[发明专利]半导体工件热处理方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体工件热处理的装置和方法，更具体地说，该装 置包含两个水平相连的热处理室，两室之间以一可伸缩门隔开。该装置和 方法使得半导体工件的两面能被多种热传递机制在两个不同的设定温度下 进行热处理，并且，加热室和冷却室能够同时处理不同的半导体工件，增 加整个热处理装置的工作效率。

背景技术

在半导体工件的生产中，在器件制造的过程中，基底上会有很多薄膜 沉积层。这些薄膜沉积层可能具有不同的热膨胀系数并含有污染物、缺陷 或者不希望得到的微观结构，它们都对半导体工件的质量有负面的影响。 一般说来，在工件被传送到下一工艺步骤前需要一个热处理过程来减少和 消除这些负面影响。从而提高沉积层的物理和电学性能。例如铜互连工艺 中新鲜沉积的铜膜需要一退火步骤以降低其电阻率，以及在接下来的化学 机械抛光步骤前稳定晶粒结构。传统的热处理只使用一个单独的传导、对 流或辐射热源。一般来说，该单面热处理过程在垂直于工件表面的方向上 沿着其厚度存在一个很大的初始温度梯度。这种温度梯度和各层热膨胀系 数的差别，会导致应力的不匹配和工件的变形，这种形变一般被称为“弯 曲”。严重的弯曲能导致器件的毁损及产量损失。在实际生产中，半导体 工件一般在热处理前会在设定温度下被预热一段时间从而减少“弯曲”的 产生。因此热处理的时间延长，同时产量也受到限制。同样的，预冷却步 骤的时间也会限制加工量。于是就需要一种具有较小温度梯度和较高效率 的半导体热处理的装置和方法。同时，也需要一种能够有效提高半导体工 件热处理效率的装置和方法。

发明内容

本发明提供了一种装置和方法，用于两个水平布置的热处理室内迅速 并双面地热处理半导体工件，其中每个室包含一第一热处理源和一第二热 处理源，两室之间以一可伸缩门隔开。

在一实施例中，所述装置包括了一加热室和一冷却室，两室水平布置 并互相相邻，两室之间有一可伸缩门。加热室内除了有一用于加热所述半 导体工件背面的第一加热源外，还包括一用于加热半导体正面的第二加热 源。所述可伸缩门在加热过程中移入加热室和冷却室之间。当加热过程完 成以后，半导体工件被一水平传送设备送入冷却室进行冷却。在冷却室内， 除了有一用于冷却半导体工件的背面的第一冷却源外，还有一用于冷却半 导体工件正面的第二冷却源。所述可伸缩门在冷却过程中移入加热室和冷 却室之间。

在一实施例中，加热室和冷却室同时工作，对不同的半导体工件进行 加热和冷却，能同时处理两个半导体工件。

在一实施例中，半导体工件在一加热过程前被同时从正面和背面预热 并在一冷却过程前被同时从正面和背面预冷。

在一实施例中，当进行冷却处理时，可伸缩门可用来移除来自加热室 的热量。

在一实施例中，热传导机制和热对流机制在半导体工件的双面热处理 中都得到使用。

在一实施例中，提供了一种用于半导体工件热处理的方法。所述过程 适用于一具有水平相连的加热室和冷却室的热处理装置，并用一可伸缩门 将两室分隔开。该方法包括将可伸缩门从加热室和冷却室之间移出，把第 一半导体工件送入加热室，同时把第二半导体工件送入冷却室；将可伸缩 门移入加热室和冷却室之间并开始加热和冷却过程；冷却过程结束后将第 二半导体工件移出冷却室；当加热过程结束后，将可伸缩门移出加热室和 冷却室之间，并把第一半导体工件从加热室移入冷却室；将第三半导体工 件送入加热室；将可伸缩门移入到加热室和冷却室之间并开始加热和冷却 过程；重复上述的步骤。

在一实施例中，半导体工件在加热步骤开始前被预热并在冷却步骤开 始前被预冷。

在一实施例中，热传导机制和热对流机制都被用于半导体工件的双面 热处理。

采用的双面热处理机制提高了热处理的效率和均匀性，并且减少了热 应力的不匹配所导致的半导体工件的变形，同时，加热室和冷却室对于半 导体工件的连续处理能力提高了处理的效率。

附图说明

上述的以及其他本发明的特征、性质和优势将通过下面附图对实施例 的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征， 其中：

图1所示为一热处理装置的等比例分解图，该热处理装置具有两个水 平布置的热处理室，两室之间有一可伸缩门；

图2所示为一半导体工件传送设备的示意图；