半导体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种半导体加工设备。
【背景技术】
[0002]物理气相沉积(Physical Vapor Deposit1n,PVD)技术是半导体工业中使用最广泛的一类薄膜制造技术。物理气相沉积技术可以应用在很多工艺领域，如铜互连线技术、封装领域中的娃穿孔(Through Silicon Via, TSV)等等。
[0003]随着半导体技术不断发展，集成电路的尺寸越来越小，Low-k(低介电常数)材料作为层间介质出现在互连工艺中。在刻蚀Low-k材料的工艺中，为了保护Low-k材料，以获得更佳的刻蚀形貌，通常在Low-k材料上沉积金属化合物薄膜(例如TiN薄膜)，作为刻蚀Low-k材料的金属硬掩膜。目前,金属化合物薄膜的沉积工艺已成为32nm节点以下的铜互连工艺中不可缺少的一个工艺流程。
[0004]金属化合物薄膜的沉积工艺需要关注的参数主要有:薄膜的厚度均匀性、电阻值均匀性和应力。其中，与沉积金属(非化合物)不同，在沉积金属化合物时，薄膜的厚度与电阻值的乘积并不是一个常量，换言之，即使薄膜各个区域的厚度相同，电阻值也未必相同，这是因为金属的沉积是直接溅射(仅向PVD腔室内通入Ar等溅射气体)，而TiN薄膜的沉积则是反应溅射(除了向PVD腔室内通入Ar等溅射气体之外，同时还通入O2或N2等的反应气体)，在反应溅射过程中，Ti和N的成分比例在基片表面各个区域的分布并不均匀，而Ti和N的成分比例对薄膜的电阻值具有一定的影响，从而导致电阻值均匀性较低，进而给后道工艺(如湿法清洗(wet clean)、CMP研磨)的均匀性带来不良影响。如图1和图2所示，为薄膜的电阻值分别与湿法清洗速率和CMP研磨速率的关系图。其中，横坐标表示基片上自中心至边缘的13个取样点；图1中左边纵坐标表示电阻值(Rs),右边纵坐标表示湿法清洗速率(WER);图2中纵坐标表示CMP研磨速率。由图1可知，若13个取样点的电阻值存在差异，则湿法清洗速率也随之发生变化，从而表明电阻值均匀性对湿法清洗均匀性具有一定的影响。由图2可知，电阻值均匀性为2.4%时CMP研磨速率明显比电阻值均匀性为3%时CMP研磨速率均匀，从而表明电阻值均匀性越小，则CMP研磨速率越均匀。
[0005]图3为现有的一种PVD设备。如图3所示，PVD设备包括反应腔室100，在反应腔室100的顶部设置有靶材102，靶材102与直流电源或射频电源(图中未示出)电连接；并且，在反应腔室100内，且位于靶材102的下方设置有基座101，用以承载被加工工件103，以及加热被加工工件103，以使其达到工艺所需的温度。而且，在反应腔室100的底部还设置有排气口 104，排气系统(图中未示出)经由排气口 104对反应腔室100进行抽真空。例如，在沉积TiN薄膜的过程中，向反应腔室100内同时通入Ar和N2，并开启射频电源，此时被离化的N与Ti靶材发生反应形成TiN，然后被溅射出来并沉积在被加工工件103的表面上，从而获得TiN薄膜。
[0006]为了改善金属化合物薄膜的电阻值均匀性，通常采用调节基座101与靶材102之间的竖直间距(spacing)、腔室压力以及Baking(烘烤)等的方式。但是，由于基座101与靶材102之间的竖直间距分别对薄膜的电阻值均匀性和厚度均匀性均有影响，也就是说，该竖直间距分别与薄膜的电阻值均匀性和厚度均匀性具有对应关系，即:该竖直间距越大，电阻值均匀性越好，而厚度均匀性则越差；相反的，该竖直间距越小，电阻值均匀性越差，而厚度均匀性则越好。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体加工设备，其可以在不影响薄膜厚度均匀性的前提下，提高薄膜电阻均匀性，从而可以提高后道工艺的均匀性。
[0008]为实现本发明的目的而提供一种半导体加工设备，包括反应腔室和设置在其内部的加热装置，所述加热装置包括加热灯组和位于所述加热灯组上方的石英盖，所述石英盖用于承载被加工工件；所述加热灯组用于透过所述石英盖对所述被加工工件进行辐射加热，所述加热灯组的数量为至少两组，且对应于所述被加工工件的不同区域间隔排布；并且所述加热装置还包括至少一个隔热部件，用以使各组加热灯组产生的热量相互隔离；所述加热装置还包括控制单元，所述控制单元用于在进行工艺时，根据预先获得的所述被加工工件不同区域的薄膜电阻值的分布以及被加工工件不同区域的温度与薄膜电阻值的对应关系，调节施加到各组加热灯组上的功率，从而调节所述被加工工件不同区域的薄膜电阻值分布。
[0009]优选的，所述被加工工件不同区域的薄膜电阻值分布的获得方式为:进行一次工艺，并在工艺过程中利用所述控制单元调节施加到各组加热灯组上的功率，以使被加工工件不同区域的温度相同；在完成该工艺之后，通过检测获得该被加工工件不同区域的薄膜电阻值的分布。
[0010]优选的，每组加热灯组采用环形结构，且所述至少两组加热灯组分别环绕在与所述被加工工件不同半径的圆周处相对应的位置处。
[0011]优选的，所述隔热部件为隔热环，所述隔热环环绕在相邻的两组加热灯组之间，用以使二者相互隔离。
[0012]优选的，每组加热灯组包括多个灯泡，且沿所述被加工工件的周向间隔设置。
[0013]优选的，每组加热灯组包括一根或多根沿所述被加工工件的周向环绕的环形灯管，且所述多根环形灯管相互嵌套。
[0014]优选的，所述至少两组加热灯组沿所述被加工工件的周向间隔排布。
[0015]优选的，所述隔热部件为隔热板，所述隔热板沿所述被加工工件的径向设置，且位于相邻的两组加热灯之间，用以使二者相互隔离。
[0016]优选的，每组加热灯组包括至少一个灯泡或者灯管。
[0017]优选的，所述半导体加工设备为物理气相沉积设备，且用于对被加工工件进行TiN薄膜的沉积工艺。
[0018]本发明具有以下有益效果:
[0019]本发明提供的半导体加工设备，其加热装置通过使至少一组加热灯组对应于被加工工件的不同区域间隔排布，并借助隔热部件使各组加热灯组产生的热量相互隔离，可以实现对被加工工件进行分区加热。而且，借助控制单元在进行工艺时，根据预先获得的被加工工件不同区域的薄膜电阻值的分布以及被加工工件不同区域的温度与薄膜电阻值的对应关系，实现在工艺过程中在线调节施加到各组加热灯组上的功率，进而可以调节被加工工件不同区域的薄膜电阻值分布，从而可以提高薄膜电阻均匀性，进而可以提高后道工艺的均匀性。此外，由于被加工工件的温度仅与薄膜电阻值之间具有对应关系，因而基于该对应关系的调节过程不会影响薄膜厚度，从而可以保证薄膜厚度均匀性不受影响。
【附图说明】
[0020]图1为薄膜的电阻值与湿法清洗速率的关系图；
[0021]图2为薄膜的电阻值与CMP研磨速率的关系图；
[0022]图3为现有的一种PVD设备；
[0023]图4为本发明第一实施例提供的半导体加工设备的剖视图；
[0024]图5A为本发明第一实施例提供的半导体加工设备的加热装置的剖视图；
[0025]图5B为沿图5A中A-A线的剖视图；
[0026]图5C为薄膜电阻值与温度的对应关系图；
[0027]图f5D为加热装置在两种温度设置下获得的薄膜电阻值的分布图；
[0028]图5E为本发明第一实施例的一个变型提供的半导体加工设备的加热装置的俯视图；
[0029]图6A为本发明第二实施例提供的半导体加工设备的一种加热装置的俯视图；以及
[0030]图6B为本发明第二实施例提供的半导体加工设备的另一种加热装置的俯视图。
【具体实施方式】
[0031]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的半导体加工设备进行详细描述。
[0032]第一实施例
[0033]图4为本发明第一实施例提供的半导体加工设备的剖视图。请参阅图4，本发明实施例提供的半导体加工设备，其为物理气相沉积设备，具体包括反应腔室200和设置在其内部的加热装置201。其中，在反应腔室200的顶部设置有靶材202，靶材202与直流电源或射频电源(图中未示出)电连接。优选的，上述物理气相沉积设备可应用于对被加工工件进行TiN薄膜的沉积工艺，此时靶材202为Ti靶材，具体地，向反应腔室200内同时通入Ar和N2,并开启电源，此时被离化的N与Ti靶材发生反应形成TiN，然后被溅射出来并沉积在置于加热装置201上的被加工工件表面，从而获得TiN薄膜。
[0034]下面对加热装置201进行详细描述。具体地，图5A为本发明第一实施例提供的加热装置的剖视图。图5B为沿图5A中A-A线的剖视图。请一并参阅图5A和图5B，加热装置201包括加热灯组、位于该加热灯组上方的石英盖2、至少一个隔热部件以及用于承载加热灯组、石英盖2和隔热部件的提升基座I。其中，石英盖2用于承载被加工工件3 ;加热灯组用于透过石英盖2对被加工工件3进行辐射加热；加热灯组的数量为至少两组，且对应于被加工工件3的不同区域间隔排布；隔热部件用于使各组加热灯组产生的热量相互隔离。
[0035]在本实施例中，如图5B所示，加热灯组的数量为两组，S卩，两组加热灯组(41，42)，且每组加热灯组采用环形结构，该环形加热灯组由沿被加工工件3的周向间隔设置多个灯泡组成；并且，两组加热灯组(41，42)分别环绕在与被加工工件3不同半径的圆周处相对应的位置处，其中，加热灯组41对应于被加工工件3的边缘区域；加热灯组42对应于被加工工件3的中心区域。此外，隔热部件为隔热环51，该隔热环51环绕在两组加热灯组(41，42)之间，用以使二者相互隔离。所谓相互隔离，是指相邻两组加热灯组在分别对各自所对应的被加工工件3的某个区域进行辐射加热时，二者辐射出的热量因受到隔热部件的遮挡而不会