CN103094156A - 基片处理设备及其腔室装置和基片加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基片处理设备及其腔室装置和基片加热方法。所述腔室装置包括：腔室本体，其内限定有处理腔室；设在所述处理腔室内的顶部的加热部件；设在所述处理腔室内用于支承基片的支承台，支承台的上表面与加热部件相对；和匀热板，匀热板在等待位置和匀热位置之间可移动，其中在匀热位置匀热板位于加热部件与支承台之间而在等待位置匀热板离开加热部件与支承台之间。根据本发明实施例的腔室装置，可以将由加热部件产生的热均匀化后再通过热辐射、热对流等方式传导给基片，因此可以实现对基片的均匀加热。

Description

基片处理设备及其腔室装置和基片加热方法

技术领域

本发明涉及基片处理设备及其腔室装置和基片加热方法。

背景技术

在半导体集成电路制造技术领域中，铜互连工艺通常需要经过如下四个工艺步骤：去气、预清洗、Ta(N)沉积、Cu沉积。其中去气工艺通常在去气腔室中进行，主要工艺是将基片加热至350℃左右，以去除基片上的水蒸汽及其它易挥发杂质。

实验表明，去气工艺对基片加热均匀性要求较高，如果均匀性不能保证，将出现某些区域易挥发杂质去除不完全情况，严重的局部温度不均匀可能会造成碎片。此外，出于产率的考虑，希望基片能够尽快的到达工艺温度，基于此，这种类型的加热通常使用加热组件进行加热。

现有的去气工艺一般使用灯泡类型的加热灯对基片进行加热。由于加热灯呈现离散配置，从而导致加热均匀性较差。

因此，如何对基片进行均匀加热就是本领域技术人员面临的一个难题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种具有加热均匀性好、加热效率高的腔室装置。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述腔室装置的基片处理设备。

本发明的再一个目的在于提出一种有利于提高加热均匀性、加热效率的基片加热方法。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的用于处理基片的腔室装置，包括：腔室本体，所述腔室本体内具有处理腔室；第一加热部件，所述第一加热部件设在所述处理腔室内的顶部；支承台，所述支承台设在所述处理腔室内用于支承基片，所述支承台的上表面与所述第一加热部件相对；和匀热板，所述匀热板可在匀热位置与等待位置之间移动，所述匀热位置位于所述第一加热部件与所述支承台之间，所述等待位置远离所述匀热位置。

根据本发明实施例的腔室装置，通过设置在第一加热部件与基片之间的匀热板，可以将由第一加热部件所产生的热均匀化后再通过热辐射、热对流等方式传导给基片，因此可以实现对基片的均匀加热。

另外，根据本发明上述实施例的腔室装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，腔室装置还包括待机仓，所述待机仓设在所述腔室本体的外侧壁上且所述待机仓的内腔与所述处理腔室连通，其中在所述等待位置所述匀热板位于所述待机仓的内腔内。

根据本发明的一个实施例，腔室装置还包括第二加热部件，所述第二加热部件设在所述待机仓内用于对处于等待位置的所述匀热板进行预加热。

根据本发明的一个实施例，所述匀热板通过设在所述处理腔室内的旋转机械臂驱动旋转以便在所述等待位置和匀热位置之间移动，所述旋转机械臂的下端从所述腔室本体的下端伸出且所述旋转机械臂的上端与所述匀热板相连。

根据本发明的一个实施例，所述支承台内设有用于加热基片的第三加热部件。

根据本发明的一个实施例，所述匀热板由陶瓷或石墨材料制成且具有预定的黑度。

根据本发明的一个实施例，所述第一加热部件为加热灯。

此外，根据本发明第二方面实施例的基片处理设备，包括根据本发明第一方面任一实施例所述的腔室装置。

可选地，所述基片处理设备为物理气相沉积设备。

可选地，所述腔室装置为所述物理气相沉积设备中的去气腔室装置。

此外，根据本发明第三方面实施例的利用根据本发明第一方面任一项实施例所述腔室装置进行基片加热的方法，包括以下步骤：S1将基片置于所述处理腔室内的支承台上；S2使所述匀热板处于所述等待位置；S3通过所述第一加热部件将所述基片加热至第一预定温度，所述第一预定温度小于基片处理时的温度；S4将所述匀热板从所述等待位置移动到所述匀热位置；S5通过所述第一加热部件加热所述匀热板从而对所述支承台上的基片进行加热。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括在步骤S4之前将所述匀热板加热至第二预定温度。

可选地，所述第二预定温度大于基片处理时的温度。

进一步可选地，所述第二预定温度为350摄氏度到500摄氏度之间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的腔室装置的示意图，其中匀热板处于等待位置；和

图2是根据本发明实施例的腔室装置的示意图，其中匀热板处于匀热位置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面参考附图描述根据本发明实施例的腔室装置。

如图1所示根据本发明实施例的腔室装置，包括腔室本体3、第一加热部件11、支承台5和匀热板14。

具体而言，腔室本体3内限定有处理腔室8。第一加热部件11，例如，加热灯设在处理腔室8内的顶部。支承台5设在处理腔室8内用于支承基片4，支承台5的上表面与第一加热部件11相对。匀热板14在图1所示的等待位置与图2所示的匀热位置之间可移动。也就是说，匀热板14的等待位置为远离第一加热部件11与支承台5之间的位置，如图1中所示；匀热板14的匀热位置为位于加热部件11与支承台5之间的位置，如图2所示。

根据本发明上述实施例的腔室装置，通过设置在第一加热部件11与支承台5之间的匀热板14，可以将由第一加热部件11产生的热均匀化后再通过热辐射、热对流等方式传导给支承台5上待处理的基片4，从而实现对基片4的均匀加热，克服了由于加热灯离散配置所导致的加热均匀性较差的问题。

根据本发明的一个实施例，腔室装置还包括待机仓15。具体地，待机仓15设在腔室本体3的外侧壁上且待机仓15的内腔与处理腔室8连通，其中在所述等待位置匀热板14位于待机仓15的内腔内。由此，可以使处理腔室8的结构更加紧凑，有利于提高加热效率。

根据本发明的进一步实施例，腔室装置还包括第二加热部件13，该第二加热部件13设在待机仓15内，用于对位于等待位置的匀热板14进行预加热。通过第二加热部件13如加热器对匀热板14进行预加热来提高匀热板14的初始温度，进而提高基片4的加热效率。在本发明的一些示例中，第二加热部件13设在待机仓15的内顶壁上。当然，第二加热部件也可以位于待机仓15的内底壁上。即只要能够实现对处于待机仓内的匀热板14的均匀加热即可。

根据本发明的一个实施例，匀热板14通过设在处理腔室8内的旋转机械臂16驱动旋转以便在所述等待位置和匀热位置之间移动(即匀热板14在旋转机械臂16的作用下在等待位置与匀热位置之间可转动)，旋转机械臂16的下端从腔室本体3的下端伸出且旋转机械臂16的上端与匀热板14相连。由此，可以根据需要而方便地使匀热板14在等待位置和匀热位置之间转动，该结构简单且便于操作。

可以理解的是，匀热板14还可以由驱动机构，例如液压缸或直线电机驱动以实现在所述等待位置与匀热位置之间平移。

根据本发明的一个实施例，支承台5内设有用于加热基片4的第三加热部件。在本发明的一些示例中，如图1或者2所示，所述第三加热部件为设在支承台5内的加热丝6。可以理解的是，本发明并不限于此，所述第三加热部件还可以为静电卡盘加热器、机械卡盘加热器、压差卡盘加热器。由此，通过第三加热部件和第一加热部件11同时工作以对基片4进行加热，可以进一步提高基片4的加热效率。

根据本发明的一个实施例，匀热板14由陶瓷或石墨材料制成且具有预定的黑度。由此，可以提高匀热板14的匀热效果，从而可以进一步提高腔室装置的加热均匀性和改善基片4的处理效果。可以理解的是，关于黑度的具体要求可以根据材质等不同而相应设定。

在本发明的一些实施例中，腔室本体3的顶端敞开且由设在腔室本体3的顶端的反射板2封闭。由此，可以将第一加热部件11发出的光反射到工艺腔内以用于对基片4进行加热，因此有利于提高基片4的加热效率。

在本发明的进一步的实施例中，第一加热部件11为加热灯。其中，在反射板2的上表面上设有安装板1，加热灯通过灯座7安装在安装板1上，灯座7安装在安装板1的上表面上。由此，通过紧密贴合的安装板1可以冷却与之紧密贴合的反射板2，从而可以防止反射板2温度过高。

有利地，安装板1内可以设有用于流通冷却介质的第一冷却通路17。由此，可以进一步提高对反射板2的防过热效果，从而确保使反射板2处于安全温度范围内。

进一步地，安装板1上还可以设有用于保护灯座7的保护罩18。由此，可以避免发生因操作者接触到灯座而引起的事故，从而有利于提高操作安全性。

更进一步地，腔室装置还可以包括屏蔽件10，屏蔽件10与腔室本体3的顶端相连且沿腔室本体3的内周壁向下延伸。通过位于腔室本体3的内周壁内的屏蔽件10，可以避免腔室本体3过热。

此外，屏蔽件10内还可以设有用于流通冷却介质的第二冷却通路9。由此，可以通过冷却介质(例如水、油、气体等)冷却腔室本体3以避免其过热。具有该结构屏蔽件的腔室装置的防止腔室本体3过热的效果更好，且结构简单。

需要理解的是，第一冷却通路17和第二冷却通路9中所流通的冷却介质既可以相同也可以不同。

进一步地，屏蔽件10包括筒体和从所述筒体上端沿径向延伸出的凸缘，其中所述凸缘与腔室本体3的顶端相连且所述筒体沿腔室本体3的内周壁向下延伸，反射板2安装在所述凸缘的上端面。该结构的腔室装置结构简单，便于安装。

更进一步地，在处理腔室8内在加热灯与匀热板14之间设有石英窗12且石英窗12的外周沿与所述筒体的内周壁相连，石英窗12将处理腔室8隔成加热灯11所处的上部腔室和匀热板14所处的用于对基片4进行处理且与待机仓15相连通的下部腔室。可以理解的是，石英窗12的外周沿可以与所述筒体的内周壁之间气密地相连，由此，在石英窗12存在的情况下，可以使加热灯11处于大气环境中(即上部腔室可以与大气连通)，而下部腔室与外界大气相隔绝，以在下部腔室内对基片4进行处理，从而有利于提高基片4的处理效果。

下面描述根据本发明实施例的基片处理设备。

根据本发明实施例的基片处理设备包括上述任一项实施例所述的腔室装置。根据本发明实施例的基片处理设备的其他部分和功能对于本领域普通技术人员来说是已知的，在此不再赘述。

可选地，所述基片处理设备为物理气相沉积设备。进一步有利地，所述腔室装置为所述物理气相沉积设备中的去气腔室装置。

根据本发明实施例的基片处理设备，由于采用了根据本发明实施例的腔室装置，因此具有基片处理效果好、处理效率高的优点。

下面参考附图1和附图2描述根据本发明实施例的利用上述任一项实施例所述腔室装置进行基片加热的方法。

根据本发明的基片加热的方法包括以下步骤：

S1，将基片4置于处理腔室8内的支承台5上；

S2，使匀热板14处于等待位置(如图1中所示位置)。

S3，通过第一加热部件11将基片4加热至第一预定温度。所述第一预定温度小于基片4的处理温度。

S4，将匀热板14从所述等待位置移动到匀热位置(如图2中所示位置)

S5，通过第一加热部件11加热匀热板14从而对支承台5上的基片4进行加热。

根据本发明实施例的基片加热的方法，通过匀热板14对第一加热部件11所产生的热均匀化后再通过热辐射、热对流等方式传导给基片4，因此基片4的加热均匀性高，有利于提高基片4的处理品质。

根据本发明的一个实施例，基片加热的方法还包括在将匀热板14移动到所述匀热位置之前将位于所述等待位置的匀热板14加热至第二预定温度。例如，在腔室装置设有待机仓15且待机仓15内设有第二加热部件13的情况下，通过第二加热部件13将位于所述等待位置的匀热板14加热至第二预定温度)。由此，可以提高匀热板14的初期温度，从而可以提高基片4的加热效率。

关于第二预定温度没有特殊的规定，例如可以是大于基片正常工艺时的温度的任一温度。进一步有利地所述第二预定温度为350摄氏度到500摄氏度之间。由此，可以提高去气处理过程的处理效率，从而有利于提高产率。例如，通过改变第二加热部件13的功率，可以在10秒内使匀热板14迅速升温至350℃，再通过匀热板14对基片4进行加热，由此可以大大缩短基片4升温至处理温度的时间。

下面以所述腔室装置作为去气腔室装置为例描述根据本发明一个示例的基片去气处理过程。

首先，将基片4放置到处理腔室8内的支承台5上且使匀热板14位于等待位置(如图1所示位置)。

接着，通过第一加热部件11对基片4进行加热，同时通过第二加热部件13对位于所述等待位置的匀热板14预加热到350℃以上。

最后，将匀热板14移动到匀热位置(如图2所示位置)以通过第一加热部件11加热匀热板14从而对支承台5上的基片4进行加热。

上述基片4的去气处理过程具有加热效率高、加热均匀、去气效果好等优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种用于处理基片的腔室装置，其特征在于，包括：

腔室本体，所述腔室本体内具有处理腔室；

第一加热部件，所述第一加热部件设在所述处理腔室内的顶部；

支承台，所述支承台设在所述处理腔室内用于支承基片，所述支承台的上表面与所述第一加热部件相对；和

匀热板，所述匀热板可在匀热位置与等待位置之间移动，所述匀热位置位于所述第一加热部件与所述支承台之间，所述等待位置远离所述匀热位置。

2.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，还包括待机仓，所述待机仓设在所述腔室本体的外侧壁上且所述待机仓的内腔与所述处理腔室连通，其中在所述等待位置所述匀热板位于所述待机仓的内腔内。

3.根据权利要求2所述的腔室装置，其特征在于，还包括第二加热部件，所述第二加热部件设在所述待机仓内用于对处于等待位置的所述匀热板进行预加热。

4.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述匀热板通过设在所述处理腔室内的旋转机械臂驱动旋转以便在所述等待位置和匀热位置之间移动，所述旋转机械臂的下端从所述腔室本体的下端伸出且所述旋转机械臂的上端与所述匀热板相连。

5.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述支承台内设有用于加热基片的第三加热部件。

6.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述匀热板由陶瓷或石墨材料制成且具有预定的黑度。

7.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述第一加热部件为加热灯。

8.一种基片处理设备，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的腔室装置。

9.根据权利要求8所述的基片处理设备，其特征在于，所述基片处理设备为物理气相沉积设备。

10.根据权利要求9所述的基片处理设备，其特征在于，所述腔室装置为所述物理气相沉积设备中的去气腔室装置。

11.一种利用权利要求1-7中任一项所述腔室装置进行基片处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1将基片置于所述处理腔室内的支承台上；

S2使所述匀热板处于所述等待位置；

S3通过所述第一加热部件将所述基片加热至第一预定温度，所述第一预定温度小于基片处理时的温度；

S4将所述匀热板从所述等待位置移动到所述匀热位置；

S5通过所述第一加热部件加热所述匀热板从而对所述支承台上的基片进行加热。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤S4之前将所述匀热板加热至第二预定温度。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二预定温度大于等于基片处理时的温度。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二预定温度为350摄氏度到500摄氏度之间。

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