CN107492509A - 一种晶圆去气腔室及pvd设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆去气腔室及物理气相沉积设备，包括腔室本体，腔室本体内设置有至少一个用于承载晶圆的晶圆载具和用于对晶圆加热的加热单元，晶圆去气腔室还包括隔离部，该隔离部用于将加热单元与晶圆分隔开，隔离部为透光材料，加热单元发出的热量能够透过隔离部对晶圆进行加热，晶圆去气腔室还包括对隔离部的温度进行控制的温度控制装置。本发明中的晶圆去气腔室的温度控制装置可以对隔离部的温度进行控制，从而避免了隔离部自身变成一个热源，使得晶圆去气腔室的工艺条件稳定，经过晶圆去气腔室加工后的晶圆之间具有良好的温度均匀性，且温度趋同，从而有利于后续的预清洗工艺的进行，提高整个物理气相沉积工艺加工的质量。

Description

一种晶圆去气腔室及PVD设备
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种晶圆去气腔室及PVD设备。
背景技术
在半导体PVD设备集成系统中，按照功能主要分三类模块，其一：去气(degas)工艺模块；其二：预清洗工艺模块；其三：PVD工艺模块。去气工艺模块是工艺流程最前面的工艺模块，主要是对晶圆进行去气，去除晶圆表面或者内部残存的杂质气体，这些杂质气体不能出现在PVD工艺模块的腔室内，会影响PVD工艺的膜层质量。
去气工艺模块对晶圆进行烘烤去气，主要通过三种方式，其一：卤素灯加热；其二：加热器加热；其三：卤素灯和加热器同时加热。利用卤素灯加热的方式，一般情况下是卤素灯在大气中，中间用透明的石英窗与真空隔开，晶圆放置于真空中，通过光照的方式对晶圆进行加热。
如图1所示，晶圆去气腔室包括卤素灯1、灯罩2、石英窗3、晶圆4、腔体5、支撑件6。卤素灯1安装在灯罩2内，圆周分布；石英窗3与腔体5构成密闭真空腔，支撑件6固定在腔体5上，用来支撑晶圆4。卤素灯1的灯光透过透明的石英窗3对晶圆4进行加热，真空腔上的石英窗3相当于一个光照通过的窗口，称为石英窗3。
在半导体厂的大生产线上，设备在不停的对晶圆加工，设备需要有稳定的工艺条件，片与片之间要有良好的均匀性。卤素灯在对晶圆加热的同时也在给石英窗加热，石英窗的温度一直在升高，变成了一个热源，造成后面加工的晶圆比前面加工的晶圆温度要高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种晶圆去气腔室及PVD设备，该晶圆去气腔室的温度控制装置可以对隔离部的温度进行控制，从而避免了隔离部自身变成一个热源，使得晶圆去气腔室的工艺条件稳定。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种晶圆去气腔室，包括腔室本体，所述腔室本体内设置有至少一个用于承载晶圆的晶圆载具和用于对晶圆加热的加热单元，晶圆去气腔室还包括隔离部，该隔离部用于将所述加热单元与所述晶圆分隔开，所述隔离部可透光，所述加热单元发出的热量能够透过所述隔离部对所述晶圆进行加热，所述晶圆去气腔室还包括对所述隔离部的温度进行控制的温度控制装置。
优选的是，所述温度控制装置包括：控制单元、温度检测单元、冷源，其中，
所述温度检测单元用于检测所述隔离部的温度，并将检测到的温度信号发送给所述控制单元；
所述控制单元用于接收所述温度检测单元发送的温度信号，并根据该温度信号控制所述冷源对所述隔离部进行调温。
优选的是，所述温度检测单元设置于所述隔离部上，且与所述隔离部接触。
优选的是，所述温度检测单元至少为两个，所述温度检测单元在所述隔离部上均匀分布。
优选的是，所述冷源至少为两个，且与所述温度检测单元的位置一一对应，所述控制单元用于根据接收到的温度信号分别控制与所述温度检测单元的位置相对应的所述冷源，以对与所述温度检测单元相对应的隔离部进行调温。
优选的是，所述冷源为水冷机构或热传导液冷却机构。
优选的是，所述隔离部具有中空腔体，所述腔体与所述冷源连接，经过所述冷源制冷的冷却液在所述腔体内循环以对所述隔离部进行制冷降温。
优选的是，所述冷源为风冷机构或压缩空气冷却机构。
优选的是，所述冷源与所述加热单元位于所述隔离部的同侧。
优选的是，所述冷源所在的由所述隔离部所分隔出的腔室本体部分设置有用于排气的排气孔。
优选的是，所述冷源至少为两个，所述冷源在所述加热单元的周围均匀分布。
优选的是，所述隔离部将所述腔室本体分隔为第一子腔室和第二子腔室，所述晶圆放置于所述第一子腔室内，所述加热单元放置于所述第二子腔室内。
本发明还提供一种物理气相沉积(PVD)设备，包括晶圆去气腔室、预清洗腔室和PVD工艺腔室，所述晶圆去气腔室包括上述的晶圆去气腔室。
本发明中的晶圆去气腔室的温度控制装置可以对隔离部的温度进行控制，从而避免了隔离部自身变成一个热源，使得晶圆去气腔室的工艺条件稳定，经过晶圆去气腔室加工后的晶圆之间具有良好的温度均匀性，且温度趋同，从而有利于后续的预清洗工艺的进行，提高整个PVD工艺加工的质量。
附图说明
图1是背景技术中的晶圆去气腔室的结构示意图；
图2是本发明实施例2中的晶圆去气腔室的结构示意图；
图3是本发明实施例3中的晶圆去气腔室的结构示意图；
图4是本发明实施例4中的晶圆去气腔室的结构示意图；
图5是本发明实施例5中的晶圆去气腔室的局部结构示意图。
图中：1-卤素灯；2-灯罩；3-石英窗；4-晶圆；5-腔体；6-支撑件；7-腔室本体；71-第一子腔室；72-第二子腔室；8-加热单元；9-隔离部；10-控制单元；11-温度检测单元；111-第一温度检测单元；112-第二温度检测单元；12-冷源；121-第一冷源；122-第二冷源；13-排气孔；14-晶圆载具；16-调速阀；17-腔体入口；18-腔体出口；19-冷源入口；20-冷源出口。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供一种晶圆去气腔室，包括腔室本体，腔室本体内设置有至少一个用于承载晶圆的晶圆载具和用于对晶圆加热的加热单元，晶圆去气腔室还包括隔离部，该隔离部用于将加热单元与晶圆分隔开，隔离部可透光，加热单元发出的热量能够透过隔离部对晶圆进行加热，晶圆去气腔室还包括对隔离部的温度进行控制的温度控制装置。
本实施例中的晶圆去气腔室的温度控制装置可以对隔离部的温度进行控制，从而避免了隔离部自身变成一个热源，使得晶圆去气腔室的工艺条件稳定，经过晶圆去气腔室加工后的晶圆之间具有良好的温度均匀性，且温度趋同，从而有利于后续的预清洗工艺的进行，提高整个PVD工艺加工的质量。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种晶圆去气腔室，包括腔室本体1，腔室本体1内设置有至少一个用于承载晶圆4的晶圆载具14和用于对晶圆4加热的加热单元8，晶圆去气腔室还包括隔离部9，该隔离部9用于将加热单元8与晶圆4分隔开，隔离部9可透光，加热单元8发出的热量能够透过隔离部9对晶圆4进行加热，晶圆去气腔室还包括对隔离部9的温度进行控制的温度控制装置。
本实施例中的晶圆去气腔室的温度控制装置可以对隔离部9的温度进行控制，从而避免了隔离部9自身变成一个热源，使得晶圆去气腔室的工艺条件稳定，经过晶圆去气腔室加工后的晶圆4之间具有良好的温度均匀性，且温度趋同，从而有利于后续的预清洗工艺的进行，提高整个PVD工艺加工的质量。
需要说明的是，本实施例中的温度控制装置包括：控制单元10、温度检测单元11、冷源12，其中，
温度检测单元11用于检测隔离部9的温度，并将检测到的温度信号发送给控制单元10；
控制单元10用于接收温度检测单元11发送的温度信号，并根据该温度信号控制冷源12对隔离部9进行调温。
需要说明的是，本实施例中的温度检测单元11设置于隔离部9上，且与隔离部9接触。
优选的是，温度检测单元11至少为两个，温度检测单元11在隔离部9上均匀分布。具体的，本实施例中的温度检测单元11包括第一温度检测单元111和第二温度检测单元112，其中，第一温度检测单元111在隔离部9的中心处，用于检测隔离部9的中心处的温度，第一温度检测单元111的数量为一个；第二温度检测单元112在隔离部9的边缘处，用于检测隔离部9的边缘处的温度，第二温度检测单元112的数量为一个。
当然，本发明并不限于此，第一温度检测单元111的数量也可以为多个，第一温度检测单元111在隔离部9的中心处均匀分布；第二温度检测单元112的数量也可以为多个，第二温度检测单元112在隔离部9的边缘处附近均匀分布。
优选的是，冷源12至少为两个，冷源12在纵向上与温度检测单元11的位置相对应，控制单元10用于根据接收到的温度信号分别控制与温度检测单元11的位置相对应的冷源12，对与其相对应的温度检测单元11所在的位置对着的隔离部9进行调温。具体的，本实施例中的冷源12包括第一冷源121和第二冷源122，其中，第一冷源121在由所述隔离部9所分隔出的腔室本体部分的顶壁的中心处，第一冷源121在纵向上与第一温度检测单元111的位置相对应，控制单元10用于根据收到的第一温度检测单元111的温度信号控制第一冷源121，对第一温度检测单元111所在的位置对着的隔离部9进行调温；第二冷源122在由所述隔离部9所分隔出的腔室本体部分的顶壁的边缘处，第二冷源122在纵向上与第二温度检测单元112的位置相对应，控制单元10用于根据接收到的第二温度检测单元112的温度信号控制第二冷源122，对第二温度检测单元112所在的位置对着的隔离部9进行调温。本实施例中的控制单元10通过分别控制不同位置的冷源11对隔离部9的不同位置进行调温，可以实现对于隔离部9的差异性调温，从而提高了对于隔离部9控温的效率和准确性，提高了隔离部9温度的均匀性。
当然，本发明并不限于此，第一冷源121的数量也可以为多个，第一冷源121在由所述隔离部9所分隔出的腔室本体部分的顶壁的中心处均匀分布；第二冷源122的数量也可以为多个，第二冷源122在由所述隔离部9所分隔出的腔室本体部分的顶壁的边缘处附近均匀分布。本发明中的冷源12的安装位置并不限于本实施例，冷源12的数量为多个时，冷源12均匀分布于加热单元8的周围。
需要说明的是，本实施例中的冷源12为风冷机构。具体的，风冷机构为风扇。
需要说明的是，本实施例中的冷源12与加热单元8位于隔离部9的同侧。
需要说明的是，本实施例中的冷源12所在的由隔离部9所分隔出的腔室本体部分设置有用于排气的排气孔13，排气孔13设置于由隔离部9所分隔出的腔室本体部分上靠近隔离部9的位置。
需要说明的是，本实施例中的隔离部9将腔室本体1分隔为第一子腔室71和第二子腔室72，隔离部9既相当于第一子腔室71的顶壁又相当于第二子腔室72的底壁，在第一子腔室71内的晶圆载具14用于支撑晶圆4。工艺时，第一子腔室71内为真空环境，设置于第二子腔室72的顶壁的加热单元8用于对晶圆4加热，隔离部9可透光，具体的，加热单元8为卤素灯，当然，加热单元8也可以为其它的加热灯，加热单元8发出的热量透过隔离部9对晶圆4进行加热，冷源12设置于第二子腔室72的顶壁，温度检测单元11设置于隔离部9上，隔离部9具体的为石英窗，石英窗的材料为石英玻璃，通过温度检测单元11检测石英窗的温度，并将检测到的温度信号发送给控制单元10，控制单元10根据接收到的温度信号控制冷源12对石英窗进行降温。具体的，冷源12为风冷机构中的风扇，控制单元10为风扇控制器，温度检测单元11为温度传感器。在第二子腔室72的顶壁中心处以及边缘处均设置有风扇，在第二子腔室72靠近石英窗的位置处设置有用于排气的排气孔13，在石英窗的边缘处设置有多个温度检测单元11，且温度检测单元11位于第二子腔室72内，通过风扇控制器来控制风扇的风量，风量的大小可以调整石英窗的温度高低，从而构成一个对石英窗温度的闭环控制系统。
当然，风扇的安装位置并不限于上述安装装置，风扇也可以安装于第二子腔室72的侧壁上，从而更有利于风量的调节，或者可以同时在第二子腔室72的顶壁和侧壁上均安装风扇。当然，温度传感器的安装位置并不限于上述安装位置，温度传感器也可以安装于石英窗的内部。
实施例3
如图3所示，本实施例中的晶圆去气腔室与实施例2的区别为：本实施例中的温度检测单元11为一个，冷源12为一个。本实施例中的晶圆去气腔室中的温度检测单元11和冷源12安装简单，维护方便。
实施例4
如图4所示，实施例中的晶圆去气腔室与实施例2的区别为：本实施例中的冷源12为压缩空气冷却机构。
优选的是，压缩空气(CDA)冷却机构可以在由隔离部9所分隔出的腔室本体部分的顶壁或者侧壁设置1路、2路或者2路以上的压缩空气对隔离部9进行吹扫，从而降温。需要说明的是，本实施例中的压缩空气冷却机构设置于由隔离部9所分隔出的腔室本体部分的顶壁上，压缩空气冷却机构包括调速阀16，控制单元10通过控制调速阀16来控制压缩空气冷却机构的压缩空气的流速，从而对隔离部9的温度进行调节。
实施例5
如图5所示，实施例中的晶圆去气腔室与实施例2的区别为：本实施例中的冷源12为水冷机构或热传导液冷却机构。
需要说明的是，本实施例中的隔离部9具有中空腔体，腔体上设置有腔体入口17和腔体出口18，冷源12具有冷源出口20和冷源入口19，冷源出口20与腔体入口17连接，冷源入口19与腔体出口18连接，冷源12用于对由冷源入口19进入到冷源12内的冷却液进行制冷，经过制冷的冷却液由冷源出口20排出，再由腔体入口17流入到中空腔体内对隔离部9进行降温，然后由腔体出口18排出，再由冷源入口19循环回到冷源12内部进行制冷降温。
本实施例中的中空腔体的腔体壁为石英玻璃，冷源12的冷却液通过进入到中空腔体内接触进行热传导对隔离部9进行降温，且冷却液为循环流动。隔离部9由石英玻璃制成，石英玻璃为透光材料，另外冷却液也可透光，所以本实施例中的加热单元8为卤素灯，加热单元8发出的热量可以透过隔离部9以及冷却液后，对晶圆4进行加热。当冷源12为水冷机构时，水冷机构内的水使得石英玻璃降温最低可以降到0℃；当冷源12为热传导液冷却机构时，热传导液冷却机构内的热传导液可以将石英玻璃温度降低到0℃以下，例如氟利昂冷却液。
当然，本发明并不限于此，冷源12也可以设置循环管道用于循环冷却液，将冷源12的循环管道放置于隔离部腔体内对隔离部9进行降温。
实施例6
本实施例提供一种PVD设备，包括晶圆去气腔室、预清洗腔室和PVD工艺腔室，晶圆去气腔室包括上述实施例1～5中的晶圆去气腔室。
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，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，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 (11)

1.一种晶圆去气腔室，包括腔室本体，所述腔室本体内设置有至少一个用于承载晶圆的晶圆载具和用于对晶圆加热的加热单元，所述晶圆去气腔室还包括隔离部，所述隔离部用于将所述加热单元与所述晶圆分隔开，所述隔离部可透光，所述加热单元发出的热量能够透过所述隔离部对所述晶圆进行加热，其特征在于，所述晶圆去气腔室还包括对所述隔离部的温度进行控制的温度控制装置。
2.根据权利要求1所述的晶圆去气腔室，其特征在于，所述温度控制装置包括：控制单元、温度检测单元、冷源，其中，
所述温度检测单元用于检测所述隔离部的温度，并将检测到的温度信号发送给所述控制单元；
所述控制单元用于接收所述温度检测单元发送的温度信号，并根据该温度信号控制所述冷源对所述隔离部进行调温。
3.根据权利要求2所述的晶圆去气腔室，其特征在于，所述温度检测单元设置于所述隔离部上，且与所述隔离部接触。
4.根据权利要求3所述的晶圆去气腔室，其特征在于，所述温度检测单元至少为两个，所述温度检测单元在所述隔离部上均匀分布。
5.根据权利要求4所述的晶圆去气腔室，其特征在于，所述冷源至少为两个，且与所述温度检测单元的位置一一对应，所述控制单元用于根据接收到的温度信号分别控制与所述温度检测单元的位置相对应的所述冷源，以对与所述温度检测单元相对应的隔离部进行调温。
6.根据权利要求2所述的晶圆去气腔室，其特征在于，所述冷源为水冷机构或热传导液冷却机构。
7.根据权利要求6所述的晶圆去气腔室，其特征在于，所述隔离部具有中空腔体，所述腔体与所述冷源连接，经过所述冷源制冷的冷却液在所述腔体内循环以对所述隔离部进行制冷降温。
8.根据权利要求2所述的晶圆去气腔室，其特征在于，所述冷源为风冷机构或压缩空气冷却机构。
9.根据权利要求8所述的晶圆去气腔室，其特征在于，所述冷源与所述加热单元位于所述隔离部的同侧。
10.根据权利要求8所述的晶圆去气腔室，其特征在于，所述冷源所在的由所述隔离部所分隔出的腔室本体部分设置有用于排气的排气孔。
11.一种物理气相沉积设备，包括晶圆去气腔室、预清洗腔室和物理气相沉积工艺腔室，其特征在于，所述晶圆去气腔室包括权利要求1～10任意一项所述的晶圆去气腔室。
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