CN114561626A - 物理气相沉积装置及装置的降压方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种物理气相沉积装置及其装置的冷却方法。其装置包括在工作腔和低温泵之间增加了缓冲腔，缓冲腔与工作腔之间通过预降压支路连接。其降压方法包括以下步骤：控制进气气动阀打开，使得所述进气支路为通路；通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到第一压强；控制所述预降压气动阀打开，使得所述工作腔和所述缓冲腔通过所述预降压支路连通；使得所述低温泵通过所述缓冲腔，以及相连通的进气支路和第二气路对所述工作腔进行预抽气降压操作；控制闸阀打开，使得所述工作腔的抽气端和所述缓冲腔的进气端连通；使得低温泵通过所述缓冲腔的进气端对所述工作腔进行抽气降压操作。
Description
技术领域
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种物理气相沉积装置及装置的降压方法。
背景技术
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术是指在真空条件下采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基片表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术，广泛地应用于半导体集成电路制造技术领域中，
在背金工艺中，通常采用PVD工艺在晶片背面淀积金属层，由于淀积的金属层厚度较厚，为了防止晶片发生翘曲问题，在PVD淀积后需要对工作腔进行冷却步骤。
在相关技术中，需要使得工作腔在压强为0.7Torr左右的环境中进行冷却，冷却结束后使得低温泵(Cyro pump)工作，并打开工作腔与低温泵之间的闸阀，从而对工作腔进行降压操作。但是由于在打开闸阀前工作腔中的压强高于低温泵中的压强，因此在打开闸阀的瞬间，产生由工作腔流向低温泵的气流，且该气流温度较高，会对低温泵的冲击力较大，使得该低温泵的温度会瞬间升高，不利于低温泵的寿命。
发明内容
本申请提供了一种物理气相沉积装置及装置的降压方法，可以解决相关技术对低温泵的冲击力较大，使得该低温泵的温度会瞬间升高，不利于低温泵的寿命的问题。
为了解决背景技术中所述的技术问题，本申请的第一方面提供一种物理气相沉积装置，其特征在于，所述物理气相沉积装置包括：
工作腔，所述工作腔用于进行物理气相沉积工艺，所述工作腔包括抽气端；
缓冲腔，所述缓冲腔包括进气端和出气端，所述工作腔的抽气端和所述缓冲腔的进气端之间设有闸阀；当所述闸阀打开时，所述工作腔的抽气端和所述缓冲腔的进气端连通；
低温泵，所述低温泵连通所述缓冲腔的出气端，用于通过所述缓冲腔对所述工作腔进行抽气降压；
所述工作腔还连通有进气支路，所述进气支路上设有用于控制所述进气支路通断的进气气动阀，所述缓冲腔还连通有第二气路，所述第二气路上设有用于控制所述第二气路通断的预降压气动阀，所述进气支路和第二气路相连形成预降压支路；
当所述进气气动阀和所述预降压气动阀均为打开时，所述预降压支路1将所述工作腔和所述缓冲腔连通。
可选地，所述预降压支路的口径范围为20mm至40mm。
可选地，所述工作腔的抽气端的口径为150mm至250mm。
为了解决背景技术中的技术问题，本申请的另一方面提供一种物理气相沉积装置的降压方法，所述物理气相沉积装置的降压方法包括以下步骤：
控制所述进气气动阀打开，使得所述进气支路为通路；
通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到第一压强；
控制所述预降压气动阀打开，使得所述工作腔和所述缓冲腔通过所述预降压支路连通；
使得所述低温泵通过所述缓冲腔，以及相连通的进气支路和第二气路对所述工作腔进行预抽气降压操作；
控制所述闸阀打开，使得所述工作腔的抽气端和所述缓冲腔的进气端连通；
使得所述低温泵通过所述缓冲腔的进气端对所述工作腔进行抽气降压操作。
可选地，所述物理气相沉积装置的降压方法还包括，在所述通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到第一压强步骤完成后，在所述控制所述预降压气动阀打开，使得所述工作腔和所述缓冲腔通过所述预降压支路连通的步骤进行前的以下步骤：
使得所述工作腔的压强保持第一压强10s至20s的时间。
可选地，在所述使得所述低温泵通过所述缓冲腔和所述预降压支路对所述工作腔进行预抽气降压操作步骤完成后，使得所述工作腔中的压强降至5E-2Torr至1E-3Torr。
可选地，所述通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到第一压强的步骤，包括：
通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到范围为0.5Torr至1Torr的第一压强。
可选地，所述使得所述低温泵通过所述缓冲腔的进气端对所述工作腔进行抽气降压操作的步骤使得所述工作腔的压强降至5E-8Torr至1E-7Torr。
本申请技术方案，至少包括如下优点：本申请在工作腔和低温泵之间增加了缓冲腔，缓冲腔与工作腔之间通过预降压支路连接。在该物理气相沉积装置在进行降压工作时，先通过该预降压支路使得工作腔的压强预先下降到一定程度，再打开闸阀，使得通过工作腔的抽气端对该工作腔进行正式抽气降压。由于在进行正式的抽气降压前，工作腔已经提前进行预降压操作，避免工作腔与低温泵之间的压强差过大而产生瞬间较强气流冲击低温泵，利于保证低温泵的寿命
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请一实施例提供的物理气相沉积装置结构示意图；
图2示出了本申请一实施例提供的物理气相沉积装置的降压方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，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，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1示出了本申请一实施例提供的物理气相沉积装置结构示意图，从图1中可以看出，该物理气相沉积装置包括：工作腔110、缓冲腔120和低温泵130。
所述工作腔110用于进行物理气相沉积工艺，该工作腔110包括抽气端111，气流通过该抽气端111被抽走，以实现对该工作腔110的抽气降压操作。
所述缓冲腔120包括进气端121和出气端122，该工作腔110的抽气端111和所述缓冲腔120的进气端121之间设有闸阀140；当所述闸阀140打开时，所述工作腔110的抽气端111和所述缓冲腔120的进气端121连通。在打开闸阀140，对工作腔110进行抽气降压操作时，气流由缓冲腔120的进气端121进入该缓冲腔120，气流由该缓冲腔120的出气端122离开该缓冲腔。
所述工作腔110还连通有进气支路151，所述进气支路151上设有用于控制所述进气支路151通断的进气气动阀161，当所述进气气动阀161打开时，向所述工作腔110进气。
所述工作腔110和所述缓冲腔120之间连有预降压支路152，所述预降压支路152上设有预降压气动阀162，当所述预降压气动阀162打开时，所述预降压支路152将所述工作腔110和所述缓冲腔120连通。
所述低温泵130连通所述缓冲腔120的出气端122。低温泵130在工作时，使得气流从工作腔110开始，依次经过工作腔110的抽气端111、缓冲腔120的进气端121，从缓冲腔120的出气端122被抽离，使得所述工作腔110的压强下降。或者低温泵130在工作时，气流从工作腔110开始，依次经过预降压支路152、缓冲腔120，最后从缓冲腔120的出气端122被抽离，使得所述工作腔110的压强下降。
该物理气相沉积装置还包括控制单元、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀。
该第一电磁阀设于进气气动阀161的控制气路上，用于根据该控制单元的信号控制进气气动阀161的控制气路通断，从而控制该进气气动阀161的开关。
该第二电磁阀设于预降压气动阀162的控制气路上，用于根据该控制单元的信号控制预降压气动阀162控制气路的通断，从而控制预降压气动阀162的开关。
该第三电磁阀与闸阀140连接，用于根据该控制单元的控制信号控制闸阀140的开关。
本实施例中的物理气相沉积装置，在工作腔和低温泵之间增加了缓冲腔，缓冲腔与工作腔之间通过预降压支路连接。在该物理气相沉积装置在进行降压工作时，先通过该预降压支路使得工作腔的压强预先下降到一定程度，再打开闸阀，使得通过工作腔的抽气端对该工作腔进行正式抽气降压。由于在进行正式的抽气降压前，工作腔已经提前进行预降压操作，避免工作腔与低温泵之间的压强差过大而产生瞬间较强气流冲击低温泵，利于保证低温泵的寿命。
对于以上实施例中的预降压支路152的口径小于工作腔110的抽气端111的口径，通过较小口径的预降压支路152，避免在预抽气降压操作中产生瞬间过大过腔的气流，能够使得工作腔110中的压强产生初步的下降的同时避免对低温泵130产生冲击损坏。另外，由于预抽气降压操作已使得工作腔110中的压强产生初步地下降，从而在通过工作腔110的抽气端111对该工作腔110进行抽气降压操作时，能够避免因工作腔110与低温泵130的压强差过大而产生较强冲击气流，避免低温泵130受到较强气流冲击。
可选地，该预降压支路152的口径范围可以为20mm至40mm。工作腔110的抽气端111的口径为150mm至250mm。
继续参照图1，可以看出该工作腔110中还设有工作台210，进行物理气相沉积工艺的晶片放置于该工作台210上。该工作台210的底端连有升降气缸220，该升降气缸220用于带动该工作台210进行升降动作。
该升降气缸220的控制气路与预降压气动阀162的控制气路相连，该第二电磁阀设于该升降气缸220的控制气路与预降压气动阀162的控制气路相连的控制气路上，用于根据该控制单元的信号同时控制升降气缸220的控制气路，和预降压气动阀162的控制气路的通断，从而使得升降气缸220因其控制气路中充气而下降的同时，预降压气动阀162因其控制气路中充气而开启。
图2示出了本申请一实施例提供的物理气相沉积装置的降压方法流程图，图2所示的物理气相沉积装置的降压方法是在图1所示物理气相沉积装置的基础上进行。
从图2中可以看出，该物理气相沉积装置的降压方法包括以下依次进行的步骤S21至步骤S26：
步骤S21：控制所述进气气动阀打开，使得所述进气支路为通路。
步骤S22：通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到第一压强。
可选地，该第一压强的范围可以为0.5Torr至1Torr。
步骤S23：控制所述预降压气动阀打开，使得所述工作腔和所述缓冲腔通过所述预降压支路连通。
步骤S24：使得所述低温泵通过所述缓冲腔和所述预降压支路对所述工作腔进行预抽气降压操作。
在图1所示的预降压气动阀162打开后，预降压支路152为通路，从而工作腔110和所述缓冲腔120通过该预降压支路152连通，工作腔110通过该预降压支路152进行预抽气降压操作。该预降压支路152口径较小，从而在对工作腔110开始进行预抽气降压操作瞬间不会产生较强气流，避免对低温泵130造成损坏，同时能够使得工作腔110中的压强产生初步下降。
可选地，在所述步骤S24：使得所述低温泵通过所述缓冲腔和所述预降压支路对所述工作腔进行预抽气降压操作完成后，本实施例中使得所述工作腔中的压强降至5E-2Torr至1E-3Torr。
步骤S25：控制所述闸阀打开，使得所述工作腔的抽气端和所述缓冲腔的进气端连通。
步骤S26：使得所述低温泵通过所述缓冲腔的进气端对所述工作腔进行抽气降压操作。
由于步骤S24的预抽气降压操作已使得工作腔110中的压强产生初步的下降，从而在通过工作腔110的抽气端111对该工作腔110进行抽气降压操作时，能够避免因工作腔110与低温泵130的压强差过大而产生较强冲击气流，避免低温泵130受到较强气流冲击。
可选地，所述步骤S26：使得所述低温泵通过所述缓冲腔的进气端对所述工作腔进行抽气降压操作的步骤使得所述工作腔的压强降至5E-8Torr至1E-7Torr。
为了使得工作腔110在保持压强稳定的情况下进行冷却，在所述步骤S22：通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到第一压强完成后，在所述步骤S23：控制所述预降压气动阀打开，使得所述工作腔和所述缓冲腔通过所述预降压支路连通进行前，本实施例还可以进行步骤：
使得所述工作腔的压强保持第一压强10s至20s的时间。
本实施例中，为了避免增加工作腔的降压时长，在进行步骤S23：控制所述预降压气动阀打开，使得所述工作腔和所述缓冲腔通过所述预降压支路连通的同时，还进行步骤：通过升降气缸控制工作台下降。
其中，该通过升降气缸控制工作台下降的步骤，是在物理气相沉积工艺结束后对工作腔进行降压过程的必要过程，本实施例通过将升降气缸220的控制气路与预降压气动阀162的控制气路相连，从而同时控制升降气缸220的控制气路与预降压气动阀162的控制气路的通断，以使得升降气缸220因其控制气路中充气而下降的同时，预降压气动阀162因此控制气路中充气而开启，能够增加预抽气降压操作的同时避免增加工作时长。
本实施例中的物理气相沉积装置的降压方法，在工作腔和低温泵之间增加了缓冲腔，缓冲腔与工作腔之间通过预降压支路连接。在该物理气相沉积装置在进行降压工作时，先通过该预降压支路使得工作腔的压强预先下降到一定程度，再打开闸阀，使得通过工作腔的抽气端对该工作腔进行正式抽气降压。由于在进行正式的抽气降压前，工作腔已经提前进行预降压操作，避免工作腔与低温泵之间的压强差过大而产生瞬间较强气流冲击低温泵，利于保证低温泵的寿命。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种物理气相沉积装置，其特征在于，所述物理气相沉积装置包括：
工作腔，所述工作腔用于进行物理气相沉积工艺，所述工作腔包括抽气端；
缓冲腔，所述缓冲腔包括进气端和出气端，所述工作腔的抽气端和所述缓冲腔的进气端之间设有闸阀；当所述闸阀打开时，所述工作腔的抽气端和所述缓冲腔的进气端连通；
低温泵，所述低温泵连通所述缓冲腔的出气端，用于通过所述缓冲腔对所述工作腔进行抽气降压；
所述工作腔和所述缓冲腔之间连有预降压支路，所述预降压支路上设有预降压气动阀，当所述预降压气动阀打开时，所述预降压支路将所述工作腔和所述缓冲腔连通；
所述工作腔还连有进气支路，所述进气支路上设有用于控制所述进气支路通断的进气气动阀，当所述进气气动阀打开时，向所述工作腔进气。
2.如权利要求1所述的物理气相沉积装置，其特征在于，所述预降压支路的口径范围为20mm至40mm。
3.如权利要求1所述的物理气相沉积装置，其特征在于，所述工作腔的抽气端的口径为150mm至250mm。
4.一种物理气相沉积装置的降压方法，其特征在于，所述物理气相沉积装置的降压方法包括以下步骤：
控制所述进气气动阀打开，使得所述进气支路为通路；
通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到第一压强；
控制所述预降压气动阀打开，使得所述工作腔和所述缓冲腔通过所述预降压支路连通；
使得所述低温泵通过所述缓冲腔和所述预降压支路对所述工作腔进行预抽气降压操作；
控制所述闸阀打开，使得所述工作腔的抽气端和所述缓冲腔的进气端连通；
使得所述低温泵通过所述缓冲腔的进气端对所述工作腔进行抽气降压操作。
5.如权利要求4所述的物理气相沉积装置的降压方法，其特征在于，所述物理气相沉积装置的降压方法还包括，在所述通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到第一压强步骤完成后，在所述控制所述预降压气动阀打开，使得所述工作腔和所述缓冲腔通过所述预降压支路连通的步骤进行前的以下步骤：
使得所述工作腔的压强保持第一压强10s至20s的时间。
6.如权利要求4所述的物理气相沉积装置的降压方法，其特征在于，在所述使得所述低温泵通过所述缓冲腔和所述预降压支路对所述工作腔进行预抽气降压操作步骤完成后，使得所述工作腔中的压强降至5E-2Torr至1E-3Torr。
7.如权利要求1或6所述的物理气相沉积装置的降压方法，其特征在于，所述通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到第一压强的步骤，包括：
通过所述进气支路向所述工作腔进气，使得所述工作腔的压强达到范围为0.5Torr至1Torr的第一压强。
8.如权利要求4所述的物理气相沉积装置的降压方法，其特征在于，所述使得所述低温泵通过所述缓冲腔的进气端对所述工作腔进行抽气降压操作的步骤使得所述工作腔的压强降至5E-8Torr至1E-7Torr。
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