本发明涉及集成电路制造技术领域， 尤其涉及一种衬底处理系统。 背景技术

请参阅图 1 , 在半导体铜互连的物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, 筒称 PVD)工艺中，主要包括四个主要工艺过程： 去气、预清洗、 氮化钽 Ta(N)沉积和金属铜 Cu沉积。 在去气工艺中， 需要在密闭的去气腔 中将衬底加热至一定温度， 以去除衬底上吸附的水蒸气及其它易挥发杂质 。 为了保证后续工艺的正常进行，提高衬底的质 量， 就对衬底加热的均匀性提 出了较高的要求，以避免因加热不均匀而可能 导致的衬底的部分区域上的易 挥发杂质去除不干净，尤其是可以避免在出现 严重的衬底上局部温度不均匀 时可能造成的衬底破碎。

图 2为现有技术中可对衬底进行去气工艺的去气� �的剖视图。请参阅图 2, 该去气腔包括设置在腔室壁上用于供衬底 1通过的入口 2, 以及设置在 腔内用于承载衬底 1的支撑件 3。 在装载衬底 1时， 衬底 1经由入口 2进入 去气腔， 并置于支撑件 3的顶端。 去气腔还包括加热单元， 该加热单元包括 多个灯泡 4、 灯泡安装板 5和反射板 6, 其中， 多个灯泡 4位于去气腔内的 支撑件 3的上方，且各个灯泡 4通过灯泡安装座安装于设置在去气腔顶部的 灯泡安装板 5上，并且灯泡安装座还与外界的电源电连接� �以向灯泡 4供电； 在灯泡 4与支撑件 3之间还设有一较厚的石英窗 8, 用以将去气腔隔离形成 处于大气环境的上子腔室， 以及处于真空环境的下子腔室， 其中， 灯泡 4位 于上子腔室内， 支撑件 3位于下子腔室内， 在加热衬底 1时， 由灯泡 4产生 的热量透过石英窗 8辐射进入下子腔室内，从而加热置于支撑件 3的顶端的 衬底 1; 反射板 6位于多个灯泡 4的上方， 且紧贴灯泡安装板 5的下表面设 置， 并且，通常采用铝制作反射板 6, 且对反射板 6的下表面进行光滑处理， 以使反射板 6能够将由灯泡 4照射至其上的光线进行光反射，从而可以提� � 灯泡 4所产生的光能量的利用率。 而且， 灯泡安装板 5内具有冷却水管路， 通过向该冷却水管路中通入冷却水来冷却反射 板 6, 以防止其温度过高。 此 外， 在去气腔的腔室壁内侧还设置有屏蔽件 7, 屏蔽件 7内具有冷却水路， 用以冷却腔室壁， 以防止在使用灯泡 4加热时腔室壁过热。 另外， 在灯泡安 装座的外围还设置有保护罩 9, 用以保障电气安全。

然而， 由于不同类型的衬底的表面热辐射系数不同， 因而在获得相同的 辐射热量的前提下， 不同类型的衬底实际达到的温度有所不同， 这使得在使 用上述结构的加热单元通过热辐射的方式加热 衬底 1 时， 在相同工艺条件 下， 不同类型的衬底所达到的温度不同， 从而上述结构的加热单元仅能够兼 容一种类型的衬底， 而无法满足不同类型的衬底针对温度的不同需 求。 发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷， 提出了一种衬底处理系 统， 其可以实现对不同类型衬底进行加热的兼容性 。

为了达成上述目的， 本发明提供一种衬底处理系统， 其包括： 去气腔、 输气单元和气体处理装置， 其中： 所述去气腔， 包括位于腔内的支撑件,所 述支撑件用于承载衬底； 所述输气单元， 包括用于接收气体的输入口以及与 所述去气腔封闭相连的一个或多个输出口；所 述气体处理装置与所述输气单 元的输出口连接并位于所述支撑件上方，用以 对自所述输气单元的输出口流 出的气体进行加热， 并将加热后的气体引入所述去气腔， 所述去气腔内的气 体通过热传导的方式加热 4†底。

其中，所述气体处理装置包括加热单元，所述 加热单元包括：加热元件， 所述加热元件用于对自所述输气单元的输出口 流出的气体进行加热。

优选的， 所述加热单元还包括： 导流元件， 所述导流元件内具有分别与 所述输气单元的输出口和所述去气腔连接的导 流通道， 自所述输气单元的输 出口流出的气体沿所述导流通道流动，以增加 所述加热单元与所述气体的接 触面积。

优选的， 所述气体处理装置， 还包括： 勾气单元， 所述匀气单元包括设 置在所述导流元件下方的一个或多个匀气板， 所述匀气板具有多个通孔， 自 所述导流通道流出的气体经由所述通孔流入所 述去气腔内。

优选的， 所述气体处理装置， 还包括： 勾气单元， 所述匀气单元包括设 置在所述输气单元的输出口下方的一个或多个 匀气板，所述匀气板具有多个 通孔， 自所述输气单元的输出口流出的气体经由所述 通孔流入所述去气腔 内。

优选的， 所述加热元件位于所述匀气板的上方、 下方或所述匀气板内， 用以向流经所述通孔的气体提供热量。

优选的， 所述加热元件紧密贴合于所述匀气板的上表面 或下表面。 优选的，所述多个匀气板沿所述竖直方向间隔 设置，且每个所述匀气板 所在平面与由所述支撑件承载的所述衬底的表 面相互平行；每个所述匀气板 上的通孔呈均匀分布，且靠近所述支撑件的匀 气板上通孔的数量大于靠近所 述输气单元的输出口的匀气板上通孔的数量。

优选的， 所述加热元件包括电阻丝。

优选的， 所述衬底处理系统， 还包括底部加热单元， 所述底部加热单元 设置于所述去气腔底部， 用于对所述衬底进行加热。

优选的， 所述衬底处理系统， 还包括： 真空泵抽气单元， 其抽气接口与 所述去气腔连接， 用于将所述去气腔内的气体抽出。

优选的， 所述衬底处理系统， 还包括： 冷却单元， 所述冷却单元连接于 所述去气腔和所述真空泵抽气单元的抽气接口 之间，用于将自所述去气腔内 排出的气体冷却。

优选的， 所述冷却单元， 包括： 冷却元件及导气管， 其中： 所述导气管 的一端连接所述去气腔， 所述导气管的另一端连接所述抽气单元的抽气 接 口， 所述导气管缠绕连接于所述冷却元件的外侧； 所述冷却元件用于冷却流 经所述导气管的气体。

本发明的有益效果在于： 本发明提供的衬底处理系统，其通过借助设置 在支撑件的上方且与输气单元的输出口连接的 气体处理装置，对自输气单元 的输出口流出的气体进行加热， 并将加热后的气体引入去气腔， 去气腔内的 气体通过热传导的方式加热衬底， 即， 去气腔内的气体作为传热介质与衬底 进行热交换， 从而实现对衬底的加热， 这与现有技术现有技术中采用热辐射 的方式加热衬底相比，不仅可以避免衬底的表 面热辐射系数对衬底温度的影 响， 而且热传导的加热方式还可以实现对不同类型 衬底加热的兼容性， 从而 可以满足不同类型的衬底针对温度的不同需求 。 附图说明

图 1为现有技术中铜互连 PVD工艺过程的示意图；

图 2为现有技术中可对衬底进行去气工艺的去气� �的剖视图； 图 3为本发明第一实施例提供的衬底处理系统的� �构示意图； 图 4为本发明第一实施例提供的衬底处理系统的� �一匀气板的俯视图； 以及

图 5为本发明第一实施例提供的衬底处理系统的� �二匀气板的俯视图。 具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂， 以下结合说明书附图 3-5, 对本发明 实施例提供的衬底处理系统进行详细描述。 当然本发明并不局限于该实施 例， 本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖 在本发明的保护范围内。 此外， 在详述本发明实施例时， 为了便于说明， 示意图不依照一般比例局部 放大， 不应以此作为对本发明的限定。 由于本发明提供的衬底处理系统所使用的加热 原理与现有的衬底处理 系统的原理不同， 因此其结构与现有的衬底处理系统结构完全不 同。

第一实施例

图 3为本发明第一实施例提供的衬底处理系统的� �构示意图。请参阅图 3, 本发明提供的衬底处理系统包括去气腔、 输气单元 10和气体处理装置。 去气腔包括位于腔内用于承载衬底 1的支撑件 31。

输气单元 10包括用于接收气体的输入口以及与去气腔封� ��相连的一个 或多个输出口。 输气单元 10可位于去气腔上方或侧面， 用于将气体引入去 气腔内。 在本实施例中， 输气单元 10的输出口的数量仅为一个， 但是本发 明并不局限于此， 较佳的， 输气单元 10可有多个输出口， 以分散地将气体 引入去气腔内。

气体处理装置与输气单元 10的输出口连接并位于支撑件 31上方，用以 对自输气单元 10的输出口流出的气体进行加热， 并将加热后的气体引入去 气腔， 该去气腔内的气体通过热传导的方式加热 ^"底 1 , 即， 去气腔内的气 体作为传热介质与衬底 1进行热交换， 从而实现对衬底 1的加热。

在本实施例中， 气体处理装置包括加热单元和勾气单元 21。 其中， 该 加热单元包括： 导流元件 20和加热元件（图中未示出）。 其中， 导流元件 20内具有分别与输气单元 10的输出口和去气腔连接的导流通道（图中未� �� 出）， 自输气单元 10的输出口流出的气体沿该导流通道流动； 加热元件包括 电阻丝， 其与电源电连接， 用以向导流元件 20提供热量， 导流元件 20将热 量传导至导流通道内的气体， 从而实现对气体的加热。 借助导流通道， 可以 延长气体在导流元件 20中的流动路径，从而可以增加导流元件 20与气体的 接触面积， 进而可以增加导流元件 20与气体进行热交换的效率， 提高加热 效率。

通过借助气体处理装置对自输气单元 10 的输出口流出的气体进行加 热， 并将加热后的气体引入去气腔， 去气腔内的气体通过热传导的方式加热 衬底 1 , 即， 去气腔内的气体作为传热介盾与衬底 1进行热交换， 从而实现 对衬底的加热， 这与现有技术现有技术中采用热辐射的方式加 热衬底相比， 不仅可以避免衬底的表面热辐射系数对衬底温 度的影响， 而且， 通过调节电 源的输出功率来调节电阻丝的加热温度，还可 以实现对不同类型衬底加热的 兼容性， 从而可以满足不同类型的衬底针对温度的不同 需求。

此外， 针对不同的工艺对气体处理装置的加热温度的 要求也不同的情 况， 例如， 在集成电路制造工艺时， 需将衬底加热至 250~300°C , 而在进行 封装工艺时， 则需将衬底加热至 150~180°C , 因此， 优选的， 加热单元还可 包括温度传感器和压力传感器， 如热偶测温装置和硅压力传感器， 用以实时 监控去气腔内的气体的温度和压力变化， 从而可以达到实时控制的目的。

匀气单元 21包括设置在导流元件 20下方的一个或多个匀气板，匀气板 具有多个通孔， 自导流通道流出的气体经由该通孔流入去气腔 内。在本实施 例中， 如图 3所示， 匀气单元 21包括两个匀气板 210, 211 , 匀气板 210, 211沿竖直方向间隔设置， 且匀气板 210, 211均与由支撑件 31承载的衬底 1的表面相互平行； 并且， 匀气板 210, 211通过固定件 22与去气腔的腔室 侧壁固定连接。在实际应用中， 匀气板的材料理论上可以为耐高温的任何材 料， 较佳的， 可以为不锈钢材料。

较佳的，可通过多个匀气板达到充分匀气的目 的。多个匀气板可以增加 气体被匀化的次数， 例如， 当采用两个匀气板时， 气体经过第一匀气板匀化 之后， 再经过第二匀气板进行二次匀化， 能够使气体分布更为均匀。 在一些 较佳实施例中， 匀气板的数量可以为两个及以上。

在本实施例中，每个勾气板具有多个通孔，通 过使气体穿过该通孔达到 均匀气体的目的。 通常情况下， 每个匀气板上的通孔呈密集均匀分布， 且靠 近支撑件 31的匀气板上通孔的数量大于靠近输气单元 10的输出口的匀气板 上通孔的数量。 也就是说， 靠近输气单元 10的输出口的勾气板上通孔的孔 径较大， 通孔数较少， 通孔分布的密度也较小， 如图 4所示； 而靠近支撑件 31 的匀气板上通孔的孔径较小， 通孔数较多， 通孔分布的密度也较大， 如 图 5所示。 容易理解， 较大的通孔分布密度可以更有效的实现气体的 分流， 从而可以使通过勾气板的气体分布的更加均勾 ， 因此， 通过在靠近支撑件 31的匀气板上设置具有较大分布密度的通孔， 可以使匀气单元 21的匀气效 果更好。 优选的， 第一匀气板 210均匀分布有直径为 2mm, 间距为 50mm 的通孔， 第二匀气板 211均匀分布有直径为 0.5mm, 间距为 12mm的通孔。 第二勾气板 211上通孔的孔径要小于第一勾气板 210上通孔的孔径，第二匀 气板 211上通孔的数量则要大于第一匀气板 210上通孔的数量，也即是第二 匀气板 211上通孔的分布密度要大于第一匀气板 210上通孔的分布密度。

在本实施例中， 导流元件 20 的数量为一个， 其位于匀气板 210, 211 的上方， 紧靠并环绕输气单元 10的输出口。 当输气单元 10的输出口将气体 引入后， 由于匀气板 210和 211上的通孔较小， 存在气体流通阻力， 气体会 首先填充并停留在分别由导流元件 20和勾气板 210之间以及勾气板 210和 匀气板 211之间所构成的空间， 而不会立即向下分布至衬底 1 , 这不仅使得 停留在上述空间内的气体能够被充分加热，而 且可以使加热后的气体在经过 匀气板 210和匀气板 211两次匀气之后更为均匀， 如此一来， 加热匀化后的 气体就能够作为传热介盾通过热传导的方式将 热量传递给衬底 1 , 最终使衬 底 1达到工艺所需的温度。

此外， 为了达到更好的衬底去气加热的效果，衬底处 理系统还可包括设 置于去气腔底部的底部加热单元， 其用于对所述衬底进行加热， 在实际应用 中， 底部加热单元可与加热单元配合使用， 共同对衬底进行加热。

去气腔也可包括位于腔体上方的保护外壳， 以及位于保护外壳下方，且 环绕腔体内壁设置的腔壁屏蔽件。 保护外壳和腔壁屏蔽件均具有冷却水路， 用以防止保护外壳及去气腔壁过热。

此外， 衬底处理系统还可包括真空泵抽气单元 40。 真空泵抽气单元 40 的抽气接口与去气腔连接，用于将去气腔内加 热及匀化后的气体抽出，例如， 如图 3所示， 真空泵抽气单元 40的抽气接口与在去气腔的底部与去气腔密 封连接。 由于去气腔内的气体在腔内压力大于 7ΤΟΓΓ的情况下， 去气腔中的 传热效率较为稳定， 从而能够很快地与衬底 1完成热量传递， 因此， 通过借 助真空泵抽气单元 40进行真空排气或停止真空排气， 可以调节去气腔内的 压力， 以将其中压力保持在 7ΤΟΓΓ以上。

然而， 若真空泵抽气单元 40直接连接于去气腔， 则从去气腔排出的高 温气体会直接进入到真空泵抽气单元 40, 这容易对真空泵抽气单元 40造成 损害。 因此， 在本发明的另一实施例中， 衬底处理系统还可包括连接在去气 腔和真空泵抽气单元 40之间的冷却单元， 用于将自去气腔内排出的气体冷 却， 从而可以降低进入到真空泵抽气单元 40的气体的温度， 进而可以减少 气体对真空泵抽气单元 40的损害， 延长真空泵抽气单元 40的使用寿命。

较佳的， 冷却单元包括冷却元件及导气管， 其中， 导气管的一端与去气 腔连接， 导气管的另一端连接抽气单元 40的抽气接口， 导气管在冷却元件 外侧紧密缠绕至少一圏。 冷却元件用于冷却流经导气管的气体。在实际 应用 中，冷却元件的材料可为导热性较好的金属， 例如铜，且其内部通有冷却水； 导气管的材料可为具有较高导热系数的材料， 例如不锈钢， 从而可将气体的 热量传至冷却元件。 当较热的气体在导气管中流动时， 其通过导气管与冷却 元件充分进行热量交换以被冷却。

需要说明的是，本发明所述的气体可以为惰性 气体，例如氦气、氩气等； 衬底可为待加热去气的任何适当的衬底， 例如表面为二氧化硅， 氮化硅或金 属的衬底等， 本发明并不限于此。

第二实施例

本发明第二实施例提供的衬底处理系统与上述 第一实施例相比，同样包 括去气腔、 输气单元和气体处理装置。 由于去气腔、 输气单元和气体处理装 置在上述第一实施例中已有了详细描述， 在此不再赘述。

下面仅对本发明第二实施例提供的衬底处理系 统与上述第一实施例的 不同处进行详细描述。 具体地， 气体处理装置包括勾气单元和加热单元。 其 中， 匀气单元包括设置在输气单元的输出口下方的 一个或多个匀气板， 该匀 气板具有多个通孔， 自输气单元的输出口流出的气体经由通孔流入 去气腔 内；加热单元包括加热元件，加热元件位于匀 气板的上方、下方或匀气板内， 用以对自输气单元的输出口流出的气体进行加 热。

容易理解，本实施例中的加热单元与上述第一 实施例相比，省去了导流 元件。 而且， 当加热元件位于匀气板的上方时， 则自输气单元的输出口流出 的气体首先被加热元件加热， 之后再通过匀气板的通孔， 从而使被加热的气 体均匀地到达衬底处； 当加热元件位于匀气板的下方时， 则自输气单元的输 出口流出的气体首先通过匀气板的通孔， 之后再被加热元件加热； 当加热元 件位于匀气板的内部时， 自输气单元的输出口流出的气体在通过匀气板 的通 孔的同时， 被加热元件加热， 即， 加热元件通过加热匀气板来间接加热经过 通孔的气体。 由此， 上述三种情况均可以实现使被加热的气体均匀 地到达衬 底处。

当加热元件位于匀气板之外（即， 位于匀气板的上方或下方）时， 较佳 的，可以使加热元件紧密贴合于匀气板的上表 面或下表面，以提高加热效率。

此外， 与上述第一实施例的技术方案相类似， 多个匀气板沿竖直方向间 隔设置， 且每个匀气板所在平面与由支撑件承载的衬底 的表面相互平行； 每 个匀气板上的通孔呈均勾分布，且靠近支撑件 的勾气板上通孔的数量大于靠 近输气单元的输出口的匀气板上通孔的数量。 匀气板的其他结构和设置方式 均与上述第一实施例相同， 在此不再重复描述。

另夕卜， 在一些实施例中， 加热元件根据匀气板的数量， 可以为一个或多 个。 例如， 可以每一个勾气板均相应配置一个加热元件， 也可以多个勾气板 配置一个加热元件， 或一个勾气板配置多个加热元件。

需要说明的是，在实际应用中，气体处理装置 也可以省去匀气单元，即， 仅借助加热单元来实现对经过其的气体进行加 热。此外， 加热单元也可以省 去导流元件，而仅借助加热元件来实现对经过 其的气体进行加热。也就是说， 气体处理装置可以采用勾气单元及加热单元中 的加热元件，也可以采用匀气 单元及加热单元中的加热元件和导流元件， 或者， 还可以仅采用加热单元中 的加热元件和导流元件， 也可以仅采用加热单元中的加热元件。 这些均可以 达到本发明的目的。

综上所述，本发明实施例提供的衬底处理系统 ，其通过借助设置在支撑 件的上方且与输气单元的输出口连接的气体处 理装置，对自输气单元的输出 口流出的气体进行加热， 并将加热后的气体引入去气腔， 去气腔内的气体通 过热传导的方式加热衬底， 即， 去气腔内的气体作为传热介盾与衬底进行热 交换， 从而实现对衬底的加热， 这与现有技术现有技术中采用热辐射的方式 加热衬底相比， 不仅可以避免衬底的表面热辐射系数对衬底温 度的影响， 而 且热传导的加热方式还可以实现对不同类型衬 底加热的兼容性，从而可以满 足不同类型的衬底针对温度的不同需求。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述， 但其只是作为范例，本发 明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本 领域技术人员而言， 任何对本 发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范 畴之中。 因此， 在不脱离本发 明的精神和范围下所作的均等变换和修改， 都应涵盖在本发明的范围内。