[实用新型]一种退火装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体制造工艺领域，特别涉及化学电镀(electric chemistryplating，ECP)工艺中的退火装置。

背景技术

随着集成电路中元件集成度的不断提高，元件尺寸不断缩小，这对互连技术也提出了更高的要求。对0.18微米以下的线宽尺寸而言，铜由于具有低电阻率和高电迁移等特性已成为优于铝合金的互连选择材料。由于常见的物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)和化学气相沉积技术(Chemical VaporDeposition，CVD)在这种尺寸无法产生必要的均匀覆盖性，因此化学电镀(Electric Chemistry Plating，ECP)工艺逐渐成为沉积铜金属互连的选择。

因为铜难以刻蚀且在氧化处理过程中易于氧化，所以通常采用双大马士革结构(dual damascene structure)来实现铜金属互连。根据双大马士革结构，在绝缘层中形成互连凹槽和通孔，在该凹槽中形成上互连，并通过该通孔连接上互连到下互连或基底。一般ECP工艺包括以下步骤：首先，利用铜电镀(Copperplating)沉积铜金属以填满该双大马士革结构的凹槽和通孔，并形成铜金属过覆盖层(overburden)；然后，经过现场退火(In-situ annealing)让铜晶粒成长(graingrowth)在后续制程前趋于稳定状态，改善铜金属薄膜的特性；最后进行化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)，移除该铜金属过覆盖层以平整该双大马士革结构。上述ECP工艺中的现场退火步骤对铜金属薄膜的缺陷密度(defect density)、良率(yield)以及后续CMP步骤的移除率(remove rate)都有很重要的影响。通常，为了防止退火过程中铜的氧化，需要在退火装置中导入含有N₂和H₂的保护气(protection gas)。图1为现有技术的ECP工艺中的退火装置的结构示意图。该退火装置1包括5个退火腔室(anneal chamber)11～15、与退火腔室11连通的进气管21以及与退火腔室15连通的出气管22。其中，退火腔室11～15在相邻腔室之间设有开孔以实现连通，例如，退火腔室11与退火腔室12之间设有开孔31。当实行退火步骤时，保护气从进气管21导入至退火腔室11，进而通过相邻腔室之间的开孔顺序流通至相邻腔室，例如，通过开孔31流通至退火腔室12，最后流通至退火腔室15，并从出气管22导出，图1中示意了保护气的流通方向。然而，由于保护气在整个流通过程中被退火腔室11～15顺序加热，因此各个退火腔室的温度及温度缓变率(temperature ramp rate)存在差异，例如，退火腔室11的温度及温度缓变率比其它四个退火腔室要低，这会导致经各个退火腔室退火后的晶圆(wafer)具有不同的晶圆电性测试(waferacceptance test，WAT)结果、缺陷密度以及CMP步骤的移除率等，进而影响晶圆的可靠性和良率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种退火装置，以解决现有技术中由于保护气被各个退火腔室顺序加热导致各个退火腔室的温度及温度缓变率存在差异，进而影响退火后的晶圆的可靠性和良率的问题。

本实用新型提供一种退火装置，包括至少两个退火腔室，其中，所述每个退火腔室具有分进气管和分出气管，所述每个退火腔室的分进气管通过一总进气管相连通，所述每个退火腔室的分出气管通过一总出气管相连通。

进一步的，所述退火装置中具有保护气。

进一步的，所述分进气管和所述分出气管分别位于其所属的退火腔室的相对两侧。

进一步的，所述分进气管位于其所属的退火腔室的一侧的中央，所述分出气管位于其所属的退火腔室的另一侧的中央。

与现有技术相比，本实用新型提供的退火装置，通过每个退火腔室采用各自的进气管和出气管，实现保护气在每个退火腔室内的同步加热，从而消除了退火腔室之间的温度及温度缓变率差异，保证了退火后的晶圆的可靠性和良率。

附图说明

图1为现有技术的ECP工艺中的退火装置的结构示意图；

图2为本实用新型提出的ECP工艺中的退火装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。