[發明專利]去氣腔室

有效

• 申請號: 201610129184.0
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105734522B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 佘清;侯玨;葉華
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C14/56
• 分類號: C23C14/56
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

本發明公開了一種去氣腔室，該去氣腔室包括真空腔、輻射源，輻射源設置在真空腔中，以直接對其下方的真空腔內放置的待處理晶片進行輻射加熱。本發明一改以往將輻射源設置在真空腔外的傳統做法，而將輻射源直接設置在真空腔中，消除了以往石英窗所帶來的弊端，簡化了加熱流程，縮短了去氣工序的工藝準備時間，大大縮短了去氣工序的周期，為提高PVD設備的產能創造了條件。

技術領域

本發明涉及一種利用物理氣相沉積技術制備薄膜的工藝中所用的去氣腔室。

背景技術

物理氣相沉積或濺射（Sputtering）沉積技術是半導體工業中最廣為使用的一類薄膜制造技術，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中，多特指磁控濺射（Magnetron Sputtering）技術，主要用于鋁、銅等金屬薄膜的沉積，以構成金屬接觸、金屬互連線等。

在物理氣相沉積工藝中（300mm及以上晶片），需要4個工藝步驟才能完成整個物理氣相沉積工藝，四個工藝步驟按照順序分別為：1）去氣（Degas）；2）預清洗（PreClean）；3）制備銅阻擋層（Ta/Tan）；4）制備銅仔晶層（Cu）。圖1所示為物理氣相沉積工藝的設備原理圖，四個工藝步驟依次在四個工位的裝置中完成。

去氣工位上的去氣腔室的結構通常如圖2所示，腔室3通過石英窗5被分為真空腔8和大氣部分9，腔室3的側壁和石英窗5之間的O型密封圈4起到較好的隔絕大氣和真空的作用。位于石英窗5上方的輻射源（燈泡）6用于加熱。工藝時，抽氣系統將真空腔8快速抽成真空狀態，機械手將晶片2傳輸到腔室3的真空腔8中，并放置于3根支撐針1上，這時燈泡6發射出來的紅外光透過透明的石英窗5對晶片2進行加熱，加熱結束后，機械手將晶片2取出，送到預清洗工位進行下一道工藝。此后，機械手將下一片晶片2送到去氣腔室，并重復上述流程。當腔室3需要維護時，進氣系統將真空腔8充為大氣，并進行開腔維護。

上述去氣腔室中，因作為輻射源的燈泡6設置在真空腔8外部，燈泡6對晶片2輻射加熱需透過石英窗5，而加熱過程中石英窗的溫度會隨著加熱時間的增加而逐漸升高，石英窗5對晶片2的熱輻射也將隨之增加，造成對晶片2的加熱除了燈泡6的熱輻射，還有石英窗5的熱輻射，因而需要對去氣工序的加熱流程反復進行調試，以確定合適的加熱流程，使晶片2的溫度能夠穩定在所要求的溫度。

對加熱流程進行調試時，不僅要考慮石英窗對晶片的熱輻射，還要考慮石英窗自身與大氣的熱交換，以及石英窗自身受熱和散熱達到平衡時的狀態，還要考慮石英窗從空閑進入燈泡對晶片開始加熱時的溫度，防止石英窗過高的熱輻射加上加熱初期燈泡的高功率熱輻射使晶片的溫升超過其可以承受的最高溫度，還要考慮石英窗在不同長度空閑期降溫程度的區別，以及與燈泡相協調以便能夠從空閑快速轉入加熱過程，等等諸多因素，因此，現有去氣腔室不僅加熱流程的調試工作量大，過于復雜，而且導致去氣腔室的工作周期長。

對于PVD設備而言，由于現有技術采用了多手臂且手臂運動相互無關聯的真空機械手，因此系統每個小時內的晶片處理能力（產出率）主要受制于不同工藝的時間，也可認為系統的產出率受到工藝處理時間最長的工藝環節的影響。

上述現有去氣腔室處理每枚晶片的周期接近80秒鐘，而制備銅阻擋層及銅仔晶層用時在40～45秒鐘左右，為去氣工序時間的1/2，因此，現有去氣腔室過長的工作周期直接制約了PVD設備的生產效率。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種新型結構的去氣腔室，以縮短晶片的去氣處理時間，并確保晶片溫度不過高。

為實現上述目的，本發明技術方案如下：

一種去氣腔室，包括真空腔、輻射源，輻射源設置在真空腔中，以直接對其下方的真空腔內放置的待處理晶片進行輻射加熱。

進一步，所述輻射源為燈泡和/或燈管。