晶圓退火處理設備及退火處理方法技術

本發明專利技術提供一種晶圓退火處理設備及退火方法，設備包括晶圓存放裝置，用于存放待處理晶圓；預熱裝置，接收晶圓存放裝置中的待處理晶圓并將其加熱至第一溫度；退火腔室，用于接收預熱裝置中的具有第一溫度的待處理晶圓，并將其加熱至退火溫度以對待處理晶圓進行退火處理；降溫裝置，用于接收退火腔室中的具有退火溫度的待處理晶圓，并將其降溫至第二溫度，以完成退火處理。通過上述方案，本發明專利技術提供的晶圓退火處理設備及方法，設置一個預熱裝置，縮短在退火腔室中加熱的時間，大幅度提高產出；避免在退火腔室中加熱時溫差相對較大，導致加熱燈泡的使用壽命短，更換以及維修頻率較高的問題；可以提高晶圓受熱均勻性，緩解晶圓處理過程中變形的問題。

Annealing treatment equipment and annealing treatment method for wafer

The invention provides a wafer annealing device and annealing method, apparatus includes a storage device for storing the wafer, the wafer to be processed; preheating device, receiving wafer storage device to be processed in the wafer is heated to a first temperature; annealing chamber for receiving the preheating device in treating wafer has a first temperature, and it is heated to the annealing temperature to treat the wafer annealing treatment; cooling device for receiving in the annealing chamber with the annealing temperature to be processed wafers, and the cooling temperature to second, to complete the annealing treatment. Through the scheme, the invention provides a wafer annealing device and method, set up a preheating device, shorten the heating time in the annealing chamber, greatly improve the output; avoid heating in the annealing chamber when the temperature difference is relatively large, resulting in heating bulb replacement and maintenance of short service life, high frequency problems can be improved; the wafer is heated evenly, alleviate the deformation problem in the process of wafer processing.

【技術實現步驟摘要】
晶圓退火處理設備及退火處理方法
本專利技術屬于半導體結構處理工藝及設備
，特別是涉及一種晶圓退火處理設備及晶圓退火處理的方法。
技術介紹
在集成電路制造過程中，對晶圓進行退火處理時常見的處理工藝，特別是，現代的CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)等芯片在進行了離子注入以后，都會用快速高溫退火(RTP，RapidThermalProcessing)來完成缺陷修復以及實現晶格的規則排列。通常，離子注入會將原子撞出晶格結構而造成晶格損傷，必須通過足夠高溫度的熱處理，才能具有電活性，并消除注入損傷，快速熱退火是用極快的升溫和在目標溫度一定的持續時間對晶圓片進行處理。然而，在現有的快速熱退火處理的工藝中，都是單片圓片在一個腔體里完成從室溫加熱到所需的工藝溫度，再進行降溫，完成整步工藝，在這樣的處理工藝中，一方面，整個工藝過程，進行預熱的時間比較長，真正的起到反應效果的處理時間相對比較短，另一方面，晶圓片在退火腔室中的工藝時間較長，影響晶圓退火處理的工藝周期，同時，在退火腔室中進行加熱時的溫差相對較大，如采用加熱燈泡對退火腔室進行加熱，會導致加熱燈泡的使用壽命較短，加熱燈泡的更換以及維修頻率較高，另外，也會導致晶圓受熱的均勻性較差，也容易導致被處理的晶圓容易發生變形。因此，如何提供一種晶圓退火處理的設備以及晶圓退火處理的方法，以解決現有技術中晶圓退火時預熱時間長、晶圓受熱均勻性差以及工藝周期長等問題實屬必要。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種晶圓退火處理設備及退火處理方法，用于解決現有技術中晶圓退火時預熱時間長、晶圓受熱均勻性差以及工藝周期長等問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種晶圓退火處理設備，包括：晶圓存放裝置，用于存放待處理晶圓；預熱裝置，用于接收所述晶圓存放裝置中的所述待處理晶圓，并將其加熱至第一溫度；退火腔室，所述退火腔室用于接收所述預熱裝置中的具有所述第一溫度的待處理晶圓，并將其加熱至退火溫度以對所述待處理晶圓進行退火處理，其中，所述第一溫度低于所述退火溫度；以及降溫裝置，用于接收所述退火腔室中的具有所述退火溫度的待處理晶圓，并將其降溫至第二溫度，以完成對所述待處理晶圓的退火處理。作為本專利技術的一種優選方案，所述退火腔室還可以在將所述待處理晶圓被加熱至所述退火溫度后，將所述退火腔室內的溫度降溫至所述第一溫度附近。作為本專利技術的一種優選方案，所述降溫裝置位于所述退火腔室與所述晶圓存放裝置之間，所述降溫裝置具有降溫腔以及與所述降溫腔相連通的氣體入口，其中，冷卻氣體通過所述氣體入口進入所述降溫腔，以對所述降溫腔內的待處理晶圓進行降溫。作為本專利技術的一種優選方案，所述降溫裝置內設置有若干個晶圓支架，每個所述晶圓支架用于支撐單片所述待處理晶圓，所述晶圓支架的數量依據所述待處理晶圓在所述退火腔室中加熱至所述退火溫度的時間和退火時間，以及所述待處理晶圓在所述降溫裝置中降溫至所述第二溫度的時間而設定。作為本專利技術的一種優選方案，每個所述晶圓支架處設置有溫度傳感器，用于監測所述晶圓支架上的待處理晶圓的溫度。作為本專利技術的一種優選方案，所述晶圓退火處理設備還包括：第一晶圓轉移裝置，用于將所述待處理晶圓自所述晶圓存放裝置轉移至所述預熱裝置，以及將所述待處理晶圓自所述降溫裝置轉移至所述晶圓存放裝置；以及第二晶圓轉移裝置，用于將所述待處理晶圓自所述預熱裝置轉移至所述退火腔室，以及將所述待處理晶圓自所述退火腔室轉移至所述降溫裝置。作為本專利技術的一種優選方案，所述第一晶圓轉移裝置以及所述第二晶圓轉移裝置均為機械手臂。作為本專利技術的一種優選方案，所述預熱裝置為加熱器，且所述加熱器設置于所述晶圓存放裝置與所述退火腔室之間。作為本專利技術的一種優選方案，所述加熱器內設置有若干個晶圓支架，每個所述晶圓支架用于支撐單片所述待處理晶圓，其中，所述晶圓支架的數量依據所述待處理晶圓在所述退火腔室中加熱至所述退火溫度的時間和退火時間，以及所述待處理晶圓在所述預熱裝置中升溫至所述第一溫度的時間而設定。作為本專利技術的一種優選方案，所述退火腔室內設置有加熱燈泡，所述加熱燈泡用于對所述退火腔室進行加熱。作為本專利技術的一種優選方案，所述待處理晶圓為經過離子注入后的晶圓，所述第一溫度的范圍為200～500℃。本專利技術還提供一種晶圓退火處理方法，包括如下步驟：1)提供一如上述任意一項方案所述的晶圓退火處理設備，并將待處理晶圓放置于所述晶圓存放裝置中；2)將所述待處理晶圓自所述晶圓存放裝置轉移至所述預熱裝置，并在所述預熱裝置內將所述待處理晶圓加熱至第一溫度；3)將具有所述第一溫度的待處理晶圓自所述預熱裝置轉移至所述退火腔室中，并在所述退火腔室內將所述待處理晶圓加熱至退火溫度以對所述待處理晶圓進行退火處理，其中，所述第一溫度低于所述退火溫度；以及將具有所述退火溫度的待處理晶圓自所述退火腔室轉移至所述降溫裝置，并在所述降溫裝置內將所述待處理晶圓降溫至第二溫度，以完成對所述待處理晶圓的退火處理。作為本專利技術的一種優選方案，步驟4)中，還包括對所述待處理晶圓進行溫度監測的步驟。作為本專利技術的一種優選方案，步驟2)中，所述預熱裝置接收所述待處理晶圓時的溫度為所述第一溫度；步驟3)中，所述退火腔室接收所述待處理晶圓時的溫度與所述第一溫度相同；步驟4)中，所述降溫裝置接收所述待處理晶圓時的溫度與所述第二溫度相同。作為本專利技術的一種優選方案，步驟2)中，通過加熱器實現對所述待處理晶圓的加熱；步驟3)中，通過設置于所述退火腔室內的加熱燈泡實現對所述待處理晶圓的加熱；步驟4)中，所述降溫裝置具有降溫腔以及與所述降溫腔相連通的氣體入口，通過經由所述氣體入口向所述降溫腔內通入的冷卻氣體實現對所述降溫腔內的所述待處理晶圓的降溫。作為本專利技術的一種優選方案，對所述待處理晶圓進行步驟3)的處理的同時，還包括對另外至少一片待處理晶圓進行步驟2)的處理的步驟。如上所述，本專利技術的晶圓退火處理設備及晶圓退火處理方法，具有以下有益效果：1)本專利技術提供的晶圓退火處理設備及方法，整個退火處理工藝過程，設置一個預熱裝置，縮短在退火腔室中進行加熱的時間，大幅度提高了產出；2)本專利技術提供的晶圓退火處理設備及方法，避免了在退火腔室中進行加熱時的溫差相對較大，會導致加熱燈泡的使用壽命短，加熱燈泡的更換以及維修頻率較高的問題；3)本專利技術提供的晶圓退火處理設備及方法，可以提高晶圓受熱的均勻性，緩解晶圓被處理過程中容易發生變形的問題。附圖說明圖1顯示為本專利技術提供的晶圓退火處理設備的結構示意圖。圖2顯示為本專利技術提供的晶圓退火處理方法的工藝過程溫度-時間曲線圖。圖3顯示為本專利技術提供的晶圓退火處理方法的另外一種工藝過程溫度-時間曲線圖。圖4顯示為本專利技術提供的晶圓退火處理方法的工藝流程示意圖。元件標號說明11,12晶圓存放裝置21預熱裝置31,32退火腔室41降溫裝置51第一晶圓轉移裝置52第二晶圓轉移裝置S1～S3步驟1)～步驟3)具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點與功效。本專利技術還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種晶圓退火處理設備，其特征在于，包括：晶圓存放裝置，用于存放待處理晶圓；預熱裝置，用于接收所述晶圓存放裝置中的所述待處理晶圓，并將其加熱至第一溫度；退火腔室，所述退火腔室用于接收所述預熱裝置中的具有所述第一溫度的待處理晶圓，并將其加熱至退火溫度以對所述待處理晶圓進行退火處理，其中，所述第一溫度低于所述退火溫度；以及降溫裝置，用于接收所述退火腔室中的具有所述退火溫度的待處理晶圓，并將其降溫至第二溫度，以完成對所述待處理晶圓的退火處理。

【技術特征摘要】
1.一種晶圓退火處理設備，其特征在于，包括：晶圓存放裝置，用于存放待處理晶圓；預熱裝置，用于接收所述晶圓存放裝置中的所述待處理晶圓，并將其加熱至第一溫度；退火腔室，所述退火腔室用于接收所述預熱裝置中的具有所述第一溫度的待處理晶圓，并將其加熱至退火溫度以對所述待處理晶圓進行退火處理，其中，所述第一溫度低于所述退火溫度；以及降溫裝置，用于接收所述退火腔室中的具有所述退火溫度的待處理晶圓，并將其降溫至第二溫度，以完成對所述待處理晶圓的退火處理。2.根據權利要求1所述的晶圓退火處理設備，其特征在于，所述退火腔室還可以在將所述待處理晶圓被加熱至所述退火溫度后，將所述退火腔室內的溫度降溫至所述第一溫度附近。3.根據權利要求1所述的晶圓退火處理設備，其特征在于，所述降溫裝置位于所述退火腔室與所述晶圓存放裝置之間，所述降溫裝置具有降溫腔以及與所述降溫腔相連通的氣體入口，其中，冷卻氣體通過所述氣體入口進入所述降溫腔，以對所述降溫腔內的待處理晶圓進行降溫。4.根據權利要求1所述的晶圓退火處理設備，其特征在于，所述降溫裝置內設置有若干個晶圓支架，每個所述晶圓支架用于支撐單片所述待處理晶圓，所述晶圓支架的數量依據所述待處理晶圓在所述退火腔室中加熱至所述退火溫度的時間和退火時間，以及所述待處理晶圓在所述降溫裝置中降溫至所述第二溫度的時間而設定。5.根據權利要求4所述的晶圓退火處理設備，其特征在于，每個所述晶圓支架處設置有溫度傳感器，用于監測所述晶圓支架上的待處理晶圓的溫度。6.根據權利要求1所述的晶圓退火處理設備，其特征在于，所述晶圓退火處理設備還包括：第一晶圓轉移裝置，用于將所述待處理晶圓自所述晶圓存放裝置轉移至所述預熱裝置，以及將所述待處理晶圓自所述降溫裝置轉移至所述晶圓存放裝置；以及第二晶圓轉移裝置，用于將所述待處理晶圓自所述預熱裝置轉移至所述退火腔室，以及將所述待處理晶圓自所述退火腔室轉移至所述降溫裝置。7.根據權利要求6所述的晶圓退火處理設備，其特征在于，所述第一晶圓轉移裝置以及所述第二晶圓轉移裝置均為機械手臂。8.根據權利要求1所述的晶圓退火處理設備，其特征在于，所述預熱裝置為加熱器，且所述加熱器設置于所述晶圓存放裝置與所述退火腔室之間。9.根據權利要求8所述的晶圓退火處理設備，其特征在于，所述加熱器內設置有若干個晶圓支架，每個所述晶圓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周穎，吳宗祐，林宗賢，
申請(專利權)人：德淮半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32