專利名稱：處理晶片的熱處理設(shè)備和熱處理晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體裝置的設(shè)備及方法；以及更特別地，涉及一 種能防止晶片翹曲的熱處理設(shè)備及一種使用該設(shè)備的熱處理方法。
背景技術(shù)：
在該制造半導(dǎo)體裝置的工藝中，熱處理是必要的。因為各種理由在該制 造半導(dǎo)體裝置的工藝中使用熱處理。例如在硅晶片的氧化、使該硅晶片成 為氧化硅膜(Si02)及使用該氧化硅膜做為絕緣層、蝕刻掩模或晶體管的柵極 氧化膜的情況中，對于薄膜的退火工藝及用以平坦化像硼磷硅酸鹽玻璃 (BPSG)的流動膜的回流工藝，使用熱處理。并且，熱處理用于歐姆接觸的合 金工藝、用以修復(fù)離子注入損害的退火工藝及離子注入雜質(zhì)的活化。
該用以實施此熱處理的設(shè)備為水平或垂直爐。最近，因為這些半導(dǎo)體裝 置變得高度集成，所以使用快速熱處理方法以減少該制造工藝的全部熱預(yù) 算。因為該快速熱處理方法可實施在該爐中所實施的大部分的各種工藝且具 有最小化在晶片上雜質(zhì)擴(kuò)散的副作用的優(yōu)點，所以該快速熱處理方法常常使 用于半導(dǎo)體工藝序中，該快速熱處理方法通過使用短時間高溫以實現(xiàn)期望效果。
用以進(jìn)一步增加半導(dǎo)體裝置的操作速度連同使該裝置變小的數(shù)種方法 已被提出及實施。在它們之中，提出一種將金屬布線層形成為多層的方法， 以及最近常常使用一種三層金屬堆疊結(jié)構(gòu)。當(dāng)一金屬布線層本身的S度增加 時，堆疊在下側(cè)的薄膜上所施加的應(yīng)力增加。由于該累積應(yīng)力，使晶片翹曲。 此現(xiàn)象已成為嚴(yán)重問題。
在早先階段中在棵晶片上形成圖案及在其上形成薄膜的一系列工藝期 間經(jīng)常發(fā)生該晶片的翹曲。亦即，由于在制造一裝置的工藝中的圖案密度的 部分差異或沉積膜厚的差異及這些沉積膜間的應(yīng)力的累積而發(fā)生晶片的翹 曲。并且，當(dāng)該金屬布線層為了半導(dǎo)體裝置的尺寸縮小及操作速度的改善已 變成該三層堆疊結(jié)構(gòu)時，此現(xiàn)象變得更嚴(yán)重。如果該晶片的翹曲發(fā)生，則在用以在該晶片上形成圖案的光刻工藝中造
成散焦。如果此變得嚴(yán)重，則固定晶片的卡盤(chuck)無法再固定晶片，以致 于該工藝無法進(jìn)一步進(jìn)行。當(dāng)高集成半導(dǎo)體裝置具有小于80nm線寬時尤其 如此。雖然進(jìn)行包含該膜應(yīng)力的改變的實驗可改善此問題，但是沒有一個實 驗已達(dá)到滿意程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出 一種能防止晶片翹曲的熱處理設(shè)備及一種使用該設(shè)備的熱 處理方法。
在一實施例中， 一種處理晶片的熱處理設(shè)備包括用以熱處理該晶片的 工藝室、用以在該工藝室中加熱該晶片的加熱單元及用以供應(yīng)氣體及依該晶 片的部分不同地控制氣壓的氣體供應(yīng)單元。該加熱單元被提供于該工藝重的 上側(cè)及下側(cè)中的至少一側(cè)。該加熱單元包括能依該晶片的部分而控制溫度的
體入口從該主氣體供應(yīng)管分支且供應(yīng)氣體至該工藝室中。這些氣體入口的每 一氣體入口包括質(zhì)流控制器(MFC)，以控制被注入該工藝室中的氣體的流速。 該熱處理設(shè)備進(jìn)一步包括在該工藝室中的感測裝置，以測量該晶片的翹曲的 程度及方向。并且，該熱處理設(shè)備進(jìn)一步包括用以在該工藝室中載入及我出 該晶片的晶片裝栽單元及用以排放被供應(yīng)至該工藝室中的氣體的氣體排放 單元。
在另一實施例中， 一種熱處理晶片的方法包括載入待熱處理的晶片至 工藝室中、升高該工藝室的溫度及注入反應(yīng)氣體至該工藝室中，其中當(dāng)該反 應(yīng)氣體被注入該工藝室時，根據(jù)該晶片的翹曲的程度及方向依該晶片的部分 控制該反應(yīng)氣體。將該反應(yīng)氣體注入該工藝室的步驟使該氣體的流速在該品 片的翹曲的相反方向大。將該反應(yīng)氣體注入該工藝室的步驟通過感測該晶片 的翹曲的程度以調(diào)整該反應(yīng)氣體的流速。將該反應(yīng)氣體注入該工藝室的步驟 使氣體的流速在該晶片的具有嚴(yán)重翹曲的部分處較大。該方法進(jìn)一 步包括在 該晶片被載入該工藝室后，感測該晶片的翹曲的程度及方向。根據(jù)該晶片的 翹曲的程度依該晶片的部分不同地控制該晶片的溫度。工藝室在150至1200 °C范圍內(nèi)調(diào)整該工藝室的溫度。


圖1為顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例的熱處理設(shè)備的示意圖。
圖2為顯示依據(jù)本發(fā)明的另 一 實施例的熱處理設(shè)備的示意圖。
圖3為示出使用本發(fā)明的熱處理設(shè)備以熱處理半導(dǎo)體晶片的方法的視圖。
具體實施例方式
圖1為顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例的熱處理設(shè)備的示意圖，其中裝栽一 向上翹曲的晶片。
在一實施例中，熱處理設(shè)備可以包括提供用以熱處理晶片105的空間 的工藝室100;具有多個加熱器塊111及112的加熱單元110，以對于載入 該工藝室100中的晶片105提供預(yù)定溫度；氣體供應(yīng)單元120,具有多個氣 體入口 122以供應(yīng)反應(yīng)氣體及沖洗氣體至該工藝室中所載入的晶片105,以 及氣體排放單元(未顯示)，具有多個氣體出口 130以排放被供應(yīng)至載入有該 晶片105的工藝室的反應(yīng)氣體及沖洗氣體。雖然未顯示于圖1中，但是在該 工藝室100中建立一晶片裝載單元，以便載入或載出經(jīng)歷該熱處理的晶片。
如圖1所示，該加熱單元110包括對該工藝室IOO所提供的多個加熱器 塊111及112。該加熱單元IIO可依據(jù)環(huán)境在150至200。C范圍內(nèi)控制該晶 片105的溫度。雖然可在上側(cè)及下側(cè)兩者建立這些加熱器塊111及112,但 是也可只在上側(cè)及下側(cè)中之一建立這些加熱器塊。并且，因為每個加熱器塊 具有單獨(dú)的溫度控制裝置140及142來控制溫度，所以該加熱器塊可單獨(dú)控 制該晶片的一部分的溫度。由該加熱單元110所控制的溫度以每秒20至900 "C范圍內(nèi)改變。
該氣體供應(yīng)單元120包4舌主氣體供應(yīng)管121及多個氣體入口 122，這些 氣體入口 122從該主氣體供應(yīng)管121分支且供應(yīng)氣體至該工藝室100。如圖 1所示，該氣體供應(yīng)單元120可配置在該工藝室100的上和下部兩者."供 應(yīng)氣體至該晶片105的上下側(cè)?？墒褂孟竦?dú)?N2)、氧氣(02)、氦氣(He)或氬 氣(Ar)的氣體做為來自該氣體供應(yīng)單元120的供應(yīng)氣體。在該氣體供應(yīng)單元 120的主氣體供應(yīng)管121與每一氣體入口 122間可提供用以控制被注入該工 藝室100的氣體的流速的質(zhì)流控制器(MFC)123。如果如圖1所示在每一氣體 入口 122中建立該質(zhì)流控制器123，則通過來自每一氣體入口 122的氣體的單獨(dú)控制的流速，可依該晶片105的部分控制在該工藝室100內(nèi)的晶片105 上所注入的氣體的流速。因此，可通過依據(jù)翹曲的程度及方向控制該注入氣 體的流速來改善該晶片105的翹曲。
該氣體排放單元包括用以排放被供應(yīng)至該工藝室100的反應(yīng)氣體及沖洗 氣體的多個氣體出口 130。該晶片裝載單元(未顯示)例如可通過使用對該工 藝室100的內(nèi)部所施加的靜電力以吸附該晶片。
如果將該晶片105載入該工藝室IOO的內(nèi)部，則通過在該工藝室100的 下側(cè)所提供的氣體入口 122注入氣體。此時，因為以一預(yù)定壓力注入該氣體， 所以該晶片浮置。當(dāng)包括加熱器塊的工藝室IOO的上下側(cè)向該晶片105移動 時，通過氣體的對流完成比如退火工藝的熱處理?？烧{(diào)整該晶片105與這些 氣體入口 122間的距離高至150pm的程度。
圖2為顯示依據(jù)本發(fā)明的另一實施例的熱處理設(shè)備的示意圖。圖2中的 標(biāo)示有相同參考標(biāo)號的元件相似于圖1中的標(biāo)示有這些參考標(biāo)號的元件。
在能通過該熱處理防止該晶片翹曲的工藝室'100中，附加包括用以感測 翹曲的程度及方向的感測裝置(亦即，傳感器210)。然后，當(dāng)可連同翹曲的 程度的觀察實施該工藝時，可更容易進(jìn)行該熱處理及該防晶片翹曲工藝。并 且，可避免在該工藝期間從該工藝室取出該晶片、觀察該翹曲的防止程度及 然后將該晶片再次載入該工藝室的內(nèi)部的問題。另外，可縮短該晶片105的 處理時間。
如可充分理解的，數(shù)個傳統(tǒng)傳感器(例如圖2所述的傳感器210)可用 以感測該晶片的翹曲。如圖2所示，該傳感器210可被提供于該工藝I 1U0 的下側(cè)或橫側(cè)上。例如，可通過照射光束至該晶片的一預(yù)定點及然后依該晶 片的部分計算該反射光之間的時間差來測量該晶片的翹曲的程度。在一實施 例中，可通過在一行中建立一光發(fā)射裝置及一光接收裝置、檢查通過該晶片 的光束及確認(rèn)是否該受檢光束通過、或計算該光束反射回來的時間，從而測 量該晶片的翹曲的程度。此外，如果可采用用以測量該晶片的翹曲的程度或 方向的各種感測裝置，則可進(jìn)一步提高這些示出和描述的實施例的防翹曲效 果。
圖3為示出使用本發(fā)明的熱處理設(shè)備以熱處理半導(dǎo)體晶片的方法的示意 圖。圖3中的標(biāo)示有相同參考標(biāo)號的元件相似于圖1及圖2中的標(biāo)示有這些 參考標(biāo)號的元件。
7如果待退火處理的晶片300被載入該工藝室100,則以均勻流速通過在
該工藝室100的下側(cè)所提供的氣體入口 122注入氣體。該晶片300可以是基 板，該基板為了用以修復(fù)離子注入損害的退火工藝或注入雜質(zhì)的活化將被熱 處理。并且，該晶片300可以是其翹曲應(yīng)當(dāng)被防止的晶片，因為由于翹曲或 高可靠性而難于實施該熱處理。另外，可使用不影響在該晶片上所堆疊的薄 膜或在該晶片中所注入的雜質(zhì)的比如氮?dú)?N2)、氧氣(02)、氦氣(He)、氬氣(Ar) 及其混合氣體的非活性氣體做為被注入該工藝室的氣體。
在該晶片30(H皮載入該工藝室IOO后及在供應(yīng)氣體前，可通過對該工藝 室100所提供的傳感器210測量該晶片的翹曲的方向及程度。
如果通過該傳感器210測量該晶片300的翹曲的程度，則以一預(yù)定壓力 從該晶片300的下側(cè)注入該氣體，且該晶片300因這樣的壓力而浮罝。然后、 為了進(jìn)行該熱處理，具有加熱器塊111及112的加熱單元110向該晶片300 移動，且從在該工藝室的上下側(cè)上的氣體入口 122注入該氣體。可以將該晶 片300與這些氣體入口 122之間的空間調(diào)整高達(dá)150pm。
當(dāng)在該晶片300與這些氣體入口 122間的距離變窄時，氣體到達(dá)該晶片 300的壓力增加，以致于對該晶片的翹曲的相反方向(亦即，對如圖3所示的 晶片的背面)所施加的機(jī)械力增力口。以來自這些加熱器塊111及112的附加熱 應(yīng)力來改善該晶片300的翹曲。
當(dāng)依該晶片的部分不同地調(diào)整從這些氣體入口 122所注入的氣體的;￡速
時，可進(jìn)一步提高該防晶片翹曲效果。亦即，如圖3的箭頭所示，在使該晶 片300向上翹曲的情況中，使從該晶片的上側(cè)的氣體入口被注入該晶片的邊 緣的氣體的流速增加，而使被注入該晶片的中心部分的氣體的流速減少。同 樣地，使從下側(cè)的氣體入口被注入該晶片的邊緣的氣體的流速減少，而使被 注入該晶片的中心部分的氣體的流速增加。因此，在該晶片的邊緣上所施加 的從上至下的氣壓變成大于在該晶片的中心部分上所施加的從上至下的氣 壓，以及在該晶片的中心部分上所施加的從下至上的氣壓變成大于在該晶片 的邊緣部分上所施加的從下至上的氣壓。由于在該晶片的不同部分上所施加 的不同氣壓，可快速有效地改善該晶片的翹曲。
如所充分理解的，可依據(jù)熱處理的目的在150至1200°C范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào) 整該熱處理及可在1秒至IO分鐘范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整該熱處理時間。
如上所述，依據(jù)在所述實施例中的晶片熱處理設(shè)備及使用該設(shè)備的熱處理方法，只要該熱處理設(shè)備能針對該晶片的每一部分調(diào)整氣體的流速及因而 可防止晶片的翹曲，則可經(jīng)由該熱處理設(shè)備實施任何合適熱處理。因此，可 解決在光刻工藝中的困難度(例如，在該光刻工藝中因晶片的翹曲所造成的 散焦)。亦可改善該裝置可靠性及工藝可靠性。
上面為了說明的目的已披露本發(fā)明的實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理 解在不脫離所附權(quán)利要求所披露的本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)可允許各種修改、 附加及替代。
本發(fā)明要求于2007年5月28日提交的韓國申請No. 10-2007-0051528的 優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用的方式引入于此。
權(quán)利要求
1、一種處理晶片的熱處理設(shè)備，包括工藝室，用以熱處理該晶片；加熱單元，用以在該工藝室中加熱該晶片；以及氣體供應(yīng)單元，用以供應(yīng)氣體至該工藝室中及根據(jù)該晶片的狀態(tài)控制對該晶片的部分所施加的氣壓。
2、 如權(quán)利要求1的熱處理設(shè)備，其中該加熱單元被提供于該工藝室的 上側(cè)、下煩'j或該兩側(cè)。
3、 如權(quán)利要求1的熱處理設(shè)備，其中該加熱單元包括多個加熱器塊及 每一加熱器塊與該晶片的一部分相關(guān)聯(lián)。
4、 如權(quán)利要求3的熱處理設(shè)備，其中每一加熱器塊包括一溫度控制組 件，以控制該晶片的對應(yīng)部分的溫度。
5、 如權(quán)利要求1的熱處理設(shè)備，其中該氣體供應(yīng)單元包括主氣體供應(yīng) 管和多個氣體入口 ，這些氣體入口從該主氣體供應(yīng)管分支且供應(yīng)氣體至該工 藝室中。
6、 如權(quán)利要求5的熱處理設(shè)備，其中每一氣體入口包括質(zhì)流控制器， 以控制被注入該工藝室的氣體的流速。
7、 如權(quán)利要求1的熱處理設(shè)備，還包括在該工藝室中的感測裝置，以 測量該晶片的翹曲的程度及方向。
8、 如權(quán)利要求1的熱處理設(shè)備，還包括晶片裝載單元，用以在該工藝 室中載入及載出該晶片。
9、 如權(quán)利要求1的熱處理設(shè)備，還包括氣體排放單元，該氣體排放單 元包括多個氣體出口 ，用以排放被供應(yīng)至該工藝室中的氣體。
10、 一種熱處理晶片的方法，包括 載入待熱處理的晶片至工藝室中； 升高該工藝室的溫度；以及注入氣體至該工藝室中，其中根據(jù)該晶片的翹曲的程度及方向?qū)υ摼?的部分調(diào)整該注入氣體的量，其中在該晶片上界定多個部分。
11、 如權(quán)利要求10的方法，其中注入該氣體進(jìn)入該工藝室使得該氣體的流速在該晶片的翹曲的相反方向大。
12、 如權(quán)利要求11的方法，其中將該氣體注入該工藝室以使在該晶片 的第 一部分上的氣體流速大于在該晶片的第二部分上的氣體流速。
13、 如權(quán)利要求12的方法，其中該晶片的第一部分比該晶片的第二部 分具有更嚴(yán)重的翹曲。
14、 如權(quán)利要求10的方法，還包括在該晶片被載入該工藝室后，感測該晶片的翹曲的程度及方向。
15、 如權(quán)利要求14的方法，其中注入該氣體進(jìn)入該工藝室根據(jù)感測的 結(jié)果調(diào)整該氣體的流速。
16、 如權(quán)利要求10的方法，其中依據(jù)該晶片的翹曲的程度，'對該晶片 的每一部分獨(dú)立地控制該晶片的溫度。
17、 如權(quán)利要求16的方法，其中該晶片的第一部分的溫度設(shè)定高于該 晶片的第二部分的溫度，以及其中該晶片的第 一部分的翹曲的程度比該晶片 的第二部分的翹曲的程度更嚴(yán)重。
18、 如權(quán)利要求10的方法，其中在150至120CTC范圍內(nèi)調(diào)整該工藝室 的溫度。
19、 一種處理晶片的熱處理設(shè)備，包括工藝室，用以熱處理該晶片，其中在該晶片上界定多個部分； 加熱單元，用以在該工藝室中加熱該晶片，該加熱單元包括多個加熱器塊，其中每一加熱器塊包括溫度控制組件用以控制該晶片的一對應(yīng)部分的溫度；氣體供應(yīng)單元，用以供應(yīng)氣體至該工藝室中及控制該晶片的 一對應(yīng)部分 的氣壓；以及感測裝置，位于該工藝室中，用以測量該晶片的翹曲的程度及方向，其 中依據(jù)該晶片的翹曲的程度對該晶片的每一部分獨(dú)立地控制該晶片的溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理晶片的熱處理設(shè)備和熱處理晶片的方法。該熱處理設(shè)備包括用以熱處理該晶片的工藝室、用以在該工藝室中加熱該晶片的加熱單元及用以供應(yīng)氣體及依該晶片的部分不同地控制氣壓的氣體供應(yīng)單元。該加熱單元被提供于該工藝室的上側(cè)及下側(cè)中的至少一側(cè)。該加熱單元包括能控制該晶片的部分的溫度的多個加熱器塊。根據(jù)本發(fā)明，能夠防止晶片翹曲。
文檔編號H01L21/00GK101315872SQ20081009545
公開日2008年12月3日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月28日
發(fā)明者盧奉, 秦丞佑 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司