[发明专利]加工半导体结构的装置

说明书

本发明揭示了一种加工半导体结构的装置，包括第一机械手、晶圆缓存台、第二机械手、膜厚测量装置、电化学抛光腔、清洗腔、预加热腔、第三机械手、干法气相刻蚀腔及后冷却腔。第一机械手在晶圆缓存台、预加热腔及后冷却腔之间传送晶圆；晶圆缓存台放置晶圆；第二机械手在晶圆缓存台、膜厚测量装置、电化学抛光腔及清洗腔之间传送晶圆；膜厚测量装置寻找晶圆上的缺口并测量晶圆上金属层的厚度；电化学抛光腔电化学抛光晶圆；清洗腔清洗和干燥晶圆；预加热腔加热晶圆；第三机械手在预加热腔、干法气相刻蚀腔及后冷却腔之间传送晶圆；干法气相刻蚀腔干法气相刻蚀晶圆；后冷却腔冷却晶圆。本发明的装置结构紧凑，占地面积小，工艺效率高，降低了加工半导体结构的成本。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种加工半导体结构的装置。

背景技术

金属互连结构已广泛应用在半导体器件中。金属互连结构的形成过程包括在晶圆上沉积电介质层；刻蚀电介质层，形成沟槽等凹陷区域以构成图案；在凹陷区域内沉积阻挡层和金属，在沉积阻挡层和金属过程中，阻挡层和金属也会覆盖在非凹陷区域上；去除非凹陷区域上的阻挡层和金属，形成金属互连结构。随着半导体器件的特征尺寸不断缩小，互连RC延迟已成为制约半导体器件运行速度进一步提高的瓶颈。为了降低互连RC延迟，在工艺方面已逐渐用铜互连取代传统的铝互连，低K介电常数材料取代目前常用的二氧化硅。当铜与低K介电常数材料用于形成金属互连结构时，去除非凹陷区域上的阻挡层和金属的传统方法即化学机械抛光已不再适用。电化学抛光成为了去除非凹陷区域上的金属的最优选择，且干法气相刻蚀非凹陷区域上的阻挡层也成为主流趋势。

目前，用于去除非凹陷区域上的金属的电化学抛光装置与用于去除非凹陷区域上的阻挡层的干法气相刻蚀装置为两个独立的机台，不仅占地面积较大，所需成本较高，而且工艺效率较低。为了降低生产工序中发生的成本，需要设计出最合理的设备布局来缩短搬运的距离和时间，提高设备的利用率。

发明内容

本发明的目的是提供一种加工半导体结构的装置，该装置结构紧凑，占地面积小，工艺效率高，降低了加工半导体结构的成本。

为实现上述目的，本发明提出的加工半导体结构的装置，所述半导体结构包括形成在晶圆上的电介质层、位于电介质层上的阻挡层、位于阻挡层上的金属层，该半导体结构还包括形成在电介质层上的图案，图案内形成有所述阻挡层，所述金属层填充图案，其特征在于，该装置包括第一机械手、晶圆缓存台、第二机械手、膜厚测量装置、电化学抛光腔、清洗腔、预加热腔、第三机械手、干法气相刻蚀腔及后冷却腔，其中：

第一机械手，在晶圆缓存台、预加热腔及后冷却腔之间传送晶圆；

晶圆缓存台，放置晶圆；

第二机械手，在晶圆缓存台、膜厚测量装置、电化学抛光腔及清洗腔之间传送晶圆；

膜厚测量装置，寻找晶圆上的缺口并测量晶圆上金属层的厚度；

电化学抛光腔，电化学抛光晶圆，去除晶圆上非凹陷区域上的金属层；

清洗腔，清洗和干燥晶圆；

预加热腔，加热晶圆；

第三机械手，在预加热腔、干法气相刻蚀腔及后冷却腔之间传送晶圆；

干法气相刻蚀腔，干法气相刻蚀晶圆，去除晶圆上非凹陷区域上的阻挡层；

后冷却腔，冷却晶圆。

在一个实施例中，第一机械手，将具有所述半导体结构的晶圆放置在晶圆缓存台上，从晶圆缓存台上取完成电化学抛光工艺以及清洗和干燥工艺后的晶圆并将晶圆传送至预加热腔，从后冷却腔取完成干法气相刻蚀工艺以及降温工艺的晶圆。