīng)的基板10可形成金屬層。金屬層是在基板10上填入金屬形成。例如，基 板上由導(dǎo)電層和絕緣層疊層后，形成貫通絕緣層接觸孔(contact hole)。接觸孔的內(nèi)部填 入金屬后，填入的金屬表面通過CMP (Chemical Mechanical Polishing)工藝處理后變平 整。通過這個(gè)過程填入金屬的基板10可向處理室120供應(yīng)。填入的金屬可使用銅(Cu)。
[0024]處理室120具有復(fù)數(shù)個(gè)并安置在傳送室130的周圍。并且，承載室110可與復(fù)數(shù) 個(gè)處理室120之間的傳送室130連接。由此，半導(dǎo)體制造裝置100可由集群系統(tǒng)構(gòu)成。復(fù) 數(shù)個(gè)處理室120中的構(gòu)成，可以全部進(jìn)行熱處理。再舉一例，復(fù)數(shù)個(gè)處理室120中的構(gòu)成可 以是至少有一個(gè)進(jìn)行熱處理，其余處理室120進(jìn)行CMP工藝等的處理。
[0025]傳送室130起到傳送承載室110與處理室120之間的基板10的作用。傳送室130 從承載室110處向處理室120送入基板10，或從處理室120處向承載室110送出基板10。 傳送室130內(nèi)部為真空狀態(tài)并且根據(jù)內(nèi)部設(shè)置的真空機(jī)器手(vacuum robot)131傳送基板 10。
[0026]抗氧化氣體供應(yīng)部140由承載室110供應(yīng)抗氧化氣體。即，抗氧化氣體供應(yīng)部140， 基板10在承載室110內(nèi)時(shí)，向承載室110供應(yīng)抗氧化氣體起到防止基板10的金屬層等的
氧化產(chǎn)生。[0027]比如:在金屬層為銅的情況時(shí),抗氧化氣體為氫氣(H2)或者包含氫氣的氣體。氫 氣與承載室HO的內(nèi)部空氣包含的氧氣或者水分產(chǎn)生反應(yīng)后,從而與氧氣或者水分發(fā)生反 應(yīng)并防止銅的氧化。即，氫氣起到還原劑的作用。銅得到抗氧化后，接觸電阻不增加，因此 半導(dǎo)體元件的電力使用增加及信號傳達(dá)速度減慢等的問題起到防止作用。
[0028]另外，抗氧化氣體供應(yīng)部140向處理室120運(yùn)送進(jìn)基板10時(shí)，可向承載室110供 應(yīng)抗氧化氣體。處理室120因進(jìn)行熱處理工藝，所以保持在高溫狀態(tài)。在向承載室110供 應(yīng)抗氧化氣體的狀態(tài)下，由于處理室120的槽閥為了使基板10能夠送入而打開，送入之前 的基板10即使脫離了處理室120的高溫，也能夠通過抗氧化氣體對基板10的金屬層等的 氧化進(jìn)行防止。
[0029]并且，抗氧化氣體供應(yīng)部140從處理室120處送出基板10時(shí)，可由承載室110供 應(yīng)抗氧化氣體。在由承載室110供應(yīng)抗氧化氣體的狀態(tài)下，由于處理室120的槽閥為了使 基板10能夠送入而打開，送出后的基板10即使脫離了處理室120的高溫，也能夠通過抗氧 化氣體10對基板10的金屬層等的氧化進(jìn)行防止。
[0030]又例如，根據(jù)圖2所示，抗氧化氣體供應(yīng)部140可由傳送室130供應(yīng)抗氧化氣體。 抗氧化供應(yīng)部140在基板10在傳送室130內(nèi)時(shí)，或者由處理室120送入基板10時(shí)，或者從 處理室120處送出基板10時(shí)，由傳送室130供應(yīng)抗氧化氣體對基板10的金屬層等的氧化 進(jìn)行防止。
[0031]再例如，根據(jù)圖3所示，抗氧化氣體供應(yīng)部140不僅向傳送室130，還向處理室120 供應(yīng)抗氧化氣體構(gòu)成。在這種情況，由處理室120送入基板10或從處理室120處送出基板 10時(shí)，抗氧化氣體供應(yīng)部140由傳送室130與處理室120同時(shí)供應(yīng)抗氧化氣體。
[0032]因此，由處理室120送入基板10或從處理室120處送出基板10時(shí)，基板10的金 屬層等的氧化防止效果可提高。并且，在處理室120內(nèi)對基板10進(jìn)行熱處理過程時(shí)，抗氧 化氣體供應(yīng)部140可向處理室120供應(yīng)抗氧化氣體。因此，基板10的熱處理過程中，基板 10的金屬層的氧化防止效果可提高。
[0033]再例如，根據(jù)圖4所示，抗氧化氣體供應(yīng)部140向承載室110與處理室120構(gòu)成供 應(yīng)抗氧化氣體。這種情況，由處理室120送入基板10或從處理室120處送出基板10時(shí)，抗 氧化供應(yīng)部140可向承載室110與處理室120同時(shí)供應(yīng)抗氧化氣體。
[0034]當(dāng)然，根據(jù)圖5所示，抗氧化氣體供應(yīng)部140也可向承載室110與處理室120與傳 送室130都一起供應(yīng)抗氧化氣體。
[0035]根據(jù)圖6所示，基板10從處理室120處送出后，可在冷卻模塊150進(jìn)行冷卻。冷 卻模塊150是對熱處理后的基板10進(jìn)行冷卻，可安置在傳送室130。冷卻模塊150在冷卻 基板10時(shí)，抗氧化氣體供應(yīng)部140向冷卻模塊150供應(yīng)抗氧化氣體并防止對基板10的金 屬層等的進(jìn)行氧化的同時(shí)將溫度冷卻到100°C以下。這時(shí)，冷卻模塊150從抗氧化氣體供 應(yīng)部140處直接的接收到抗氧化氣體或從抗氧化氣體供應(yīng)部140處間接的接收到向承載室 110或者傳送室130供應(yīng)的抗氧化氣體。當(dāng)然，冷卻模塊150可以在承載室110內(nèi)安置，也 可在傳送室130與承載室110內(nèi)都安置。
[0036]另外，向處理室120送入基板10或從處理室120送出基板10時(shí)，傳動艙130與處 理室120的內(nèi)部壓力相同或更高。由此，防止從處理室120向傳送室130流入顆粒，使得送 入前的基板10和送出后的基板10的顆粒污染最小化。[0037]根據(jù)圖7所示，處理室120包括基座122和基板升降單元123。并且，處理室120 的一側(cè)可形成從抗氧化氣體供應(yīng)部140供應(yīng)的抗氧化氣體流入的抗氧化氣體流入口 120a。 抗氧化氣體流入口 120a通過供應(yīng)管與抗氧化氣體供應(yīng)部140連接,從而接收從抗氧化氣體 供應(yīng)部140處供應(yīng)的抗氧化氣體。圖示顯示抗氧化氣體流入口 120a在處理室120的側(cè)面 形成，但并且限制于此，處理室120的上面或者下面也可形成。
[0038]基座122放置在處理室121內(nèi)支撐上面的基板10?；?22內(nèi)含加熱器，可對擱 放在上面的基板10進(jìn)行加熱。
[0039]基板升降單元123是從基座122處將基板10進(jìn)行分離，或由基座122將基板10 安置。例如，基板升降單元123通過搬運(yùn)機(jī)器手131接收向處理室121內(nèi)送入的基板10后 安置在基座122上。并且，基板升降單元123可將基座122上安置的基板10從基座122處 分離，再通過搬運(yùn)機(jī)器手131向處理室121外送出?；迳祮卧?23在升降運(yùn)作的時(shí)，包 括了使基板10升降的升降銷123a和使升降銷123a進(jìn)行驅(qū)動的升降促動器123b。
[0040]在上所述構(gòu)成的處理室120內(nèi)，基板10進(jìn)行熱處理完成后，基板升降單元123可 從基座122處將基板10進(jìn)行分離。隨之，基板10從基座122的加熱器處分離后進(jìn)行第I 次冷卻后，可從處理室120處送出。因此，基板10從處理室120處送出時(shí)基板10的金屬層 等的氧化防止效果能夠提高。
[0041]另外，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體制造方法的說明如下。首先，至少向傳送室 130與承載室110中一方供應(yīng)抗氧化氣體的同時(shí)，基板10由傳送室130從承載室110處向 處理室120的送入階段；這時(shí)，基板10上形成金屬層，金屬層是在填入銅后形成。這種情況 下，抗氧化氣體為氫氣或者包含氫氣的氣體構(gòu)成。由傳送室130及/或者承載室110供應(yīng) 氫氣的狀態(tài)下，基板10被送入后可起到防止銅氧化。
[0042]向處理室120送入基板10的過程中，可至少向傳送室130與承載室110中一方供 應(yīng)抗氧化氣體的同時(shí)向處理室120供應(yīng)抗氧化氣體。因此，防止銅的氧化效果可隨之提高。 并且，在向處理室120送入基板10的過程中，傳送室130的內(nèi)部壓力與處理室120的內(nèi)部 壓力可相同也可更高。因此，從處理室120處起到防止顆粒等流入傳送室130，從而在對于 送入之前的基板被顆粒污染可減小到最少。
[0043]接著，對送入處理室120的基板10進(jìn)行熱處理。關(guān)于基板10熱處理工序時(shí)，可向 處理室120供應(yīng)抗氧化氣體。因此，在基板10熱處理過程中防止銅的氧化效果隨之提高。 并且，基板10的熱處理完成后，將基座122上安置的基板從基座122處進(jìn)行分離。因此，基 板10從基座122的加熱器處分離進(jìn)行第I次的冷卻后，從處理室120送出，基板在送出時(shí) 防止銅氧化的效果得到提高。
[0044]基板10進(jìn)行熱處理后，可至少向傳送室130與承載室110中任何一方供應(yīng)抗氧化 氣體的同時(shí)在處理室120進(jìn)行熱處理后的基板10向傳送室130送出。向傳送室130送出 基板10的過程中，至少向傳送室130與承載室110中至少一方供應(yīng)抗氧化氣體的同時(shí)可向 處理室120供應(yīng)抗氧化氣
[0045]體。因此，防止銅氧化的效果得到提高。
[0046]并且，從處理室120處基板10送出的過程中，可設(shè)置出傳送室130的內(nèi)部壓力與 處理室120的內(nèi)部壓力相同或更高。因此，從處理室120處防止顆粒等流入傳送室130，從 而減少送入后的基板10被顆粒污染最小化。并且，從處理室120處送出基板10的過程中，通過傳送室130及/或者承載室110安置的冷卻模塊150對基板10進(jìn)行冷卻，并向冷卻模 塊150供應(yīng)抗氧化氣體防止銅氧化。
[0047]本發(fā)明參考說明圖示的實(shí)施例僅為例示說明，具備所屬【技術(shù)領(lǐng)域】知識的人員可對 其進(jìn)行多樣的變形及對其進(jìn)行均等的進(jìn)行其他的實(shí)施例。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)按以 下權(quán)利要求進(jìn)行理解。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，包括:承載室；至少一個(gè)以上的處理室，接收到供應(yīng)的基板進(jìn)行熱處理工藝；傳送室，在所述承載室與所述處理室之間傳送基板；及抗氧化氣體供應(yīng)部，至少向所述傳送室與所述承載室中一方供應(yīng)抗氧化氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，所述抗氧化氣體供應(yīng)部向所述處理室送入基板或從所述處理室處送出基板時(shí)，至少向所述傳送室與所述承載室中一方供應(yīng)抗氧化氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，所述抗氧化氣體供應(yīng)部向所述處理室供應(yīng)抗氧化氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，所述抗氧化氣體供應(yīng)部是向所述處理室送入基板或從所述處理室處送出基板時(shí)，至少向所述傳送室與所述承載室中一方和向所述處理室同時(shí)供應(yīng)抗氧化氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，所述傳送室是向所述處理室送入基板或從所述處理室處送出基板時(shí)，具有與所述處理室的內(nèi)部壓力相同或更高的內(nèi)部壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，所述抗氧化氣體供應(yīng)部是在 所述處理室內(nèi)對基板進(jìn)行熱處理時(shí)，向所述處理室內(nèi)部供應(yīng)抗氧化氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，所述處理室，包括:支持基板及進(jìn)行加熱的基座，和從基座處將基板分離或?qū)⒒灏仓迷诨幕迳祮呜?；在所述處理室?nèi)進(jìn)行熱處理工藝完成后，所述基板升降單元將基板從所述基座處進(jìn)行分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，還包括了冷卻模塊，對所述傳送室與所述承載室之間進(jìn)行熱處理工藝后的基板進(jìn)行冷卻；所述冷卻模塊在基板冷卻時(shí)，所述抗氧化氣體供應(yīng)部向所述冷卻模塊供應(yīng)抗氧化氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，所述基板基板上形成金屬層，所述金屬層是由銅(Cu)形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體制造裝置，其特征在于，抗氧化氣體為氫氣(H2)或者包含氫氣的氣體。
11.半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，包括:至少向傳送室與承載室中一方供應(yīng)抗氧化氣體的同時(shí)，基板由所述傳送室從所述承載室處向處理室的送入階段；對所述處理室送入的基板進(jìn)行熱處理工藝階段；及至少向所述傳送室和所述承載室中一方供應(yīng)抗氧化氣體的同時(shí)，在所述處理室進(jìn)行過熱處理工藝的基板向所述傳送室送出的階段。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，對基板進(jìn)行熱處理工藝階段還包括向所述處理室供應(yīng)抗氧化氣體的過程。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，基板向所述處理室送入或從所述處理室處送出階段里，至少向所述傳送室與承載室中一方供應(yīng)抗氧化氣體的同時(shí)向所述處理室供應(yīng)抗氧化氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，在基板向所述處理室送入或者從所述處理室處送出的階段里，可設(shè)定所述傳送室的內(nèi)部壓力與所述處理室的內(nèi)部壓力相同或更高。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，基板在進(jìn)行熱處理工藝完成后，將基座上安置的基板從所述基座處分離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，基板從所述處理室處送出的階段還包括所述傳送室與所述承載室之間由冷卻模塊對基板進(jìn)行冷卻的過程；在基板冷卻的過程中，向所述冷卻模塊供應(yīng)抗氧化氣體。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，所述基板形成金屬層，所述金屬層由銅(Cu)形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，所述抗氧化氣體為氫氣 (H2)或者包含氫氣的氣體。
【文檔編號】H01L21/324GK103460352SQ201280017671
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月15日
【發(fā)明者】李起薰, 柳東浩 申請人:圓益Ips股份有限公司