[發明專利]一種退火工藝方法、工藝腔室及退火設備

有效

• 申請號: 201611045887.1
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN108091588B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 白志民;李強;鄧斌;鄧玉春;王厚工;丁培軍
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/324
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;劉悅晗

本發明提供一種退火工藝方法、工藝腔室及退火設備，在向工藝腔室內傳片之前，向工藝腔室內通入第一氣體，并使工藝腔室的壓力維持在預設的閾值，在向工藝腔室內傳片之后，向工藝腔室內通入第二氣體，并使工藝腔室內的壓力仍然維持在所述閾值，同時對晶片進行退火工藝，保持晶片傳入前后，腔室內的壓力恒定，可以避免在退火工藝過程中的氣體亂流，不但可以降低工藝腔體內溫度波動，提高腔室和晶片溫度的均勻性，還可以縮短腔室內溫度回復穩定的時間，從而提高設備產能。

技術領域

本發明涉及半導體設備制造技術領域，具體涉及一種退火工藝方法、工藝腔室及退火設備。

背景技術

隨著集成電路市場的高速發展，芯片產能擴大的需求一方面給設備商帶來了新的市場機遇，另一方面也對設備商現有及前瞻性的技術能力提出了更高的要求。設備產能指設備單位工作時間內良品的產出數，是反映設備加工能力的一個重要技術參數。

如圖1a所示，現有的工藝腔室3包括燈泡31和加熱器32兩個加熱單元，因此稱之為雙模式加熱方式。燈泡31可以提高腔室的升溫速率，并維持溫度均勻性。石英蓋33與腔體34通過密封圈(圖中未繪示)密封，腔體34內是真空環境。晶片通過出入口35出入腔體34，由晶片頂指36接住并在氣缸37的作用下落在加熱器32上。晶片進入腔體34后，在退火工藝過程中，首先，工藝氣體通過進氣口38通入腔體34，然后關閉角閥39，使腔體34內的工藝壓力維持在1～10T，這樣有助于加熱器32充分傳熱給晶片，同時開啟燈泡31以加速升溫。

現有的退火工藝存在以下問題：

1、在退火工藝過程中，由于是在晶片進入腔體34后通入工藝氣體，而工藝氣體的溫度較低，會造成腔體34內溫度的波動，影響晶片的退火。

2、隨著腔體34內壓力的平穩，溫度逐漸才能穩定，對于短時間的退火工藝來說，腔體34內溫度的波動無法滿足工藝要求。

如圖1b所示，現有的單片退火設備包括：一個多邊的傳輸平臺1，傳輸平臺1中設置有真空機械手(VTR)2對晶片進行取送和傳輸，真空機械手2每次只傳輸兩片晶片。傳輸平臺1的一側掛接一個工藝腔室3，該工藝腔室3即為圖1a所示的工藝腔室。傳輸平臺1的另一側與大氣間通過裝載腔室Loadlock(LL)4、設備前端模塊(EFEM)5隔開。設備前端模塊5內設置有大氣傳輸機械手(ATR)6，大氣傳輸機械手6從晶片加載盒7中抓取晶片，傳輸至裝載腔室4內，再由真空機械手2傳輸至工藝腔室3內。

現有的單片退火設備中，傳輸平臺1只掛接一個工藝腔室，每次只能傳輸兩個晶片進行退火工藝，產能較低。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供一種退火工藝方法、工藝腔室及退火設備，用以解決工藝腔室內溫度波動大，設備產能低的問題。

本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案：

本發明提供一種退火工藝方法，所述方法包括：

向工藝腔室內通入第一氣體，并使所述工藝腔室的壓力維持在預設的閾值；

將晶片傳輸至所述工藝腔室內，向所述工藝腔室內通入第二氣體，并使所述工藝腔室內的壓力維持在所述閾值，同時對所述晶片進行退火工藝。

具體的，通過控制所述工藝腔室的排氣流量，將工藝腔室內的壓力維持在所述閾值。

進一步的，所述方法還包括：對預設數量的晶片進行退火工藝后，對所述工藝腔室抽本底真空。

優選的，所述預設數量為25-50片。

優選的，所述第一氣體為N₂，所述第二氣體為N₂與H₂的混合氣體。