去氣腔室及物理氣相沉積設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種去氣腔室及物理氣相沉積設(shè)備。去氣腔室包括腔室本體，在所述腔室本體內(nèi)側(cè)的底部設(shè)有用于承載被加工工件的支撐平臺，在所述腔室本體內(nèi)側(cè)的頂部設(shè)有用于加熱所述被加工工件的加熱元件，在所述加熱元件的上方設(shè)有反射板，用于將所述加熱元件發(fā)出的光朝向所述支撐平臺方向反射，在所述反射板上設(shè)有凹部，所述加熱元件設(shè)置在所述凹部的內(nèi)側(cè)。該去氣腔室可以減少光能的浪費(fèi)，從而有效地提高光能量的利用率，進(jìn)而提高加熱效率。
【專利說明】去氣腔室及物理氣相沉積設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，具體涉及一種去氣腔室及物理氣相沉積設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路的制作過程中，常用物理氣相沉積(PVD)設(shè)備實(shí)施導(dǎo)電層與導(dǎo)電層之間的銅互連工藝，如圖1所示，銅互連工藝包括去氣、預(yù)清洗、Ta (N)沉積以及Cu沉積。其中，去氣工藝是將基片放置在去氣腔室內(nèi)并加熱至350°C左右，以將基片上的水蒸汽及其它易揮發(fā)雜質(zhì)去除。去氣工藝不僅要求較快的加熱速率，以提高生產(chǎn)效率；而且對加熱的均勻性也有較高的要求，否則會造成雜質(zhì)去除不完全，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致晶片破碎。
[0003]圖2為目前常采用的去氣腔室的剖面示意圖。如圖2所示，在去氣腔室內(nèi)的底部設(shè)有用于承載晶片4的支撐平臺5，在支撐平臺5內(nèi)設(shè)有加熱絲組件6。在去氣腔室內(nèi)的頂部且與支撐平臺5相對的位置設(shè)有燈泡11，利用加熱絲組件6和燈泡11來加熱晶片4。這種加熱方式充分利用了燈泡11升溫速度快以及加熱絲組件6加熱均勻的特性。而且，為了提高燈泡11的加熱效率，在去氣腔室內(nèi)的頂部還設(shè)有反射板2，用于將燈泡11發(fā)出的散射光朝向支撐平臺5方向反射。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，由于燈泡11發(fā)出的光向四處散射，而且反射板2的反射面為平面，使得燈泡11發(fā)出的光不能有效地朝向支撐平臺方向反射，因此，目前反射板2的反射效率不高，光能量浪費(fèi)嚴(yán)重，影響了加熱效率；而且，燈泡11的加熱均勻性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題之`一，本發(fā)明提供一種去氣腔室，其可以有效地利用光能量，減少光能量的浪費(fèi)，提高加熱效率。
[0005]此外，本發(fā)明還提供一種物理氣相沉積設(shè)備，其可以有效地利用光能，從而提高加熱效率。
[0006]解決上述技術(shù)問題的所采用的技術(shù)方案是提供一種去氣腔室，包括腔室本體，在所述腔室本體內(nèi)的底部設(shè)有用于承載被加工工件的支撐平臺，在所述腔室本體內(nèi)的頂部設(shè)有用于加熱所述被加工工件的加熱元件，所述加熱元件與所述支撐平臺相對設(shè)置在所述腔室本體內(nèi)，在所述加熱元件的上方設(shè)有反射板，用于將所述加熱元件發(fā)出的光朝向所述支撐平臺方向反射，在所述反射板上設(shè)有凹部，所述加熱元件設(shè)置在所述凹部的內(nèi)側(cè)。
[0007]其中，所述凹部呈半球狀，所述凹部的內(nèi)側(cè)呈鏡面，所述加熱元件設(shè)置在能夠獲得平行反射光的位置。
[0008]其中，在所述腔室本體內(nèi)的頂部設(shè)有多個(gè)所述加熱元件，多個(gè)所述加熱元件分為內(nèi)圈加熱元件組和外圈加熱元件組，所述內(nèi)圈加熱元件組和外圈加熱元件組中的所述加熱元件排列成兩個(gè)尺寸不同的環(huán)形；
[0009]在所述反射板上設(shè)有與所述加熱元件數(shù)量相等的所述凹部,每一所述凹部對應(yīng)一所述加熱元件，對應(yīng)于所述內(nèi)圈加熱元件組和所述外圈加熱元件組，多個(gè)所述凹部分為內(nèi)圈凹部組和外圈凹部組。
[0010]其中，所述內(nèi)圈凹部和所述外圈凹部的曲率相同。
[0011]其中，所述內(nèi)圈凹部和所述外圈凹部的曲率不同。
[0012]其中，多個(gè)所述凹部的曲率不同。
[0013]其中，所述加熱元件為燈泡或環(huán)形燈管。
[0014]其中，在所述腔室本體的頂部設(shè)有用于固定所述加熱元件的固定單元，
[0015]在所述反射板上設(shè)有反射板通孔，所述加熱元件穿過所述反射板通孔與所述固定單元連接。
[0016]其中，所述固定單元包括安裝板和安裝座，在所述安裝板上設(shè)有貫穿其厚度的通孔，所述安裝座設(shè)置在所述安裝板的上方且與所述通孔相對，所述加熱元件穿過所述通孔固定在所述安裝座上。
[0017]其中，在所述安裝板的上方還是有電氣保護(hù)罩，所述電氣保護(hù)罩罩住所述安裝座。
[0018]其中，在所述安裝板內(nèi)設(shè)有第一冷卻通道，在所述第一冷卻通道內(nèi)通入冷卻介質(zhì)以冷卻所述安裝板和所述安裝座。
[0019]其中，還包括 屏蔽件，所述屏蔽件嵌套在所述腔室本體的內(nèi)側(cè)。
[0020]其中，在所述屏蔽件內(nèi)設(shè)有第二冷卻通道，在所述第二冷卻通道內(nèi)通入冷卻介質(zhì)以冷卻所述屏蔽件。
[0021]其中，還包括石英窗，所述石英窗設(shè)置在所述腔室本體內(nèi)且位于所述支撐平臺和所述加熱元件之間，所述石英窗將所述腔室本體分隔為上子腔室和下子腔室，而且，所述下子腔室保持密封。
[0022]其中，在所述支撐平臺內(nèi)還設(shè)有加熱絲組件，用于加熱所述被加工工件。
[0023]本發(fā)明還提供一種物理氣相沉積設(shè)備，包括去氣腔室，所述去氣腔室采用本發(fā)明提供的任意一項(xiàng)所述的去氣腔室。
[0024]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0025]本發(fā)明提供的去氣腔室，在其反射板上設(shè)置呈鏡面的凹部，將加熱元件設(shè)置在凹部的內(nèi)側(cè)，利用凹部將加熱元件的發(fā)出的散射光朝向支撐平臺方向反射，呈鏡面的凹部可以減少光向其它方向散射，減少光能的浪費(fèi)，從而有效地提聞光能量的利用率，進(jìn)而提聞加熱效率。
[0026]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，通過調(diào)節(jié)不同位置的凹部的曲率，可以提高加熱元件加熱的均勻性，從而可以將水蒸汽等雜質(zhì)有效地去除。
[0027]本發(fā)明提供的物理氣相沉積設(shè)備，由于采用本發(fā)明提供的去氣腔室，可以減少光能的浪費(fèi)，從而有效地提聞光能量的利用率，進(jìn)而提聞加熱效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為銅互連工藝的工藝過程；
[0029]圖2為目前常采用的去氣腔室的剖面示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實(shí)施例去氣腔室的剖面示意圖；
[0031]圖4為凹面鏡光學(xué)反射原理的不意圖；[0032]圖5為本發(fā)明實(shí)施例反射板的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖6為本發(fā)明實(shí)施例多個(gè)燈泡排列方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的去氣腔室及物理氣相沉積設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0035]圖3為本發(fā)明實(shí)施例去氣腔室的剖面示意圖。如圖3所示，去氣腔室包括腔室本體3，在腔室本體3的內(nèi)側(cè)的底部設(shè)有支撐平臺5，支撐平臺5用于承載晶片4。在腔室本體3的內(nèi)的頂部設(shè)有燈泡11，利用燈泡11以輻射方式加熱晶片4。
[0036]燈泡11通過固定單元固定在腔室本體3的頂部。固定單元包括安裝板1和安裝座7，安裝板1設(shè)置在腔室本體3的頂端。在安裝板1上設(shè)有貫穿其厚度的通孔，安裝座7設(shè)置在安裝板7的上方且與通孔相對，燈泡11穿過通孔后固定在裝座7上。
[0037]在燈泡11的上方設(shè)有反射板19，反射板19固定在安裝板1上，當(dāng)然，反射板19也可以固定在腔室本體3內(nèi)的其他位置。反射板19可以將燈泡11發(fā)出的光朝向支撐平臺5方向反射，以減少光能量的浪費(fèi)，從而提高加熱效率。
[0038]在反射板19上設(shè)有半球形的凹部13，凹部13形成凹面鏡。燈泡11設(shè)置在所述凹部的內(nèi)側(cè)，利用凹面鏡的會聚原理可以將發(fā)散的光反射成平行光或會聚光，從而有效地提聞光能量的利用率。不難理解，凹部13的內(nèi)側(cè)呈鏡面，可以提聞反射效率，從而進(jìn)一步提聞光能量的利用率。
[0039]在實(shí)際使用過程中，雖然將反射板19設(shè)置成柱面型反射板同樣能夠?qū)襞?1的光朝向晶片4反射。然而，柱面形反射板只能使垂直于柱面的光形成會聚或平行的反射光，對于那些不垂直于柱面的光經(jīng)柱面形反射板反射后會形成散射光而無法有效利用，導(dǎo)致光能的利用率降低。與之不同，本實(shí)施例利用球形凹部13形成凹面鏡，可以減少光線的散射，從而使燈泡11發(fā)出的光盡可能地反射到晶片4，從而提高光能的利用率。
[0040]圖4為凹面鏡光學(xué)反射原理的示意圖。如圖4所示，當(dāng)將發(fā)光源放置在凹面鏡的焦點(diǎn)位置時(shí)，可以獲得平行的反射光，平行的反射光可以提高加熱的均勻性。
[0041]根據(jù)上述光學(xué)反射原理，本實(shí)施例凹部13呈半球狀，如圖5所示。將燈泡11設(shè)置在凹部13的焦點(diǎn)位置，以獲得平行的反射光，換言之，將燈泡11設(shè)置在能夠獲得平行反射光的位置。這樣設(shè)置方式不僅可以提高光能量的利用率，而且可以提高加熱的均勻性。在凹部13的頂端設(shè)有通孔13'，燈泡11穿過該通孔13'后與安裝座7固定連接。
[0042]在本實(shí)施例中，在腔室本體3的頂部設(shè)有多個(gè)燈泡11，而且多個(gè)燈泡11分為兩組，即內(nèi)圈加熱燈組1la和外圈加熱燈組11b，如圖6所示，為本發(fā)明實(shí)施例多個(gè)燈泡排列方式示意圖。對應(yīng)地，在反射板1上設(shè)有與燈泡11數(shù)量相等的凹部13，凹部13的排列方式對應(yīng)內(nèi)圈加熱燈組1la和外圈加熱燈組1lb被設(shè)置為內(nèi)圈凹部組13a和外圈凹部組13b。一般情況下，內(nèi)圈凹部組13a和外圈凹部組13b中的凹部的曲率相同。當(dāng)然，內(nèi)圈凹部組13a和外圈凹部組13b中的凹部的曲率也可以根據(jù)實(shí)際使用情況而設(shè)置成不同。例如，當(dāng)希望晶片4的邊緣區(qū)域獲得更多的熱量時(shí)，可以使外圈凹部組13b中的凹部的曲率大于內(nèi)圈凹部組13a中的凹部的曲率。不難理解，設(shè)置在腔室本體3內(nèi)的多個(gè)凹部13的曲率可以根據(jù)實(shí)際情況各不相同。[0043]當(dāng)然，燈泡11的排列方式除了可以被排列為內(nèi)圈加熱燈組Ila和外圈加熱燈組Ilb外，還可以排列為其他方式，比如內(nèi)圈加熱燈組、中圈加熱燈組、外圈加熱燈組三組。也可以是其他方式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對晶片4的均勻加熱即可。當(dāng)然，凹部13的排列方式需要與燈泡11的排列方式相對應(yīng)。除了上面提到的分圈排列外，也可以是每一燈泡11對應(yīng)一凹部13。
[0044]另外，本實(shí)施例是利用燈泡來加熱被加工工件，然而，本發(fā)明并不局限于此。燈泡也可以采用諸如環(huán)形燈管等加熱元件代替。
[0045]如圖2所示，在安裝板I內(nèi)還設(shè)有第一冷卻通道17，在第一冷卻通道17內(nèi)通入冷卻介質(zhì)可以對安裝板1、安裝座7以及反射板19進(jìn)行冷卻，從而可以避免安裝板1、安裝座7以及反射板19的溫度過高。
[0046]在腔室本體3的內(nèi)側(cè)還設(shè)有屏蔽件10，用于防止腔室本體3過熱。屏蔽件10嵌套在腔室本體3的內(nèi)側(cè)，并由腔室本體3的頂端與安裝板I壓接固定。屏蔽件10可以防止腔室本體3被污染。在屏蔽件10內(nèi)設(shè)有第二冷卻通道9，在第二冷卻通道9內(nèi)通入冷卻介質(zhì)可以冷卻屏蔽件10。
[0047]在腔室本體3內(nèi)還包括石英窗12，石英窗12設(shè)置在腔室本體3內(nèi)且位于支撐平臺5和燈泡11之間，石英窗12將腔室本體3分隔為上子腔室和下子腔室。下子腔室保持密封，上子腔室與大氣連通。燈泡11發(fā)出的光透過石英窗12輻射加熱晶片4。
[0048]本實(shí)施例在支撐平臺5內(nèi)還設(shè)有加熱絲組件6，用于加熱晶片4。晶片4通過燈泡11和加熱絲組件6共同加熱，可以提高加熱效率。
[0049]安裝座7既用于固定燈泡11，又用于電連接燈泡11，即，安裝座7與電源連接。為了提高設(shè)備的安全性，本實(shí)施例在安裝板I的上方設(shè)有電氣保護(hù)罩18，電氣保護(hù)罩18將安裝座7罩住，以防止使用者觸碰安裝座7。
[0050]需要說明的是，本實(shí)施例是以晶片為加工對象進(jìn)行說明，然而，本發(fā)明并不局限于此，去氣腔室同樣可以對藍(lán)寶石等其它被加工工件進(jìn)行去氣，而且可以達(dá)到相同的技術(shù)效果O
[0051]本實(shí)施例提供的去氣腔室，在其反射板上設(shè)置呈鏡面的凹部，將燈泡設(shè)置在凹部的內(nèi)側(cè)，利用凹部將燈泡的發(fā)出的散射光朝向支撐平臺方向反射，呈鏡面的凹部可以減少光向其它方向散射，減少光能的浪費(fèi)，從而有效地提聞光能量的利用率，進(jìn)而提聞加熱效率。
[0052]本實(shí)施例還提供 一種物理氣相沉積設(shè)備，其包括去氣腔室、預(yù)清洗腔室以及沉積腔室，其中去氣腔室采用上述實(shí)施例提供的去氣腔室，用以有效地去除被加工工件表面的水蒸汽等雜質(zhì)。
[0053]本實(shí)施例提供的物理氣相沉積設(shè)備，由于采用本發(fā)明提供的去氣腔室，可以減少光能的浪費(fèi)，從而有效地提聞光能量的利用率，進(jìn)而提聞加熱效率。
[0054]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種去氣腔室，包括腔室本體，在所述腔室本體內(nèi)的底部設(shè)有用于承載被加工工件的支撐平臺，在所述腔室本體內(nèi)的頂部設(shè)有用于加熱所述被加工工件的加熱元件，所述加熱元件與所述支撐平臺相對設(shè)置在所述腔室本體內(nèi)，在所述加熱元件的上方設(shè)有反射板，用于將所述加熱元件發(fā)出的光朝向所述支撐平臺方向反射，其特征在于，在所述反射板上設(shè)有凹部，所述加熱元件設(shè)置在所述凹部的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述去氣腔室，其特征在于，所述凹部呈半球狀，所述凹部的內(nèi)側(cè)呈鏡面，所述加熱元件設(shè)置在能夠獲得平行反射光的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述去氣腔室，其特征在于，在所述腔室本體內(nèi)的頂部設(shè)有多個(gè)所述加熱元件，多個(gè)所述加熱元件分為內(nèi)圈加熱元件組和外圈加熱元件組，所述內(nèi)圈加熱元件組和外圈加熱元件組中的所述加熱元件排列成兩個(gè)尺寸不同的環(huán)形； 在所述反射板上設(shè)有與所述加熱元件數(shù)量相等的所述凹部，每一所述凹部對應(yīng)一所述加熱元件，對應(yīng)于所述內(nèi)圈加熱元件組和所述外圈加熱元件組，多個(gè)所述凹部分為內(nèi)圈凹部組和外圈凹部組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述去氣腔室，其特征在于，所述內(nèi)圈凹部和所述外圈凹部的曲率相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述去氣腔室，其特征在于，所述內(nèi)圈凹部和所述外圈凹部的曲率不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述去氣腔室，其特征在于，多個(gè)所述凹部的曲率不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述去氣腔室，其特征在于，所述加熱元件為燈泡或環(huán)形燈管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述去氣腔室，其特征在于，在所述腔室本體的頂部設(shè)有用于固定所述加熱元件的固定單元， 在所述反射板上設(shè)有反射板通孔，所述加熱元件穿過所述反射板通孔與所述固定單元連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述去氣腔室，其特征在于，所述固定單元包括安裝板和安裝座，在所述安裝板上設(shè)有貫穿其厚度的通孔，所述安裝座設(shè)置在所述安裝板的上方且與所述通孔相對，所述加熱元件穿過所述通孔固定在所述安裝座上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述去氣腔室，其特征在于，在所述安裝板的上方還是有電氣保護(hù)罩，所述電氣保護(hù)罩罩住所述安裝座。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述去氣腔室，其特征在于，在所述安裝板內(nèi)設(shè)有第一冷卻通道，在所述第一冷卻通道內(nèi)通入冷卻介質(zhì)以冷卻所述安裝板和所述安裝座。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述去氣腔室，其特征在于，還包括屏蔽件，所述屏蔽件嵌套在所述腔室本體的內(nèi)側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述去氣腔室，其特征在于，在所述屏蔽件內(nèi)設(shè)有第二冷卻通道，在所述第二冷卻通道內(nèi)通入冷卻介質(zhì)以冷卻所述屏蔽件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述去氣腔室，其特征在于，還包括石英窗，所述石英窗設(shè)置在所述腔室本體內(nèi)且位于所述支撐平臺和所述加熱元件之間，所述石英窗將所述腔室本體分隔為上子腔室和下子腔室，而且，所述下子腔室保持密封。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述去氣腔室，其特征在于，在所述支撐平臺內(nèi)還設(shè)有加熱絲組件，用于加熱所述被加工工件。
16.一種物理氣相沉積設(shè)備，包括去氣腔室，其特征在于，所述去氣腔室采用權(quán)利要求1-15所述的任意一項(xiàng)所述的去氣腔室。
【文檔編號】C23C14/22GK103668073SQ201210320100
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】楊玉杰 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司