半導(dǎo)體加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種半導(dǎo)體加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n,PVD)技術(shù)是半導(dǎo)體工業(yè)中使用最廣泛的一類薄膜制造技術(shù)。物理氣相沉積技術(shù)可以應(yīng)用在很多工藝領(lǐng)域，如銅互連線技術(shù)、封裝領(lǐng)域中的娃穿孔(Through Silicon Via, TSV)等等。
[0003]隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷發(fā)展，集成電路的尺寸越來越小，Low-k(低介電常數(shù))材料作為層間介質(zhì)出現(xiàn)在互連工藝中。在刻蝕Low-k材料的工藝中，為了保護(hù)Low-k材料，以獲得更佳的刻蝕形貌，通常在Low-k材料上沉積金屬化合物薄膜(例如TiN薄膜)，作為刻蝕Low-k材料的金屬硬掩膜。目前,金屬化合物薄膜的沉積工藝已成為32nm節(jié)點(diǎn)以下的銅互連工藝中不可缺少的一個(gè)工藝流程。
[0004]金屬化合物薄膜的沉積工藝需要關(guān)注的參數(shù)主要有:薄膜的厚度均勻性、電阻值均勻性和應(yīng)力。其中，與沉積金屬(非化合物)不同，在沉積金屬化合物時(shí)，薄膜的厚度與電阻值的乘積并不是一個(gè)常量，換言之，即使薄膜各個(gè)區(qū)域的厚度相同，電阻值也未必相同，這是因?yàn)榻饘俚某练e是直接濺射(僅向PVD腔室內(nèi)通入Ar等濺射氣體)，而TiN薄膜的沉積則是反應(yīng)濺射(除了向PVD腔室內(nèi)通入Ar等濺射氣體之外，同時(shí)還通入O2或N2等的反應(yīng)氣體)，在反應(yīng)濺射過程中，Ti和N的成分比例在基片表面各個(gè)區(qū)域的分布并不均勻，而Ti和N的成分比例對(duì)薄膜的電阻值具有一定的影響，從而導(dǎo)致電阻值均勻性較低，進(jìn)而給后道工藝(如濕法清洗(wet clean)、CMP研磨)的均勻性帶來不良影響。如圖1和圖2所示，為薄膜的電阻值分別與濕法清洗速率和CMP研磨速率的關(guān)系圖。其中，橫坐標(biāo)表示基片上自中心至邊緣的13個(gè)取樣點(diǎn)；圖1中左邊縱坐標(biāo)表示電阻值(Rs),右邊縱坐標(biāo)表示濕法清洗速率(WER);圖2中縱坐標(biāo)表示CMP研磨速率。由圖1可知，若13個(gè)取樣點(diǎn)的電阻值存在差異，則濕法清洗速率也隨之發(fā)生變化，從而表明電阻值均勻性對(duì)濕法清洗均勻性具有一定的影響。由圖2可知，電阻值均勻性為2.4%時(shí)CMP研磨速率明顯比電阻值均勻性為3%時(shí)CMP研磨速率均勻，從而表明電阻值均勻性越小，則CMP研磨速率越均勻。
[0005]圖3為現(xiàn)有的一種PVD設(shè)備。如圖3所示，PVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室100，在反應(yīng)腔室100的頂部設(shè)置有靶材102，靶材102與直流電源或射頻電源(圖中未示出)電連接；并且，在反應(yīng)腔室100內(nèi)，且位于靶材102的下方設(shè)置有基座101，用以承載被加工工件103，以及加熱被加工工件103，以使其達(dá)到工藝所需的溫度。而且，在反應(yīng)腔室100的底部還設(shè)置有排氣口 104，排氣系統(tǒng)(圖中未示出)經(jīng)由排氣口 104對(duì)反應(yīng)腔室100進(jìn)行抽真空。例如，在沉積TiN薄膜的過程中，向反應(yīng)腔室100內(nèi)同時(shí)通入Ar和N2，并開啟射頻電源，此時(shí)被離化的N與Ti靶材發(fā)生反應(yīng)形成TiN，然后被濺射出來并沉積在被加工工件103的表面上，從而獲得TiN薄膜。
[0006]為了改善金屬化合物薄膜的電阻值均勻性，通常采用調(diào)節(jié)基座101與靶材102之間的豎直間距(spacing)、腔室壓力以及Baking(烘烤)等的方式。但是，由于基座101與靶材102之間的豎直間距分別對(duì)薄膜的電阻值均勻性和厚度均勻性均有影響，也就是說，該豎直間距分別與薄膜的電阻值均勻性和厚度均勻性具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，即:該豎直間距越大，電阻值均勻性越好，而厚度均勻性則越差；相反的，該豎直間距越小，電阻值均勻性越差，而厚度均勻性則越好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，其可以在不影響薄膜厚度均勻性的前提下，提高薄膜電阻均勻性，從而可以提高后道工藝的均勻性。
[0008]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室和設(shè)置在其內(nèi)部的加熱裝置，所述加熱裝置包括加熱燈組和位于所述加熱燈組上方的石英蓋，所述石英蓋用于承載被加工工件；所述加熱燈組用于透過所述石英蓋對(duì)所述被加工工件進(jìn)行輻射加熱，所述加熱燈組的數(shù)量為至少兩組，且對(duì)應(yīng)于所述被加工工件的不同區(qū)域間隔排布；并且所述加熱裝置還包括至少一個(gè)隔熱部件，用以使各組加熱燈組產(chǎn)生的熱量相互隔離；所述加熱裝置還包括控制單元，所述控制單元用于在進(jìn)行工藝時(shí)，根據(jù)預(yù)先獲得的所述被加工工件不同區(qū)域的薄膜電阻值的分布以及被加工工件不同區(qū)域的溫度與薄膜電阻值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，調(diào)節(jié)施加到各組加熱燈組上的功率，從而調(diào)節(jié)所述被加工工件不同區(qū)域的薄膜電阻值分布。
[0009]優(yōu)選的，所述被加工工件不同區(qū)域的薄膜電阻值分布的獲得方式為:進(jìn)行一次工藝，并在工藝過程中利用所述控制單元調(diào)節(jié)施加到各組加熱燈組上的功率，以使被加工工件不同區(qū)域的溫度相同；在完成該工藝之后，通過檢測獲得該被加工工件不同區(qū)域的薄膜電阻值的分布。
[0010]優(yōu)選的，每組加熱燈組采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，且所述至少兩組加熱燈組分別環(huán)繞在與所述被加工工件不同半徑的圓周處相對(duì)應(yīng)的位置處。
[0011]優(yōu)選的，所述隔熱部件為隔熱環(huán)，所述隔熱環(huán)環(huán)繞在相鄰的兩組加熱燈組之間，用以使二者相互隔離。
[0012]優(yōu)選的，每組加熱燈組包括多個(gè)燈泡，且沿所述被加工工件的周向間隔設(shè)置。
[0013]優(yōu)選的，每組加熱燈組包括一根或多根沿所述被加工工件的周向環(huán)繞的環(huán)形燈管，且所述多根環(huán)形燈管相互嵌套。
[0014]優(yōu)選的，所述至少兩組加熱燈組沿所述被加工工件的周向間隔排布。
[0015]優(yōu)選的，所述隔熱部件為隔熱板，所述隔熱板沿所述被加工工件的徑向設(shè)置，且位于相鄰的兩組加熱燈之間，用以使二者相互隔離。
[0016]優(yōu)選的，每組加熱燈組包括至少一個(gè)燈泡或者燈管。
[0017]優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體加工設(shè)備為物理氣相沉積設(shè)備，且用于對(duì)被加工工件進(jìn)行TiN薄膜的沉積工藝。
[0018]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其加熱裝置通過使至少一組加熱燈組對(duì)應(yīng)于被加工工件的不同區(qū)域間隔排布，并借助隔熱部件使各組加熱燈組產(chǎn)生的熱量相互隔離，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被加工工件進(jìn)行分區(qū)加熱。而且，借助控制單元在進(jìn)行工藝時(shí)，根據(jù)預(yù)先獲得的被加工工件不同區(qū)域的薄膜電阻值的分布以及被加工工件不同區(qū)域的溫度與薄膜電阻值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)在工藝過程中在線調(diào)節(jié)施加到各組加熱燈組上的功率，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)被加工工件不同區(qū)域的薄膜電阻值分布，從而可以提高薄膜電阻均勻性，進(jìn)而可以提高后道工藝的均勻性。此外，由于被加工工件的溫度僅與薄膜電阻值之間具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而基于該對(duì)應(yīng)關(guān)系的調(diào)節(jié)過程不會(huì)影響薄膜厚度，從而可以保證薄膜厚度均勻性不受影響。
【附圖說明】
[0020]圖1為薄膜的電阻值與濕法清洗速率的關(guān)系圖；
[0021]圖2為薄膜的電阻值與CMP研磨速率的關(guān)系圖；
[0022]圖3為現(xiàn)有的一種PVD設(shè)備；
[0023]圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備的剖視圖；
[0024]圖5A為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備的加熱裝置的剖視圖；
[0025]圖5B為沿圖5A中A-A線的剖視圖；
[0026]圖5C為薄膜電阻值與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；
[0027]圖f5D為加熱裝置在兩種溫度設(shè)置下獲得的薄膜電阻值的分布圖；
[0028]圖5E為本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)變型提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備的加熱裝置的俯視圖；
[0029]圖6A為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備的一種加熱裝置的俯視圖；以及
[0030]圖6B為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備的另一種加熱裝置的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]第一實(shí)施例
[0033]圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備的剖視圖。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其為物理氣相沉積設(shè)備，具體包括反應(yīng)腔室200和設(shè)置在其內(nèi)部的加熱裝置201。其中，在反應(yīng)腔室200的頂部設(shè)置有靶材202，靶材202與直流電源或射頻電源(圖中未示出)電連接。優(yōu)選的，上述物理氣相沉積設(shè)備可應(yīng)用于對(duì)被加工工件進(jìn)行TiN薄膜的沉積工藝，此時(shí)靶材202為Ti靶材，具體地，向反應(yīng)腔室200內(nèi)同時(shí)通入Ar和N2,并開啟電源，此時(shí)被離化的N與Ti靶材發(fā)生反應(yīng)形成TiN，然后被濺射出來并沉積在置于加熱裝置201上的被加工工件表面，從而獲得TiN薄膜。
[0034]下面對(duì)加熱裝置201進(jìn)行詳細(xì)描述。具體地，圖5A為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的加熱裝置的剖視圖。圖5B為沿圖5A中A-A線的剖視圖。請(qǐng)一并參閱圖5A和圖5B，加熱裝置201包括加熱燈組、位于該加熱燈組上方的石英蓋2、至少一個(gè)隔熱部件以及用于承載加熱燈組、石英蓋2和隔熱部件的提升基座I。其中，石英蓋2用于承載被加工工件3 ;加熱燈組用于透過石英蓋2對(duì)被加工工件3進(jìn)行輻射加熱；加熱燈組的數(shù)量為至少兩組，且對(duì)應(yīng)于被加工工件3的不同區(qū)域間隔排布；隔熱部件用于使各組加熱燈組產(chǎn)生的熱量相互隔離。
[0035]在本實(shí)施例中，如圖5B所示，加熱燈組的數(shù)量為兩組，S卩，兩組加熱燈組(41，42)，且每組加熱燈組采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，該環(huán)形加熱燈組由沿被加工工件3的周向間隔設(shè)置多個(gè)燈泡組成；并且，兩組加熱燈組(41，42)分別環(huán)繞在與被加工工件3不同半徑的圓周處相對(duì)應(yīng)的位置處，其中，加熱燈組41對(duì)應(yīng)于被加工工件3的邊緣區(qū)域；加熱燈組42對(duì)應(yīng)于被加工工件3的中心區(qū)域。此外，隔熱部件為隔熱環(huán)51，該隔熱環(huán)51環(huán)繞在兩組加熱燈組(41，42)之間，用以使二者相互隔離。所謂相互隔離，是指相鄰兩組加熱燈組在分別對(duì)各自所對(duì)應(yīng)的被加工工件3的某個(gè)區(qū)域進(jìn)行輻射加熱時(shí)，二者輻射出的熱量因受到隔熱部件的遮擋而不會(huì)