基片處理設備及其腔室裝置的製作方法

2023-08-12 23:52:51

專利名稱：基片處理設備及其腔室裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術領域，尤其是涉及基片處理設備及其腔室裝置。
背景技術：
在半導體集成電路製造技術領域中，銅互連PVD設備需要經過如下四個工藝步驟:去氣、預清洗、Ta(N)沉積、Cu沉積。其中去氣步驟是在去氣腔室內將基片加熱至350°C左右，以去除基片上的水蒸氣及其它易揮發雜質。實驗表明，去氣工藝對基片加熱均勻性要求較高，如果均勻性不能保證，將出現某些區域易揮發雜質去除不完全情況，嚴重的局部溫度不均勻可能會造成碎片。此外，出於產率的考慮，希望基片能夠盡 快的到達工藝溫度，基於此點考慮，這種類型的加熱必須使用加熱組件。現有的去氣腔室的加熱方案中一般使用燈泡類型的加熱燈對基片進行加熱。然而，由於加熱燈泡為離散配置，容易導致加熱均勻性較差。

發明內容
本發明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種具有加熱均勻性好的腔室裝置。本發明的另一個目的在於提出一種具有上述腔室裝置的基片處理設備。為了實現上述目的，根據本發明的腔室裝置，包括:腔室本體，所述腔室本體內限定有處理腔室；加熱部件，所述加熱部件設在所述處理腔室內的頂部；支承臺，所述支承臺設在所述處理腔室內用於支撐基片，所述支承臺的上表面與所述加熱部件相對；勻熱板，所述勻熱板設在所述處理腔室內且位於所述加熱部件與所述支承臺之間；和透明介質窗，所述透明介質窗位於所述加熱部件與勻熱板之間，所述透明介質窗的外周沿與所述腔室本體的內周壁相連以將所述處理腔室隔成所述加熱部件所處的上部腔室和所述勻熱板所處的用於對基片進行處理的下部腔室。根據本發明的腔室裝置，通過設置在加熱燈與基片之間的勻熱板，可以將由加熱部件產生的熱均勻化後再通過熱輻射、熱對流等方式傳導給基片，因此可以實現對基片的均勻加熱。另外，根據本發明上述實施例的腔室裝置還可以具有如下附加的技術特徵:根據本發明的一個實施例，所述支承臺上設有用於加熱基片的底部加熱器。根據本發明的一個實施例，所述勻熱板由陶瓷或石墨材料製成且具有預定的黑度。根據本發明的一個實施例，所述透明介質窗為石英窗。根據本發明的一個實施例，所述腔室本體的頂端敞開且由設在所述腔室本體的頂端的反射板封閉。根據本發明的一個實施例，所述加熱部件為加熱燈。
根據本發明的一個實施例，所述加熱燈為環形加熱燈，所述環形加熱燈包括內環加熱燈和外環加熱燈，所述外環加熱燈沿周向圍繞所述內環加熱燈。根據本發明的一個實施例，所述反射板的上表面上設有安裝板，所述加熱燈通過燈座安裝在所述安裝板上，所述燈座安裝在所述安裝板的上表面上。根據本發明的一個實施例，所述安裝板上設有用於保護所述燈座的保護罩。根據本發明的一個實施例，所述安裝板內設有用於流通冷卻介質的第一冷卻通道。根據本發明的一個實施例，腔室裝置還包括屏蔽件，所述屏蔽件與所述腔室本體的頂端相連且沿所述腔室本體的內周壁向下延伸。根據本發明的一個實施例，所述屏蔽件內設有用於流通冷卻介質的第二冷卻通道。根據本發明的一個實施例，所述屏蔽件包括筒體和從所述筒體上端沿徑向延伸出的凸緣，所述凸緣與所述腔室本體的頂端相連且所述筒體沿所述腔室本體的內周壁向下延伸，所述反射板安裝在所述凸緣的上端面。根據本發明的一個實施例，所述石英窗的外周沿與所述筒體的內周壁相連。根據本發明第二方面實施例的基片處理設備，包括上述任一實施例所述的腔室裝置。進一步，所述基片處理設備為物理氣相沉積設備。進一步地，所述腔室裝置為所述物理氣相沉積設備中的去氣腔室。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。


本發明的上述和/或附加的方面和優點將通過結合下面附圖對實施例的描述中變得明顯和容易理解，其中:圖1是根據本發明實施例的腔室裝置的示意圖。附圖標記說明1.安裝板2.反射板3.腔室本體4.基片5.支承臺6.加熱絲(即底部加熱器的一種)7.燈座8.處理腔室 9.第二冷卻通道10.屏蔽件11.加熱部件12.石英窗
13.勻熱板15.內環加熱燈16.外環加熱燈17.第一冷卻通道18.保護罩
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。此外，在本發明的描述 中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。下面參考附圖描述本發明實施例的腔室裝置。根據本發明實施例的腔室裝置，包括腔室本體3、加熱部件11、支承臺5勻熱板13、和透明介質窗12。具體而言，腔室本體3內限定有處理腔室8。加熱部件11設在處理腔室8內的頂部。支承臺5設在處理腔室8內用於支承基片4，支承臺5的上表面與加熱部件11相對。勻熱板13設在處理腔室8內且位於加熱部件11與支承臺5之間。透明介質窗12設在處理腔室8內且位於加熱部件11與勻熱板13之間，透明介質窗12的外周沿與腔室本體3的內周壁相連以將處理腔室8隔成加熱部件11所處的上部腔室和勻熱板13所處的用於對基片4進行處理的下部腔室。可以理解的是，透明介質窗12的外周沿可以與腔室本體3的內周壁之間氣密地相連，由此，在透明介質窗12存在的情況下，可以使加熱部件11處於大氣環境中(即上部腔室可以與大氣連通)，而下部腔室與外界大氣相隔絕，以在下部腔室內對基片4進行處理。其中，從光透過率、導熱性能、成本等考慮，優選採用石英窗作為該透明介質窗12。可以理解的是，關於勻熱板13在處理腔室8內的具體安裝方式沒有特別要求，可以採用任意安裝方式，只要可以實現勻熱板安裝在處理腔室8內即可。
根據本發明上述實施例的腔室裝置，通過設置在加熱部件11與支承臺5之間，即加熱部件11與基片4之間的勻熱板13，可以將由加熱部件11產生的熱均勻化後再通過熱輻射、熱對流等方式傳導給基片4，以對基片4進行加熱，從而解決了由於加熱燈離散配置所導致的加熱均勻性較差的問題，進而實現對基片4的均勻加熱。根據本發明的一個實施例，支承臺5設有用於加熱基片4的底部加熱器。在本發明的一些實施例中，如圖所示，所述底部加熱器為設在支承臺5內的加熱絲6。可以理解的是，本發明並不限於此，所述底部加熱器還可以為靜電卡盤加熱器、機械卡盤加熱器、壓差卡盤加熱器。通過底部加熱器和加熱部件11同時工作以對基片4進行加熱，可以進一步提高基片4的加熱效率。根據本發明的一個實施例，勻熱板13由陶瓷或石墨材料製成且具有預定的黑度。由此，可以提高勻熱板13的勻熱效果，從而可以進一步改善基片4的處理效果。其中黑度的定義是在一定溫度下，將灰體的輻射能力與同溫度下黑體的輻射能力之比定義為物體的黑度，可以理解的是，關於黑度的具體要求可以根據材質、添加劑等不同而相應設定。根據本發明的一個實施例，腔室本體3的頂端敞開且由設在腔室本體3的頂端的反射板2封閉。由此，可以將加熱部件11發出的光反射向處理腔室8內以用於對基片4進行加熱，因此有利於提聞基片4的加熱效率。根據本發明的一個實施例，加熱部件11為加熱燈。所述加熱燈為環形加熱燈，包括內環加熱燈15(如圖1所示，內環加熱燈15是位於內側的呈環狀的加熱燈)和外環加熱燈16 (如圖1所示，外環加熱燈16是位於內環加熱燈15的外側的呈環狀的加熱燈)，外環加熱燈16沿周向圍繞內環加熱燈15設置。由此，有利於進一步提高基片4的加熱均勻性。進一步，反射板2的上表面上設有安裝板1，加熱燈通過燈座7安裝在安裝板I上，燈座7安裝在安裝板I的上表面上。由此，通過反射板與安裝板的緊密貼合從而通過安裝板內的冷卻通道將反射板2進行冷卻，以防止反射板2溫度過高。進一步地，安裝 板I內可以設有用於流通冷卻介質的第一冷卻通道17。由此，可以進一步防止反射板2的過熱,從而確保反射板2處於安全溫度範圍內。更進一步地，安裝板I上可以設有用於保護燈座7的保護罩18。由此，可以避免發生因操作者接觸到燈座7而引起的事故，從而有利於提高操作安全性。根據本發明的一個實施例，腔室裝置還包括屏蔽件10，屏蔽件10與腔室本體3的頂端相連且沿腔室本體3的內周壁向下延伸以避免腔室本體3過熱。進一步，屏蔽件10內設有用於流通冷卻介質的第二冷卻通道9。由此，可以通過冷卻介質(例如水、油、氣體等)冷卻腔室本體3以避免其過熱。具有該屏蔽件10的腔室裝置，其防止腔室本體3過熱的效果更好，且結構簡單。需要理解的是，第一冷卻通道17和第二冷卻通道9中所流通的冷卻介質既可以相同也可以不同。在本發明的一些實施例中，屏蔽件10包括筒體和從所述筒體上端沿徑向延伸出的凸緣，其中所述凸緣與腔室本體3的頂端相連且所述筒體沿腔室本體3的內周壁向下延伸，反射板2安裝在所述凸緣的上端面。該結構的腔室裝置結構簡單，便於安裝。在此情況下，石英窗12的外周沿可以與所述筒體的內周壁相連。下面描述根據本發明實施例的基片處理設備。根據本發明實施例的基片處理設備包括上述任一項實施例所述的腔室裝置。根據本發明實施例的基片處理設備的其他部分和功能對於本領域普通技術人員來說是已知的，在此不再贅述。可選地，所述基片處理設備為物理氣相沉積設備。進一步，所述腔室裝置為所述物理氣相沉積設備中的去氣腔室。根據本發明實施例的基片處理設備，由於採用了根據本發明實施例的腔室裝置，因此具有基片處理效果好的優點。下面以所述腔室裝置作為去氣腔室裝置為例描述根據本發明一個實施例的基片去氣處理過程。首先，將基片4放置到處理腔室8內的支承臺5上。接著，通過加熱部件11加熱勻熱板13從而對支承臺5上的基片4進行加熱並通過調節加熱功率使得加熱溫度在350°C左右。上述基片的去氣處理過程具有加熱效率高、加熱均勻、去氣效果好等優點。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了 本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種腔室裝置，其特徵在於，包括: 腔室本體，所述腔室本體內限定有處理腔室； 加熱部件，所述加熱部件設在所述處理腔室內的頂部； 支承臺，所述支承臺設在所述處理腔室內用於支撐基片，所述支承臺的上表面與所述加熱部件相對； 勻熱板，所述勻熱板設在所述處理腔室內且位於所述加熱部件與所述支承臺之間；和 透明介質窗，所述透明介質窗位於所述加熱部件與勻熱板之間，所述透明介質窗的外周沿與所述腔室本體的內周壁相連以將所述處理腔室隔成所述加熱部件所處的上部腔室和所述勻熱板所處的用於對基片進行處理的下部腔室。
2.根據權利要求1所述的腔室裝置，其特徵在於，所述支承臺設有用於加熱基片的底部加熱器。
3.根據權利要求1所述的腔室裝置，其特徵在於，所述勻熱板由陶瓷或石墨材料製成且具有預定的黑度。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的腔室裝置，其特徵在於，所述透明介質窗為石英窗。
5.根據權利要求4所述的腔室裝置，其特徵在於，所述腔室本體的頂端敞開且由設在所述腔室本體的頂端的反射板封閉。
6.根據權利要求1所述的腔室裝置，其特徵在於，所述加熱部件為加熱燈。
7.根據權利要求6所述的腔室裝置，其特徵在於，所述加熱燈為環形加熱燈，所述環形加熱燈包括內環加熱燈和外環加熱燈，所述外環加熱燈沿周向圍繞所述內環加熱燈。
8.根據權利要求6所述的腔室裝置，其特徵在於，所述反射板的上表面上設有安裝板，所述加熱燈通過燈座安裝在所述安裝板上，所述燈座安裝在所述安裝板的上表面上。
9.根據權利要求8所述的腔室裝置，其特徵在於，所述安裝板上設有用於保護所述燈座的保護罩。
10.根據權利要求8所述的腔室裝置，其特徵在於，所述安裝板內設有用於流通冷卻介質的第一冷卻通道。
11.根據權利要求5所述的腔室裝置，其特徵在於，所述腔室裝置還包括屏蔽件，所述屏蔽件與所述腔室本體的頂端相連且沿所述腔室本體的內周壁向下延伸。
12.根據權利要求11所述的腔室裝置，其特徵在於，所述屏蔽件內設有用於流通冷卻介質的第二冷卻通道。
13.根據權利要求11所述的腔室裝置，其特徵在於，所述屏蔽件包括筒體和從所述筒體上端沿徑向延伸出的凸緣，所述凸緣與所述腔室本體的頂端相連且所述筒體沿所述腔室本體的內周壁向下延伸，所述反射板安裝在所述凸緣的上端面。
14.根據權利要求13所述的腔室裝置，其特徵在於，所述石英窗的外周沿與所述筒體的內周壁相連。
15.一種基片處理設備，其特徵在於，包括權利要求1-14中任一項所述的腔室裝置。
16.根據權利要求15所述的基片處理設備，其特徵在於，所述基片處理設備為物理氣相沉積設備。
17.根據權利要求16所述的基片處理設備，其特徵在於，所述腔室裝置為所述物理氣相沉積設備中的去 氣腔室。
全文摘要
本發明公開了基片處理設備及其腔室裝置。所述腔室裝置包括腔室本體，其內限定有處理腔室；加熱部件，設在所述處理腔室內的頂部；支承臺，設在所述處理腔室內用於支撐基片，支承臺的上表面與加熱部件相對；勻熱板，設在處理腔室內且位於石英窗與支承臺之間；和透明介質窗，透明介質窗位於加熱部件與勻熱板之間，透明介質窗的外周沿與腔室本體的內周壁相連以將處理腔室隔成加熱部件所處的上部腔室和勻熱板所處的用於對基片進行處理的下部腔室。根據本發明實施例的腔室裝置，可以將由加熱燈產生的熱均勻化後再通過熱輻射、熱對流等方式傳導給基片，因此可以實現對基片的均勻加熱。
文檔編號C23C14/22GK103088288SQ20111034364
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者趙夢欣, 王厚工, 劉旭, 文莉輝, 丁培軍 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司