CN105734522B - 去气腔室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去气腔室，该去气腔室包括真空腔、辐射源，辐射源设置在真空腔中，以直接对其下方的真空腔内放置的待处理晶片进行辐射加热。本发明一改以往将辐射源设置在真空腔外的传统做法，而将辐射源直接设置在真空腔中，消除了以往石英窗所带来的弊端，简化了加热流程，缩短了去气工序的工艺准备时间，大大缩短了去气工序的周期，为提高PVD设备的产能创造了条件。

Description

去气腔室

技术领域

本发明涉及一种利用物理气相沉积技术制备薄膜的工艺中所用的去气腔室。

背景技术

物理气相沉积或溅射（Sputtering）沉积技术是半导体工业中最广为使用的一类薄膜制造技术，泛指采用物理方法制备薄膜的薄膜制备工艺；而在集成电路制造行业中，多特指磁控溅射（Magnetron Sputtering）技术，主要用于铝、铜等金属薄膜的沉积，以构成金属接触、金属互连线等。

在物理气相沉积工艺中（300mm及以上晶片），需要4个工艺步骤才能完成整个物理气相沉积工艺，四个工艺步骤按照顺序分别为：1）去气（Degas）；2）预清洗（PreClean）；3）制备铜阻挡层（Ta/Tan）；4）制备铜仔晶层（Cu）。图1所示为物理气相沉积工艺的设备原理图，四个工艺步骤依次在四个工位的装置中完成。

去气工位上的去气腔室的结构通常如图2所示，腔室3通过石英窗5被分为真空腔8和大气部分9，腔室3的侧壁和石英窗5之间的O型密封圈4起到较好的隔绝大气和真空的作用。位于石英窗5上方的辐射源（灯泡）6用于加热。工艺时，抽气系统将真空腔8快速抽成真空状态，机械手将晶片2传输到腔室3的真空腔8中，并放置于3根支撑针1上，这时灯泡6发射出来的红外光透过透明的石英窗5对晶片2进行加热，加热结束后，机械手将晶片2取出，送到预清洗工位进行下一道工艺。此后，机械手将下一片晶片2送到去气腔室，并重复上述流程。当腔室3需要维护时，进气系统将真空腔8充为大气，并进行开腔维护。

上述去气腔室中，因作为辐射源的灯泡6设置在真空腔8外部，灯泡6对晶片2辐射加热需透过石英窗5，而加热过程中石英窗的温度会随着加热时间的增加而逐渐升高，石英窗5对晶片2的热辐射也将随之增加，造成对晶片2的加热除了灯泡6的热辐射，还有石英窗5的热辐射，因而需要对去气工序的加热流程反复进行调试，以确定合适的加热流程，使晶片2的温度能够稳定在所要求的温度。

对加热流程进行调试时，不仅要考虑石英窗对晶片的热辐射，还要考虑石英窗自身与大气的热交换，以及石英窗自身受热和散热达到平衡时的状态，还要考虑石英窗从空闲进入灯泡对晶片开始加热时的温度，防止石英窗过高的热辐射加上加热初期灯泡的高功率热辐射使晶片的温升超过其可以承受的最高温度，还要考虑石英窗在不同长度空闲期降温程度的区别，以及与灯泡相协调以便能够从空闲快速转入加热过程，等等诸多因素，因此，现有去气腔室不仅加热流程的调试工作量大，过于复杂，而且导致去气腔室的工作周期长。

对于PVD设备而言，由于现有技术采用了多手臂且手臂运动相互无关联的真空机械手，因此系统每个小时内的晶片处理能力（产出率）主要受制于不同工艺的时间，也可认为系统的产出率受到工艺处理时间最长的工艺环节的影响。

上述现有去气腔室处理每枚晶片的周期接近80秒钟，而制备铜阻挡层及铜仔晶层用时在40～45秒钟左右，为去气工序时间的1/2，因此，现有去气腔室过长的工作周期直接制约了PVD设备的生产效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种新型结构的去气腔室，以缩短晶片的去气处理时间，并确保晶片温度不过高。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种去气腔室，包括真空腔、辐射源，辐射源设置在真空腔中，以直接对其下方的真空腔内放置的待处理晶片进行辐射加热。

进一步，所述辐射源为灯泡和/或灯管。

进一步，所述辐射源安装在所述真空腔内设置的安装座上，并且，辐射源经真空腔侧壁上设置的带有密封结构的接线柱与真空腔的外部电连接。

进一步，所述安装座靠近所述真空腔内的上部设置。

进一步，所述真空腔的腔体在所述安装座的上方设置有可拆卸的上盖，所述接线柱安装在所述上盖上。

本发明一改以往将辐射源设置在真空腔外的传统做法，而将辐射源直接设置在真空腔中，消除了以往石英窗所带来的弊端，简化了加热流程，缩短了去气工序的工艺准备时间，大大缩短了去气工序的周期，为提高PVD设备的产能创造了条件。

附图说明

图1为物理气相沉积工艺的设备原理图；

图2为现有去气腔室的结构示意图；

图3为本发明去气腔室的结构示意图。

具体实施方式

下面结合示例对本发明进行说明。

本发明去气腔室包括真空腔、辐射源，待处理晶片放置在真空腔中，辐射源设置在真空腔中，直接对其下方的待处理晶片进行辐射加热。

图3为本发明的优选实施例。如图中所示，真空腔8的腔体由下部腔体3、辐射源安装座13、上盖7三部分构成，腔体3与安装座13的接合面由密封圈10密封，上盖7与安装座13的接合面由O型密封圈11密封，辐射源6安装在安装座13上，上盖7上设置有带有密封结构的接线柱12，辐射源6经接线柱12与真空腔8的外部电连接，待处理晶片2放置在支撑针1上。

辐射源6可以是灯泡，也可以是灯管，还可以在安装座13上同时设置灯泡和灯管作为辐射源。

工作时，在真空机械手将晶片2放置到支撑针1上后，即可启动辐射源6对晶片2进行加热。

由于辐射源6直接对晶片2辐射加热，二者之间去除了现有技术中的石英窗，因而无需再考虑石英窗温度高低对晶片2加热的影响，也无需再为石英窗从空闲到加热流程的转换设置相应的准备时间，也无需将石英窗的受热和散热的平衡状态作为一个重要因素纳入加热流程中，因而方便了加热流程的调试，简化了加热流程，缩短了工艺准备时间，缩短了去气工序的周期。

上述实施例中，设置上盖7的目的是为了便于辐射源6的安装、维修、更换、接线等，为达此目的，除了实施例中的形状之外，上盖7还可以有多种不同的结构形式，这些形式都是本领域普通技术人员在连接上盖7的作用后能够做出的，故，在此不再赘述。

以真空腔中部腔体的形式设置安装座13，不仅方便安装座13的安装固定，也方便辐射源6的安装、维修等操作。当然，也可以将安装座13安装固定在真空腔腔体侧壁的内表面上。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种去气腔室，包括真空腔、辐射源，其特征在于，所述辐射源设置在所述真空腔中，以直接对放置于真空腔内，且位于所述辐射源下方的待处理晶片进行辐射加热，所述真空腔包括下腔体和辐射源安装座，所述安装座设置于所述下腔体顶部，所述辐射源安装在所述安装座上，所述去气腔室还包括上腔体，所述安装座设置于所述上腔体底部，所述辐射源经上腔体壁上设置的带有密封结构的接线柱与真空腔的外部电连接。

2.如权利要求1所述的去气腔室，其特征在于，所述辐射源发射红外光，对所述待处理晶片进行辐射加热。

3.如权利要求1所述的去气腔室，其特征在于，所述辐射源为灯泡和/或灯管。

4.如权利要求1所述的去气腔室，其特征在于，在所述下腔体和辐射源安装座，以及所述上腔体和辐射源安装座的连接处，均设有密封圈。

5.如权利要求1所述的去气腔室，其特征在于，所述接线柱安装在所述上腔体的顶壁。

6.如权利要求1所述的去气腔室，其特征在于，所述接线柱由陶瓷和瓷封金属焊接制成。

7.一种物理气相沉积设备，包括去气腔室，预清洗腔室，工艺腔室，其特征在于，所述去气腔室为权利要求1-6的任一项所述去气腔室。