物理氣相沉積設備及物理氣相沉積工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種物理氣相沉積裝置，包括一反應腔室，所述反應腔室包括：位于所述反應腔室內以將所述反應腔室隔離成上部腔室和下部腔室的介質窗，所述介質窗具有透光性且密封所述下部腔室；位于所述下部腔室內的基片支撐部件；設在所述上部腔室的頂壁、用于加熱所述待加工基片的加熱部件；基片傳輸口，所述基片傳輸口位于所述下部腔室的側壁上，用于將加工完的基片從所述下部腔室傳出或將待加工的基片傳入所述下部腔室；和加熱約束桶，所述加熱約束桶位于所述下部腔室內且能夠通過升降機構在所述下部腔室內升降。本發明提供的物理氣相沉積設備，可大大提高基片加熱時的均勻性，提高基片的去氣效果。本發明還公開了一種物理氣相沉積工藝。
【專利說明】物理氣相沉積設備及物理氣相沉積工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體加工領域，特別涉及一種物理氣相沉積裝置及利用該裝置的物理氣相沉積工藝。
【背景技術】
[0002]銅互連物理氣相沉積工藝主要包括四個工藝過程:1)去氣；2)預清洗；3)Ta(N)沉積；4)Cu沉積。對于去氣工藝過程，主要是在去氣腔內將基片加熱至一定溫度，以去除基片上吸附的水蒸氣以及其它易揮發雜質，實際去氣過程中，對去氣工藝加熱的均勻性要求很高，如果加熱不均勻，可能會導致基片部分區域殘留易揮發雜質，影響后續工藝，局部溫度不均勻甚至還可能損壞基片。
[0003]圖7是現有技術中的物理氣相沉積的剖面圖。V為加熱燈泡安裝座，它安裝在燈泡安裝板I’上，安裝板I’上有冷卻水管路5’，反射板2’上有圓孔，燈泡可以穿過，燈泡安裝板I’與反射板2’緊貼在一起，以此實現反射板2’的冷卻，防止其溫度過高。反射板2”下表面做光滑處理進行光反射’。10’為基片4’的支撐針，11’為基片傳輸進口。3’為腔室屏蔽件，其中有冷卻水路，用以防止加熱燈使用時腔室壁過熱，其間會嵌入一較厚石英窗9’，用以將腔室與外界隔離’，透過石英窗9’進行照射，燈泡6’的供電由外部直接供給燈泡安裝座7’。由燈泡6’加熱基片4’。
[0004]圖8是現有技術中的物理氣相沉積設備的俯視圖，從圖8中可以看出，反應腔室的側壁上的基片傳輸口 11’會導致從反應腔室的內壁面反射到基片4’上的熱量不均勻，造成基片4’溫度分布不均勻，影響基片4’的后續工藝。換言之，由于在腔室側壁開設有一傳輸口，因此腔室的結構不是完全對稱的，所以具有開口一側的腔室壁反射到基片上的光要小于沒有開口那一側的腔室壁反射到基片上的光，這樣就造成了腔室內壁反射到基片上的熱量不相等，進而導致基片周向的加熱均勻性不好。

【發明內容】

[0005]本發明旨在至少解決上述技術問題之一。
[0006]為此，本發明的一個目的在于提出一種能夠提高基片加熱均勻性的物理氣相沉積
>J-U ρ?α裝直。
[0007]本發明的另一個目的在于提出一種利用上述物理氣相沉積裝置進行的物理氣相沉積工藝。
[0008]根據本發明第一方面的物理氣相沉積裝置，包括一反應腔室，所述反應腔室包括:介質窗，所述介質窗位于所述反應腔室內，將所述反應腔室隔離成上部腔室和下部腔室，所述介質窗具有透光性且密封所述下部腔室；基片支撐部件，所述基片支撐部件位于所述下部腔室內；加熱部件，所述加熱部件設在所述上部腔室的頂壁，用于加熱所述待加工基片；基片傳輸口，所述基片傳輸口位于所述下部腔室的側壁上，用于將加工完的基片從所述下部腔室傳出或將待加工的基片傳入所述下部腔室；和加熱約束桶，所述加熱約束桶位于所述下部腔室內且能夠通過升降機構在所述下部腔室內升降。
[0009]根據本發明實施例的物理氣相沉積裝置，通過設置加熱約束桶，使加熱約束桶的內壁面反射給基片的熱量均勻，解決了基片加熱不均勻的問題，提高了基片溫度分布的均勻性，促進基片表面水蒸氣和其它易揮發性雜質的揮發，從而大大提高了物理氣相沉積裝置的去氣效果。
[0010]在本發明的一些實施例中，所述加熱約束桶的中心軸線通過待加工基片的圓心。
[0011]在本發明的一些實施例中，所述中心軸線垂直通過所述待加工基片的圓心。
[0012]這種結構的設計使得加熱約束桶的內壁面到基片邊緣的距離沿基片的中心對稱，從而使加熱約束桶4的內壁面反射給基片的熱量更加均勻。
[0013]在本發明的一些實施例中，所述升降機構設在所述下部腔室外部且穿過所述下部腔室的底壁與所述加熱約束桶相連。
[0014]在本發明的一些實施例中，所述升降機構包括電機和由所述電機驅動的絲杠傳動機構。
[0015]在本發明的一些實施例中，所述加熱約束桶為底端封閉的圓筒，所述加熱約束桶的底壁上設有通孔，所述基片支撐部件穿過所述通孔。
[0016]在本發明的一些實施例中，所述加熱約束桶由不銹鋼或耐高溫材料制成。
[0017]在本發明的一些實施例中，所述加熱部件為加熱燈。
[0018]在本發明的一些實施例中，所述加熱燈由內環加熱燈和外環加熱燈組成。由此，可以更好地對基片進行加熱，提高基片溫度分布的徑向均勻性。
[0019]在本發明的一些實施例中，所述內環加熱燈和外環加熱燈同圓心設置。
[0020]在本發明的一些實施例中，所述內環加熱燈與所述外環加熱燈分別沿周向均勻布置。
[0021]在本發明的一些實施例中，所述加熱約束桶的內表面為鏡反射面或漫反射面。
[0022]在本發明的一些實施例中，所述加熱約束桶為不透光桶。
[0023]在本發明的一些實施例中，所述基片支撐部件包括支撐針。
[0024]在本發明的一些實施例中，所述支撐針為三個。
[0025]在本發明的一些實施例中，所述基片支撐部件還包括支撐基座，所述支撐基座上設有用于通過所述支撐針的通孔。
[0026]在本發明的一些實施例中，所述支撐基座內設有用于加熱所述待加工基片的加熱組件。
[0027]在本發明的一些實施例中，所述加熱組件為加熱電阻絲。
[0028]通過在支撐基座內部設置加熱電阻絲和上部腔室的加熱燈同時加熱放置在基片支撐部件上面的基片，提升加熱效率，同時由于通過在支撐部件內設置加熱部件對基片進行加熱的方式能夠更容易獲得較好的加熱均勻度。
[0029]在本發明的一些實施例中，所述加熱約束桶上設有通孔，所述通孔構造為所述加熱部件發出的光通過所述通孔后不再反射回所述反應腔室內。
[0030]在本發明的一些實施例中，所述通孔的孔徑與所述通孔的深度比小于1:5。
[0031]現有技術的物理氣相沉積裝置，反應腔室的結構相對于基片是非對稱的，在使用燈泡加熱時，由于基片傳輸口一側的內壁反射的光能量小于對面內壁反射的光能量，導致基片靠近基片傳輸口一側的溫度較低，整個基片溫度的均勻性差，根據本發明實施例的物理氣相沉積裝置，通過設置加熱約束桶，解決了在用燈泡加熱過程中，由于腔室內壁到基片邊緣距離不等所造成的基片溫度分布不均的問題，具體地說，從加熱約束桶的內壁面反射給基片的光能量均勻，從而提升了基片加熱的均勻性，消除了腔室內壁對基片輻射不對稱所引起的基片溫度不均勻問題。
[0032]在本發明的一些實施例中，在支撐基座內設置加熱電阻絲并與加熱燈同時對基片加熱，從而可以更加迅速地提高基片的溫度并提升基片表面溫度分布的均勻性，提高物理氣相沉積裝置的去氣效果。
[0033]根據本發明第二方面的物理氣相沉積工藝，利用根據本發明上述第一方面的物理氣相沉積裝置，所述物理氣相沉積工藝包括去氣、預清洗和沉積步驟，其中所述去氣步驟包括:
[0034]A、下降所述加熱約束桶以使所述加熱約束桶的上端面低于所述基片傳輸口的下沿；
[0035]B、從所述基片傳輸口將待加工的基片傳送到所述基片支撐部件上；
[0036]C、上升所述加熱約束桶以使所述加熱約束桶的上端面高于所述基片傳輸口的上沿；
[0037]D、通過所述加熱部件對所述基片進行加熱；和
[0038]E、下降所述加熱約束桶以使所述加熱約束桶的上端面低于所述基片傳輸口的下沿，通過所述基片傳輸口將加工完的基片傳出所述下部腔室。
[0039]在本發明的一些實施例中，所述去氣步驟還包括在步驟D之前的步驟Cl，即向所述反應腔室內通入惰性氣體。
[0040]在本發明的一些實施例中,所述惰性氣體為IS氣或者氦氣或二者的混合氣體。
[0041]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0043]圖1是根據本發明實施例的物理氣相沉積設備的結構示意圖，其中所述加熱光源約束桶處在所述下部位置；
[0044]圖2是根據本發明實施例的物理氣相沉積設備的結構示意圖，其中所述加熱光源約束桶處在所述上部位置；
[0045]圖3是根據本發明實施例的物理氣相沉積設備的俯視剖視圖；
[0046]圖4是根據本發明實施例的多個加熱燈泡的分布示意圖；
[0047]圖5是根據本發明實施例的物理氣相沉積工藝的流程圖；
[0048]圖6是根據本發明另一個實施例的具有基座的物理氣相沉積設備的局部不意圖；
[0049]圖7是現有技術中物理氣相沉積設備的示意圖；和
[0050]圖8是現有技術中的物理氣相沉積設備的去氣腔的俯視圖。【具體實施方式】
[0051]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0052]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0053]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0054]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0055]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。`
[0056]下面首先參考圖1-圖4描述根據本發明實施例的物理氣相沉積裝置100。根據本發明實施例的物理氣相沉積裝置100可應用在銅互連PVD (Physical Vapor Deposition,物理氣相沉積)工藝中，用于去除基片上吸附的水蒸氣以及其它易揮發性雜質，保證銅互連PVD其它后續工藝的順利進行。
[0057]如圖1-圖3所示，根據本發明實施例的物理氣相沉積裝置100，包括一反應腔室11，反應腔室11由腔體I限定出，反應腔室11內設有介質窗3，介質窗3位于反應腔室11內，將反應腔室11隔離成上部腔室111和下部腔室112，介質窗11具有透光性且密封下部腔室112，優選地，介質窗11為石英窗。通過設置石英介質窗，使下部腔室112與外部大氣隔離，為基片200提供一個更加良好地去氣環境，保證基片200去氣工藝的效果。基片支撐部件12位于下部腔室112內，具體而言，基片支撐部件12可包括多個設在下部腔室112底壁的多個支撐針，支撐針用于支撐固定基片200。
[0058]加熱部件2設在上部腔室111內，用于加熱待加工基片，例如通過加熱部件2的熱輻射方式，將基片200加熱至預定溫度，以去除基片200表面吸附的水蒸氣和其它易揮發性雜質，防止影響銅互連PVD后續工藝例如預清洗、Ta(N)沉積、Cu沉積工藝的進行。
[0059]如圖1和圖2所示，上部腔室111的上端設有反射板6以封閉上部腔室111，這樣反射板6和介質窗3限定出上部腔室111，反射板6用于反射加熱部件2發出的光，反射板6可以是鋁板，且下表面即反射面做光滑處理，從而使反射板6可更好地反射加熱部件2的熱量，提高加熱部件2的加熱效率。
[0060]進一步地，參考圖1和圖2所示，反射板6上設有安裝板7，安裝板7內設有冷卻通道，加熱部件2安裝在安裝板7上且穿過反射板6伸入到上部腔室111內。其中在安裝板7的冷卻通道內通入冷卻液例如水以對安裝板7進行冷卻，防止加熱部件2長時間通電后安裝板7溫度過高。優選地，反射板6可緊貼在安裝板7的下表面，這種結構能同時對反射板6進行冷卻，防止其溫度過高，延長反射板的使用壽命，進而實現設備使用成本的降低。當然腔體I的側壁內也可設有冷卻通道，并在冷卻通道內通入冷卻液例如水以對腔體I進行冷卻，防止腔體I溫度過高。
[0061]參考圖1和圖2所示，為更好地將加熱部件2固定在安裝板7上，安裝板7上還可設有多個加熱部件安裝座8，加熱部件2安裝在加熱部件安裝座8上且穿過安裝板7和反射板6伸入到上部腔室111內，其中加熱部件2由外部電源供電，具體地說，外部電源與加熱部件安裝座8相連并通過加熱部件安裝座8對設在其上的加熱部件2供電。
[0062]基片傳輸口 13位于下部腔室112的側壁上，用于將加工完的基片200從下部腔室112傳出或將待加工的基片200傳入下部腔室112，基片200的傳入或傳出通過設置在腔體I外部的機械手(圖未示出)完成。
[0063]加熱約束桶4位于下部腔室112內且能夠通過升降機構在下部腔室112內升降。具體而言，如圖1-圖2所示，加熱約束桶4在下部腔室112內沿豎向可在上部位置(如圖1所示)與下部位置(如圖2所示)之間移動。如圖1所示，加熱約束桶4在下部位置時，其上端面低于基片傳輸口 13的下沿，以方便機械手通過基片傳輸口 13將基片200放置在下部腔室112內的支撐針上。如圖2所示，加熱約束桶4在上部位置時，其上端面高于基片傳輸口 13的上沿，優選地，在上部位置，加熱約束桶4的上端面鄰近介質窗3的下表面以更好地提高基片200溫度的均勻性。
[0064]通過設置加熱約束桶4，可以大大提高物理氣相沉積設備100的去氣效果。具體而言，在物理氣相沉積過程中，通過調整加熱約束桶4在下部反應腔室112內的位置，實現改善基片200表面溫度的均勻性。具體為通過升降結構將加熱約束桶4下降至下部位置，這里的下部位置是指加熱約束桶4的上端面低于基片傳輸口 13的下沿，此時機械手將基片200從基片傳輸口 13傳輸到下部腔室112內并將基片200放置在支撐部件12上，通過升降機構將加熱約束桶4上升至上部位置，這里的上部位置是指加熱約束桶4的上端面高于基片傳輸口 13的上沿,施加功率至加熱部件2上，通過加熱部件2對基片200進行加熱，一方面加熱部件2通過直接照射基片200表面對基片200進行加熱，另一方面，加熱部件2發出的光通過加熱約束桶4的內壁面反射至基片200表面間接對基片200進行加熱，由于加熱約束桶4相對于基片200是周向對稱的結構，因此對于基片200而言，通過加熱約束桶4的內壁面反射到基片200的光熱量不再因為基片傳輸口 13的存在而受到影響，進而解決了現有技術中由于反應腔室側壁上的基片傳輸口 13的存在而導致反應腔室內壁反射到基片上的光熱量不均勻，進而影響基片200表面的溫度均勻性。本實施例通過在下部反應腔室112內設置加熱約束桶4為晶件200的加工提供了一個對稱的工藝環境，使得基片200表面的溫度更加均勻，從而提升了物理氣相沉積設備的去氣效果。[0065]根據本發明實施例的物理氣相沉積裝置100，通過設置加熱約束桶4，由于加熱約束桶4相對于基片200而言是對稱的，因此加熱約束桶4的內壁面反射給基片200的熱量更加均勻，進而提高了基片200表面溫度分布的均勻性，基片200表面溫度分布均勻會使得其上吸附的水蒸氣和其它易揮發性雜質更加均勻的被揮發掉，從而大大提高了物理氣相沉積裝置100的去氣效果。
[0066]如圖1-圖3所示，在本發明的一個具體實施例中，加熱約束桶4為底端封閉的圓筒，通常地，加熱約束桶4的中心軸線通過待加工基片200的圓心，當然通常地加熱約束桶4的中心軸線垂直通過待加工基片200的圓心。也就是說，在本實施例中，加熱約束桶4的水平截面為圓形，且加熱約束桶4同心地設在基片200的周向外側。通過在下部反應腔室112內這樣設置加熱約束桶4可使得加熱約束桶4的內壁面到基片200邊緣的距離沿基片200的中心對稱，從而使加熱約束桶4的內壁面反射給基片200的熱量更加均勻，基片200的溫度分布更加均勻。
[0067]本實施例中，升降機構包括電機51和由電機51驅動的絲杠傳動機構5,絲杠傳動機構5可設在下部腔室112外部且穿過下部腔室112的底壁與加熱約束桶4相連。也就是說，絲杠傳動機構5的上部穿過腔體I的底壁以與加熱約束桶4的底部相連，例如絲杠傳動機構5可位于腔體I的正下方。可以理解，升降機構包括但不限于上述絲杠傳動機構5和電機51，即只要能夠滿足驅動加熱約束桶4上下運動即可。為了保證絲杠傳動機構5與腔體I的底壁之間的密封性，優選地，絲杠升降機構5與腔體I的底壁之間設有用于密封的波紋管(圖未示出)，從而保證下部腔室112的密封性，防止下部腔室112與外部大氣相通影響去氣工藝。
[0068]通常地，加熱約束桶4由不銹鋼材料制成，當然，其內壁面可以是鏡反射面，由此可以更好地將照射在內壁面上的光線反射給基片200，提高加熱部件2的光利用率。當然，加熱約束桶4的內壁面也可以是漫反射面。需要說明的是，加熱約束桶4只要能夠實現為基片200提供一個對稱的去氣工藝環境就可以了，其具體材料的選擇不應被看做是對本發明的限制，也不是本發明的重點內容，因此在此不對加熱約束桶的材料進行一一列舉了。
[0069]在本發明的一些實施例中，加熱約束桶4可以是不透光的桶，也可是是部分透光的桶，這里的部分透光是指在加熱約束桶4上設置有通孔，這個通孔要滿足從加熱部件2發出的光通過這個通孔后不再被反射回下反應腔室112內。通常地，通孔被設計成圓形孔，且該通孔的孔徑與其深度比小于1:5。不管加熱約束桶4是不透光的桶還是其上設有部分透光的通孔，這兩種結構的加熱約束桶均可以實現為基片200提供對稱的加熱環境，也就是能夠實現改善基片200加熱的周向均勻性，解決了由于基片傳輸口 13的存在而導致的反射到基片200上的熱量不均勻的問題，從而改善了基片200表面吸附的水蒸氣以及其它易揮發性雜質的去除效果。
[0070]如圖1-圖4所示，在本發明的一些實施例中，加熱部件2可以是多個加熱燈構成的加熱燈組。通常地，每一個加熱燈的功率為800W。當然，每一個加熱燈的功率也可以不一樣,這個可以根據工藝需要進行設定。加熱燈組可由內環加熱燈和外環加熱燈組成，內環加熱燈和外環加熱燈同圓心設置，優選地，內環加熱燈和外環加熱燈的圓心在與支撐部件12的中心對應。，大多數情況下，每一個加熱燈的下端處在同一平面內，即每一個加熱燈的下端到介質窗3的上表面距離相等以進一步提高基片200徑向加熱的均勻性。為了更進一步提高加熱燈的加熱均勻性，內環加熱燈與外環加熱燈分別沿周向均勻布置，也就是說，位于內環的加熱燈在內環的周向上均勻分布，對應地，位于外環的加熱燈在外環的周向均勻分布，例如在圖4的示例中，內環上均勻分布有四個加熱燈，外環上均勻分布有七個加熱燈。可以理解的是，加熱燈2的數量、分布形式等可以根據去氣工藝的具體要求來設置，例如通過增加或減少加熱燈2的數量、改變多個加熱燈2的分布形式例如分布在三個或更多個同心圓上等來滿足物理氣相沉積裝置100的工藝要求。[0071]由于加熱燈為多個且每一個的功率均較高，因此為了保證去氣工藝過程的安全性，反射板6上可設有用于封蓋安裝板7和加熱部件安裝座8的保護罩9，使加熱部件安裝座8和加熱燈均被隔離在保護罩9內，避免工藝過程中工作人員與加熱部件安裝座8或加熱燈接觸發生觸電危險，提高安全性，改善工作環境。
[0072]在本發明的一個實施例中，如圖6所示，基片支撐部件12包括支撐針，支撐針可以是多個且排列成與基片200共心的圓形以更好地支撐基片200，通常支撐針是三個。當然，支撐針也可以是四個。可以理解的是，支撐針的個數可根據實際需要設置，只要能夠滿足支撐基片即可。進一步地，基片支撐部件12還包括支撐基座14，支撐基座14上設有用于通過支撐針的通孔141，優選地，支撐基座14內設有用于加熱待加工基片200的加熱組件，加熱組件可以是加熱電阻絲。由此通過設置加熱組件15與加熱燈2協同對基片200進行加熱，從而使基片200升溫更加迅速且溫度分布更加均勻，提高了基片200表面吸附的水蒸氣以及其它易揮發性雜質的去除效果。通過在支撐基座14內部設置加熱電阻絲和上部腔室的加熱燈同時加熱放置在基片支撐部件上面的基片，提升加熱效率，同時由于通過在支撐部件內設置加熱部件的方式對基片進行加熱的方式能夠更容易獲得較好的加熱均勻度。在本實施例中，基片支撐部件12可以進一步包括一個升降機構(圖中未示出)，該升降機構用于驅動基片支撐部件12在下部反應腔室112內豎向升降。具體地，當進行去氣工藝時，基片支撐部件12位于下部反應腔室112的底部，此時基片200被傳輸至下部反應腔室112內并被放置在基片支撐部件12上，通過升降機構將基片支撐部件12上升至工藝位置，然后將約束桶上升至上部位置，開始進行去氣工藝。另外，基片支撐部件的升降機構可以和加熱約束桶4的升降機構為一套升降機構，也可以是兩個獨立的升降機構，本發明對此不作限制，只要能夠實現加熱約束桶4和基片支撐部件12的獨立升降即可。當然，在本實施例中基片支撐部件12的位置也可以固定不動，只要其能夠支撐基片200實現去氣工藝即可。
[0073]傳統的物理氣相沉積裝置100中，腔室的結構相對于基片是非對稱的，在使用燈泡加熱時，由于基片傳輸口一側的內壁反射的光能量小于對面內壁反射的光能量，導致基片靠近基片傳輸口一側的溫度較低，整個基片溫度的均勻性差，根據本發明實施例的物理氣相沉積裝置100，通過設置加熱約束桶4，解決了在用燈泡加熱過程中，由于腔室內壁反射到基片的熱量不均引起基片溫度分布不均勻的問題，提升了基片加熱的均勻性，消除了腔室內壁對基片輻射不對稱所引起的基片溫度不均勻問題。
[0074]此外，在支撐基座14內設置加熱電阻絲并與加熱燈同時對基片加熱，從而可以更加迅速地提高基片的溫度并保證基片溫度分布的均勻性，提高物理氣相沉積裝置100的去氣效果。本發明的物理氣相沉積設備100除了可以被應用于Cu沉積去氣工藝外，也可以使用于其他PVD去氣過程，比如TSV封裝用的PVD或者LED ITO用PVD。下面參考圖5描述根據本發明實施例的利用上述物理氣相沉積設備100進行的物理氣相沉積工藝，該工藝包括去氣、預清洗和沉積三個步驟，其中去氣步驟包括:
[0075]A、下降加熱約束桶4以使加熱約束桶4的上端面低于基片傳輸口 13的下沿；
[0076]B、從基片傳輸口 13將待加工的基片200傳送到基片支撐部件12上；
[0077]C、上升加熱約束桶4以使加熱約束桶4的上端面高于基片傳輸口 13的上沿，優選地，加熱約束桶4的上端面鄰近介質窗3的下表面；
[0078]D、通過加熱部件2對基片200進行加熱；和
[0079]E、下降加熱約束桶4以使加熱約束桶4的上端面低于基片傳輸口 13的下沿，通過基片傳輸口 13將加工完的基片200傳出下部腔室112。
[0080]優選地，上述去氣步驟還包括在步驟D之前增加步驟Cl，其中Cl為向所述反應腔室內通入惰性氣體,所述惰性氣體為氬氣，當然也可以是氦氣，或者為氬氣和氦氣二者的混合氣體。
[0081]根據本發明上述實施例的物理氣相沉積工藝，可大大提高去氣步驟中基片溫度分布的均勻性，大大提高去氣步驟的去氣效果。
[0082]在本說明書的描述 中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0083]盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種物理氣相沉積裝置，包括一反應腔室，其特征在于，所述反應腔室包括: 介質窗，所述介質窗位于所述反應腔室內，將所述反應腔室隔離成上部腔室和下部腔室，所述介質窗具有透光性且密封所述下部腔室； 基片支撐部件，所述基片支撐部件位于所述下部腔室內； 加熱部件，所述加熱部件設在所述上部腔室的頂壁，用于加熱所述待加工基片； 基片傳輸口，所述基片傳輸口位于所述下部腔室的側壁上，用于將加工完的基片從所述下部腔室傳出或將待加工的基片傳入所述下部腔室；和 加熱約束桶，所述加熱約束桶位于所述下部腔室內且能夠通過升降機構在所述下部腔室內升降。
2.根據權利要求1所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述加熱約束桶的中心軸線通過待加工基片的圓心。
3.根據權利要求2所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述中心軸線垂直通過所述待加工基片的圓心。
4.根據權利要求1所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述升降機構設在所述下部腔室外部且穿過所述下部腔室的底壁與所述加熱約束桶相連。
5.根據權利要求4所述的 物理氣相沉積設備，其特征在于，所述升降機構包括電機和由所述電機驅動的絲杠傳動機構。
6.根據權利要求4所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述加熱約束桶為底端封閉的圓筒，所述加熱約束桶的底壁上設有通孔，所述基片支撐部件穿過所述通孔。
7.根據權利要求1所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述加熱約束桶由不銹鋼或耐高溫材料制成。
8.根據權利要求1所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述加熱部件為加熱燈。
9.根據權利要求8所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述加熱燈由內環加熱燈和外環加熱燈組成。
10.根據權利要求9所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述內環加熱燈和外環加熱燈同圓心設置。
11.根據權利要求10所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述內環加熱燈與所述外環加熱燈分別沿周向均勻布置。
12.根據權利要求1物理氣相沉積設備，其特征在于，所述加熱約束桶的內表面為鏡反射面或漫反射面。
13.根據權利要求1所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述加熱約束桶為不透光桶。
14.根據權利要求1所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述基片支撐部件包括支撐針。
15.根據權利要求14所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述支撐針為三個。
16.根據權利要求14所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述基片支撐部件還包括支撐基座，所述支撐基座上設有用于通過所述支撐針的通孔。
17.根據權利要求16所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述支撐基座內設有用于加熱所述待加工基片的加熱組件。
18.根據權利要求17所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述加熱組件為加熱電阻絲。
19.根據權利要求1所述的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述加熱約束桶上設有通孔，所述通孔構造為所述加熱部件發出的光通過所述通孔后不再反射回所述反應腔室內。
20.根據權利要求19所述 的物理氣相沉積設備，其特征在于，所述通孔的孔徑與所述通孔的深度比小于1:5。
21.—種利用如權利要求1-20中任一項所述的物理氣相沉積裝置進行的物理氣相沉積工藝，包括去氣、預清洗和沉積步驟，其特征在于，所述去氣步驟包括: A、下降所述加熱約束桶以使所述加熱約束桶的上端面低于所述基片傳輸口的下沿； B、從所述基片傳輸口將待加工的基片傳送到所述基片支撐部件上； C、上升所述加熱約束桶以使所述加熱約束桶的上端面高于所述基片傳輸口的上沿； D、通過所述加熱部件對所述基片進行加熱；和 E、下降所述加熱約束桶以使所述加熱約束桶的上端面低于所述基片傳輸口的下沿，通過所述基片傳輸口將加工完的基片傳出所述下部腔室。
22.根據權利要求21所述的物理氣相沉積工藝，其特征在于，所述去氣步驟還包括在步驟D之前的步驟Cl，SP 向所述反應腔室內通入惰性氣體。
23.根據權利要求21所述的物理氣相沉積工藝，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣或者氦氣或二者的混合氣體。
【文檔編號】C23C14/22GK103572211SQ201210269186
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月31日 優先權日:2012年7月31日
【發明者】邊國棟 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司