[發(fā)明專利]PVD設(shè)備工藝控制方法和PVD設(shè)備工藝控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110439122.7
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN103173734A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊洋
• 申請（專利權(quán)）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
• 主分類號: C23C14/54
• 分類號: C23C14/54
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種PVD設(shè)備工藝控制方法和PVD設(shè)備工藝控制裝置。

背景技術(shù)

通過物理氣相沉積(Physical?Vapor?Deposition，簡稱：PVD)技術(shù)是半導(dǎo)體工業(yè)中最廣為使用的一類薄膜制造技術(shù)，泛指采用物理方法制備薄膜的薄膜制備工藝。而在集成電路制造行業(yè)中，特指磁控濺射(Magnetron?Sputtering)技術(shù)，主要用于鋁、銅等金屬薄膜的沉積，以構(gòu)成金屬接觸、金屬互連線等。例如：通過PVD技術(shù)制備銅阻擋層及籽晶層的工藝中，晶片需要依次經(jīng)過4個工藝步驟的處理，該4個工藝步驟包括：1)去氣(Degas)工藝、2)預(yù)清洗(Preclean)工藝、3)銅阻擋層(Ta/TaN)工藝和4)銅籽晶層(Cu)工藝。其中，預(yù)清洗工藝、銅阻擋層工藝和銅籽晶層工藝均要求反應(yīng)腔室的真空度達(dá)到高本底真空(即：10^-7～10^-8Torr)，因此需要在對開蓋維護(hù)后的反應(yīng)腔室進(jìn)行首次抽真空處理時，對反應(yīng)腔室進(jìn)行烘烤(Bakeout)處理。烘烤處理具體包括：通過內(nèi)置在反應(yīng)腔室中的加熱裝置對反應(yīng)腔室進(jìn)行加熱，使附著在反應(yīng)腔室內(nèi)壁中的水、有機(jī)雜質(zhì)等物質(zhì)氣化后被高真空泵(例如：分子泵或冷泵)抽除。其中，加熱裝置可以為加熱燈。烘烤處理過程通常要進(jìn)行3～5個小時。在對反應(yīng)腔室進(jìn)行烘烤處理之前通常要執(zhí)行若干準(zhǔn)備步驟：首先，關(guān)閉反應(yīng)腔室壁的冷卻水以保證加熱效果；其次，確認(rèn)反應(yīng)腔室內(nèi)基座的冷卻水工作正常，以避免該基座在高溫下受到損傷；再次，對反應(yīng)腔室進(jìn)行預(yù)抽真空處理，以使反應(yīng)腔室滿足高真空泵的工作條件，該預(yù)抽真空處理為對反應(yīng)腔室的粗抽真空處理；最后，啟動高真空泵對反應(yīng)腔室進(jìn)行抽高真空處理。上述準(zhǔn)備步驟完成后，設(shè)定反應(yīng)腔室中加熱裝置的調(diào)功器的功率，調(diào)功器以設(shè)定的功率驅(qū)動加熱裝置對反應(yīng)腔室進(jìn)行加熱。

為了保證加熱安全，可通過過溫保護(hù)裝置對加熱過程進(jìn)行溫度控制。圖1為一種烘烤方法的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該方法包括：步驟101、調(diào)功器以設(shè)定功率P驅(qū)動加熱裝置加熱；步驟102、判斷腔室溫度是否大于或等于警告溫度T_A，若是則執(zhí)行步驟103，若否則執(zhí)行步驟102；步驟103、過溫保護(hù)裝置切斷調(diào)功器對加熱裝置的功率輸出，加熱裝置關(guān)閉，反應(yīng)腔室自然冷卻降溫；步驟104、判斷腔室溫度是否小于警告溫度T_A，若是則執(zhí)行步驟105，若否則執(zhí)行步驟104；步驟105、過溫保護(hù)裝置觸發(fā)調(diào)功器，使調(diào)功器重新開啟，并執(zhí)行步驟101。重復(fù)執(zhí)行上述流程，直至人工關(guān)閉調(diào)功器以停止加熱裝置對反應(yīng)腔室的加熱。

上述烘烤處理過程通過過溫保護(hù)裝置對加熱過程進(jìn)行溫度控制，加熱過程中加熱裝置頻繁開啟和關(guān)閉，導(dǎo)致加熱裝置的使用壽命降低；加熱裝置的頻繁開啟和關(guān)閉，還會導(dǎo)致反應(yīng)腔室的腔室溫度產(chǎn)生明顯的波動，從而降低了加熱效率和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種PVD設(shè)備工藝控制方法和PVD設(shè)備工藝控制裝置，用以提高加熱裝置的使用壽命以及提高加熱效率和可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種PVD設(shè)備工藝控制方法，包括下列步驟：

步驟1，控制加熱裝置以第一設(shè)定功率對反應(yīng)腔室進(jìn)行加熱；

步驟2，對所述反應(yīng)腔室的溫度進(jìn)行檢測，得出所述反應(yīng)腔室的當(dāng)前腔室溫度；

步驟3，判斷所述反應(yīng)腔室的當(dāng)前腔室溫度是否大于第一設(shè)定溫度；若是，則執(zhí)行步驟4；否則，返回步驟1；

步驟4，控制所述加熱裝置以第二設(shè)定功率對所述反應(yīng)腔室進(jìn)行加熱，執(zhí)行步驟5；

步驟5，判斷所述反應(yīng)腔室的當(dāng)前腔室溫度是否小于第二設(shè)定溫度；若是，則返回步驟1；否則，返回步驟4。

進(jìn)一步地，所述方法，還包括時間監(jiān)控步驟：

在開始執(zhí)行步驟1的同時，啟動計(jì)時器；

在執(zhí)行步驟1至步驟5的過程中，判斷所述計(jì)時器記錄的執(zhí)行時間小于或者等于預(yù)設(shè)時長；

若判斷出所述計(jì)時器記錄的執(zhí)行時間等于預(yù)設(shè)時長，則停止執(zhí)行所述PVD設(shè)備工藝控制方法；

若判斷出所述計(jì)時器記錄的執(zhí)行時間小于預(yù)設(shè)時長，則繼續(xù)執(zhí)行所述判斷所述計(jì)時器記錄的執(zhí)行時間小于或者等于預(yù)設(shè)時長的步驟。

進(jìn)一步地，所述第一設(shè)定溫度根據(jù)警告溫度設(shè)置，所述第二設(shè)定溫度根據(jù)所述第一設(shè)定溫度設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述第一設(shè)定溫度小于警告溫度，所述第二設(shè)定溫度小于所述第一設(shè)定溫度，所述第二設(shè)定功率小于所述第一設(shè)定功率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種PVD設(shè)備工藝控制裝置，包括：