[发明专利]一种加热腔室及半导体加工设备

说明书

本发明涉及加热腔室及半导体加工设备，该加热腔室包括多个加热区域和与加热区域一一对应的加热单元、驱动单元、检测单元、控制单元和与加热单元一一对应的调节单元，驱动单元用于驱动检测单元在平行于晶片的平面内移动，并实时将检测单元的位置信号发送至控制单元；检测单元用于在其移动的过程中实时检测晶片上对应多个加热区域的温度，并将温度发送至控制单元；控制单元用于根据驱动单元发送的位置信号判断检测单元发送的温度属于的加热区域，并判断该温度与预设温度是否存在偏差，若是，调节该温度属于的加热区域所对应的调节单元，以校准对应的加热单元的输出功率。该加热腔室可以提高加热准确性和温度均匀性和降低测量晶片温度的难度。

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种加热腔室及半导体加工设备。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)技术是半导体工业中最为广泛使用的一种薄膜制造技术。在集成电路的制造领域中，PVD技术多特指磁控溅射沉积技术，主要用于铝、铜等金属薄膜的沉积，以构成金属接触、金属互连线等。PVD工艺通常包括以下步骤：1)去气步骤；2)预清洗步骤；3)铜阻挡层步骤；4)铜籽晶层步骤。其中，去气步骤主要是在去气腔室中对晶片进行加热，以去除晶片表面上附着的水气和易挥发的杂质，晶片的温度均匀性是影响后续工艺质量的重要因素之一，例如，在晶片的后封装领域涉及的硅通孔(Through Silicon Vias，简称TSV)PVD时，若晶片的温度不均匀，会导致后续沉积的薄膜质量不稳定，从而影响产品的良率。

图1为现有的去气腔室的结构简图，请参阅图1，在去气腔室10内水平设置有透明的石英窗11，用以将去气腔室10由上至下划分为大气腔室12和真空腔室13，在石英窗11和真空腔室13的腔室壁相接触的位置处还设置有密封圈16，用于提高真空腔室13的密封性；在真空腔室13内设置有用于承载晶片S的三根支撑针14；在大气腔室12内设置有加热装置，具体地，晶片S包括沿晶片的径向划分的多个互为同心的加热区域，对应地，加热装置包括与加热区域分别一一对应的加热组件，每个加热组件包括加热灯泡和调功器，加热灯泡用于透过石英窗11对与之对应的晶片的区域进行加热，调功器用于调节与之对应的加热灯泡的输出功率，以使与该加热灯泡对应的晶片的区域加热至工艺所需的温度。

为了实现晶片的各个加热区域均匀加热至工艺所需的温度，需要预先借助TCWafer获得各个调功器对应的加热灯泡的标准输出功率，具体地，如图1所示，由于加热灯泡在与之对应的加热区域内对称设置可实现对该加热区域均匀加热，这使得晶片沿半径方向的温度分布相同，因此，在TC Wafer的各个加热区域均设置一个TC传感器17，且每个TC传感器17通过导线18与设置在去气腔室10外部的测温仪器19相连，通过调节各个调功器使得测温仪器19上显示的TC Wafer的各个加热区域的温度均为工艺所需的温度，此时，记录各个调功器对应的加热灯泡的输出功率作为标准输出功率，以在实际工艺过程中调节各个调功器，使与之对应的加热灯泡的输出功率为标准输出功率，从而实现对晶片均匀加热。

然而，在实际应用中，采用上述方式会不可避免地存在以下技术问题：无法在工艺过程中实时获得晶片的温度，因而不能实时控制晶片的温度，从而不仅造成晶片的温度均匀性差，进而造成加热的可靠性和工艺质量差；而且还会造成当晶片的工艺所需的温度或者晶片的材质发生变化时，需要在工艺之前重新获得标准输出功率，进而造成工艺效率低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种加热腔室及半导体加工设备，不仅可以提高晶片的加热准确性和温度均匀性，从而可以提高加热的可靠性和工艺质量；而且还可以提高工艺效率；另外，可以使得在移动的过程中检测单元到晶片的焦距一定，从而可以降低测量晶片温度的难度。