CN105529278B - 加工半导体结构的装置 - Google Patents

加工半导体结构的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105529278B
CN105529278B CN201410513602.7A CN201410513602A CN105529278B CN 105529278 B CN105529278 B CN 105529278B CN 201410513602 A CN201410513602 A CN 201410513602A CN 105529278 B CN105529278 B CN 105529278B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wafer
chamber
manipulator
platform
semiconductor structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410513602.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105529278A (zh
Inventor
金一诺
王坚
王晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ACM Research Shanghai Inc
Original Assignee
ACM (SHANGHAI) Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ACM (SHANGHAI) Inc filed Critical ACM (SHANGHAI) Inc
Priority to CN201410513602.7A priority Critical patent/CN105529278B/zh
Publication of CN105529278A publication Critical patent/CN105529278A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105529278B publication Critical patent/CN105529278B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

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。

Description

加工半导体结构的装置
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。
在一个实施例中,第二机械手,从晶圆缓存台上取具有所述半导体结构的晶圆并将晶圆放置在膜厚测量装置上,从膜厚测量装置上取完成膜厚测量工艺的晶圆并将晶圆传送至电化学抛光腔,从电化学抛光腔取完成电化学抛光工艺的晶圆并将晶圆传送至清洗腔,从清洗腔取完成清洗和干燥工艺的晶圆并将晶圆放置在晶圆缓存台上。
在一个实施例中,第三机械手,从预加热腔取完成加热工艺的晶圆并将晶圆传送至干法气相刻蚀腔,从干法气相刻蚀腔取完成干法气相刻蚀工艺的晶圆并将晶圆传送至后冷却腔。
在一个实施例中,晶圆缓存台为可移动式晶圆缓存台,当第一机械手需要将晶圆放置在晶圆缓存台上或者第一机械手需要从晶圆缓存台上取晶圆时,该晶圆缓存台移动至靠近第一机械手的一侧。
在一个实施例中,当第二机械手需要从晶圆缓存台上取晶圆或第二机械手需要将晶圆放置在晶圆缓存台上时,晶圆缓存台移动至靠近第二机械手的一侧。
在一个实施例中,该装置分为干法区域和湿法区域,干法区域包括第一机械手、预加热腔、第三机械手、干法气相刻蚀腔及后冷却腔,湿法区域包括第二机械手、膜厚测量装置、电化学抛光腔及清洗腔,干法区域与湿法区域之间通过晶圆缓存台实现晶圆的传送。
在一个实施例中,晶圆缓存台与膜厚测量装置层叠布置,预加热腔与后冷却腔层叠布置。
在一个实施例中,膜厚测量装置采取非接触式测量晶圆上金属层的厚度。
综上所述,本发明的加工半导体结构的装置将电化学抛光及干法气相刻蚀集成在一台装置中,在该台装置中,有效实现了晶圆非凹陷区域上的金属层的去除和阻挡层的去除,同时,在该台装置中还实现了干法工艺和湿法工艺分离。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。
附图说明
图1揭示了本发明的加工半导体结构的装置的一实施例的结构俯视图。
图2揭示了本发明的加工半导体结构的装置加工半导体结构的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果,下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
参考图1所示,揭示了本发明的加工半导体结构的装置的一实施例的结构俯视图。该装置包括晶圆盒101、第一机械手(R1)102、晶圆缓存台103、第二机械手(R2)104、膜厚测量装置105、电化学抛光腔106、清洗腔107、供电供气等辅助模块108、预加热腔109、第三机械手(R3)110、干法气相刻蚀腔111及后冷却腔112。晶圆缓存台103与膜厚测量装置105层叠布置,预加热腔109与后冷却腔112层叠布置,因此,在图1中,晶圆缓存台103与膜厚测量装置105是重合的,预加热腔109与后冷却腔112是重合的。
结合图2所示,图2揭示了本发明的加工半导体结构的装置加工半导体结构的流程图。晶圆盒101储存晶圆,晶圆上形成有半导体结构,该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,图案内形成有阻挡层,金属层填充图案。第一机械手102从晶圆盒101中取出晶圆,并将晶圆放置在晶圆缓存台103上。晶圆缓存台103为可移动式的晶圆缓存台,当第一机械手102需要将晶圆放置在晶圆缓存台103上或者第一机械手102需要从晶圆缓存台103上取晶圆时,该晶圆缓存台103移动至靠近第一机械手102的一侧,这样可以缩短第一机械手102的手臂长度,降低成本的同时还能够减小该第一机械手102的占用空间,进而减小该装置的尺寸和占地面积。
第二机械手104从晶圆缓存台103上取走晶圆,并将晶圆放置在膜厚测量装置105上。当第二机械手104需要从晶圆缓存台103上取晶圆或第二机械手104需要将晶圆放置在晶圆缓存台103上时,晶圆缓存台103移动至靠近第二机械手104的一侧,这样可以缩短第二机械手104的手臂长度,降低成本的同时还能够减小该第二机械手104的占用空间,进而减小该装置的尺寸和占地面积。膜厚测量装置105自动寻找晶圆上的缺口并测量晶圆上金属层的厚度,较优地,膜厚测量装置105采取非接触式快速测量晶圆上金属层的厚度。膜厚测量装置105完成测量后,第二机械手104从膜厚测量装置105上取走晶圆并将晶圆传送至电化学抛光腔106。在电化学抛光腔106内,根据膜厚测量装置105测量得到的金属层的厚度以及金属层的分布,设定金属层的去除厚度,并在电化学抛光腔106内电化学抛光去除金属层,晶圆上非凹陷区域上的金属层全部去除。在电化学抛光腔106内将晶圆上非凹陷区域上的金属层全部去除后,第二机械手104从电化学抛光腔106内取出晶圆并将晶圆传送至清洗腔107。在清洗腔107内对晶圆进行清洗,主要包括晶圆表面抛光液的去除清洗、晶圆背面金属离子的去除清洗以及阻挡层表面产生的氧化物的去除清洗,完成上述清洗后,最后再用去离子水清洗晶圆并干燥。在清洗腔107内完成晶圆的清洗和干燥后,第二机械手104从清洗腔107内取出晶圆并将晶圆放置在晶圆缓存台103上。
晶圆缓存台103携带晶圆移动至靠近第一机械手102的一侧,第一机械手102从晶圆缓存台103上取走晶圆并将晶圆传送至预加热腔109。在预加热腔109内,晶圆被加热到工艺所需温度。然后,第三机械手110从预加热腔109内取出晶圆并将晶圆传送至干法气相刻蚀腔111。在干法气相刻蚀腔111内对晶圆进行干法气相刻蚀,去除晶圆非凹陷区域上的阻挡层。在干法气相刻蚀腔111内将晶圆非凹陷区域上的阻挡层全部去除后,第三机械手110从干法气相刻蚀腔111内取出晶圆并将晶圆传送至后冷却腔112。在后冷却腔112内,晶圆冷却至室温,避免金属层由于高温而被迅速氧化。在后冷却腔112内将晶圆冷却至室温后,第一机械手102从后冷却腔112内取出晶圆并将晶圆放回晶圆盒101。
本发明的加工半导体结构的装置分为干法区域和湿法区域。干法区域包括晶圆盒101、第一机械手102、预加热腔109、第三机械手110、干法气相刻蚀腔111及后冷却腔112。湿法区域包括第二机械手104、膜厚测量装置105、电化学抛光腔106及清洗腔107。干法区域与湿法区域之间通过晶圆缓存台103实现晶圆的传送。
由上述可知,本发明的加工半导体结构的装置将电化学抛光及干法气相刻蚀集成在一台装置中,在该台装置中,有效实现了晶圆非凹陷区域上的金属层的去除和阻挡层的去除,同时,在该台装置中还实现了干法工艺和湿法工艺分离。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。
综上所述,本发明通过上述实施方式及相关图式说明,己具体、详实的揭露了相关技术,使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明,而不是用来限制本发明的,本发明的权利范围,应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。

Claims (8)

1.一种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;
该装置分为干法区域和湿法区域,干法区域包括第一机械手、预加热腔、第三机械手、干法气相刻蚀腔及后冷却腔,湿法区域包括第二机械手、膜厚测量装置、电化学抛光腔及清洗腔,干法区域与湿法区域之间通过晶圆缓存台实现晶圆的传送。
2.根据权利要求1所述的加工半导体结构的装置,其特征在于,所述第一机械手,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。
3.根据权利要求1所述的加工半导体结构的装置,其特征在于,所述第二机械手,从晶圆缓存台上取具有所述半导体结构的晶圆并将晶圆放置在膜厚测量装置上,从膜厚测量装置上取完成膜厚测量工艺的晶圆并将晶圆传送至电化学抛光腔,从电化学抛光腔取完成电化学抛光工艺的晶圆并将晶圆传送至清洗腔,从清洗腔取完成清洗和干燥工艺的晶圆并将晶圆放置在晶圆缓存台上。
4.根据权利要求1所述的加工半导体结构的装置,其特征在于,所述第三机械手,从预加热腔取完成加热工艺的晶圆并将晶圆传送至干法气相刻蚀腔,从干法气相刻蚀腔取完成干法气相刻蚀工艺的晶圆并将晶圆传送至后冷却腔。
5.根据权利要求1所述的加工半导体结构的装置,其特征在于,所述晶圆缓存台为可移动式晶圆缓存台,当第一机械手需要将晶圆放置在晶圆缓存台上或者第一机械手需要从晶圆缓存台上取晶圆时,该晶圆缓存台移动至靠近第一机械手的一侧。
6.根据权利要求5所述的加工半导体结构的装置,其特征在于,当第二机械手需要从晶圆缓存台上取晶圆或第二机械手需要将晶圆放置在晶圆缓存台上时,晶圆缓存台移动至靠近第二机械手的一侧。
7.根据权利要求1所述的加工半导体结构的装置,其特征在于,晶圆缓存台与膜厚测量装置层叠布置,预加热腔与后冷却腔层叠布置。
8.根据权利要求1所述的加工半导体结构的装置,其特征在于,膜厚测量装置采取非接触式测量晶圆上金属层的厚度。
CN201410513602.7A 2014-09-29 2014-09-29 加工半导体结构的装置 Active CN105529278B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410513602.7A CN105529278B (zh) 2014-09-29 2014-09-29 加工半导体结构的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410513602.7A CN105529278B (zh) 2014-09-29 2014-09-29 加工半导体结构的装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105529278A CN105529278A (zh) 2016-04-27
CN105529278B true CN105529278B (zh) 2019-08-16

Family

ID=55771420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410513602.7A Active CN105529278B (zh) 2014-09-29 2014-09-29 加工半导体结构的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105529278B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110416351A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 北京创昱科技有限公司 晶片加工系统
CN112086384A (zh) * 2020-09-28 2020-12-15 广州粤芯半导体技术有限公司 干法刻蚀机台及半导体器件的制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1463467A (zh) * 2001-06-18 2003-12-24 株式会社荏原制作所 电解处理装置和衬底处理设备
CN1653597A (zh) * 2002-05-17 2005-08-10 株式会社荏原制作所 衬底加工设备和衬底加工方法
CN1866493A (zh) * 2005-05-18 2006-11-22 东京毅力科创株式会社 处理装置和对位方法
CN102371525A (zh) * 2010-08-19 2012-03-14 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 抛光装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1463467A (zh) * 2001-06-18 2003-12-24 株式会社荏原制作所 电解处理装置和衬底处理设备
CN1653597A (zh) * 2002-05-17 2005-08-10 株式会社荏原制作所 衬底加工设备和衬底加工方法
CN1866493A (zh) * 2005-05-18 2006-11-22 东京毅力科创株式会社 处理装置和对位方法
CN102371525A (zh) * 2010-08-19 2012-03-14 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 抛光装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105529278A (zh) 2016-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3916375B2 (ja) ポリッシング方法および装置
TWI701733B (zh) 導電溝槽深度之感應監控
Kim et al. Study of the cross contamination effect on post CMP in situ cleaning process
CN101271835A (zh) 制造半导体器件的方法及半导体制造设备
CN105529278B (zh) 加工半导体结构的装置
TWI686515B (zh) 在基材上形成鈷互連
JP2014003063A (ja) 研磨方法
CN107039291A (zh) 利用保留握把晶圆区段进行装置层移送
CN106062930B (zh) 表面平坦化系统和方法
CN102485425A (zh) 化学机械抛光的方法、用于化学机械抛光的清洗装置
US20190214319A1 (en) In-situ calibration structures and methods of use in semiconductor processing
CN106328581B (zh) 晶圆键合方法以及晶圆键合结构
TWI539515B (zh) 晶片堆疊結構之洗淨方法及洗淨設備
CN105563299A (zh) 金属的化学机械研磨方法
CN102496598B (zh) 一种去除铜互连中阻挡层残留的方法
CN108228943B (zh) 一种FinFET器件的CMP工艺建模方法
KR102599825B1 (ko) Tsv 구조의 평탄화 공정 및 장치
CN105742229A (zh) 半导体结构的形成方法
CN104440513A (zh) 硅片加工装置及方法
CN104835748B (zh) 一种提高半导体器件键合可靠性的方法
TWI223344B (en) Process and device for the abrasive machining of surfaces, in particular semiconductor wafers
CN102689267A (zh) 化学机械研磨方法
CN102091995B (zh) 化学机械研磨的方法及系统
CN105448644A (zh) 半导体结构的形成方法
Ji et al. Effect of annealing after copper plating on the pumping behavior of through silicon vias

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 201203 building 4, No. 1690, Cailun Road, free trade zone, Pudong New Area, Shanghai

Patentee after: Shengmei semiconductor equipment (Shanghai) Co., Ltd

Address before: 201203 Shanghai City, Pudong New Area China Zhangjiang High Tech Park of Shanghai Cailun Road No. 1690 building fourth

Patentee before: ACM (SHANGHAI) Inc.

CP03 Change of name, title or address