去氣腔室及物理氣相沉積設備的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種去氣腔室及物理氣相沉積設備。去氣腔室包括腔室本體，在所述腔室本體內側的底部設有用于承載被加工工件的支撐平臺，在所述腔室本體內側的頂部設有用于加熱所述被加工工件的加熱元件，在所述加熱元件的上方設有反射板，用于將所述加熱元件發出的光朝向所述支撐平臺方向反射，在所述反射板上設有凹部，所述加熱元件設置在所述凹部的內側。該去氣腔室可以減少光能的浪費，從而有效地提高光能量的利用率，進而提高加熱效率。
【專利說明】去氣腔室及物理氣相沉積設備
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體集成電路制造領域，具體涉及一種去氣腔室及物理氣相沉積設備。
【背景技術】
[0002]在半導體集成電路的制作過程中，常用物理氣相沉積(PVD)設備實施導電層與導電層之間的銅互連工藝，如圖1所示，銅互連工藝包括去氣、預清洗、Ta (N)沉積以及Cu沉積。其中，去氣工藝是將基片放置在去氣腔室內并加熱至350°C左右，以將基片上的水蒸汽及其它易揮發雜質去除。去氣工藝不僅要求較快的加熱速率，以提高生產效率；而且對加熱的均勻性也有較高的要求，否則會造成雜質去除不完全，嚴重時還會導致晶片破碎。
[0003]圖2為目前常采用的去氣腔室的剖面示意圖。如圖2所示，在去氣腔室內的底部設有用于承載晶片4的支撐平臺5，在支撐平臺5內設有加熱絲組件6。在去氣腔室內的頂部且與支撐平臺5相對的位置設有燈泡11，利用加熱絲組件6和燈泡11來加熱晶片4。這種加熱方式充分利用了燈泡11升溫速度快以及加熱絲組件6加熱均勻的特性。而且，為了提高燈泡11的加熱效率，在去氣腔室內的頂部還設有反射板2，用于將燈泡11發出的散射光朝向支撐平臺5方向反射。但是，在實際應用中，由于燈泡11發出的光向四處散射，而且反射板2的反射面為平面，使得燈泡11發出的光不能有效地朝向支撐平臺方向反射，因此，目前反射板2的反射效率不高，光能量浪費嚴重，影響了加熱效率；而且，燈泡11的加熱均勻性差。

【發明內容】

[0004]為解決上述問題之`一，本發明提供一種去氣腔室，其可以有效地利用光能量，減少光能量的浪費，提高加熱效率。
[0005]此外，本發明還提供一種物理氣相沉積設備，其可以有效地利用光能，從而提高加熱效率。
[0006]解決上述技術問題的所采用的技術方案是提供一種去氣腔室，包括腔室本體，在所述腔室本體內的底部設有用于承載被加工工件的支撐平臺，在所述腔室本體內的頂部設有用于加熱所述被加工工件的加熱元件，所述加熱元件與所述支撐平臺相對設置在所述腔室本體內，在所述加熱元件的上方設有反射板，用于將所述加熱元件發出的光朝向所述支撐平臺方向反射，在所述反射板上設有凹部，所述加熱元件設置在所述凹部的內側。
[0007]其中，所述凹部呈半球狀，所述凹部的內側呈鏡面，所述加熱元件設置在能夠獲得平行反射光的位置。
[0008]其中，在所述腔室本體內的頂部設有多個所述加熱元件，多個所述加熱元件分為內圈加熱元件組和外圈加熱元件組，所述內圈加熱元件組和外圈加熱元件組中的所述加熱元件排列成兩個尺寸不同的環形；
[0009]在所述反射板上設有與所述加熱元件數量相等的所述凹部,每一所述凹部對應一所述加熱元件，對應于所述內圈加熱元件組和所述外圈加熱元件組，多個所述凹部分為內圈凹部組和外圈凹部組。
[0010]其中，所述內圈凹部和所述外圈凹部的曲率相同。
[0011]其中，所述內圈凹部和所述外圈凹部的曲率不同。
[0012]其中，多個所述凹部的曲率不同。
[0013]其中，所述加熱元件為燈泡或環形燈管。
[0014]其中，在所述腔室本體的頂部設有用于固定所述加熱元件的固定單元，
[0015]在所述反射板上設有反射板通孔，所述加熱元件穿過所述反射板通孔與所述固定單元連接。
[0016]其中，所述固定單元包括安裝板和安裝座，在所述安裝板上設有貫穿其厚度的通孔，所述安裝座設置在所述安裝板的上方且與所述通孔相對，所述加熱元件穿過所述通孔固定在所述安裝座上。
[0017]其中，在所述安裝板的上方還是有電氣保護罩，所述電氣保護罩罩住所述安裝座。
[0018]其中，在所述安裝板內設有第一冷卻通道，在所述第一冷卻通道內通入冷卻介質以冷卻所述安裝板和所述安裝座。
[0019]其中，還包括 屏蔽件，所述屏蔽件嵌套在所述腔室本體的內側。
[0020]其中，在所述屏蔽件內設有第二冷卻通道，在所述第二冷卻通道內通入冷卻介質以冷卻所述屏蔽件。
[0021]其中，還包括石英窗，所述石英窗設置在所述腔室本體內且位于所述支撐平臺和所述加熱元件之間，所述石英窗將所述腔室本體分隔為上子腔室和下子腔室，而且，所述下子腔室保持密封。
[0022]其中，在所述支撐平臺內還設有加熱絲組件，用于加熱所述被加工工件。
[0023]本發明還提供一種物理氣相沉積設備，包括去氣腔室，所述去氣腔室采用本發明提供的任意一項所述的去氣腔室。
[0024]本發明具有以下有益效果:
[0025]本發明提供的去氣腔室，在其反射板上設置呈鏡面的凹部，將加熱元件設置在凹部的內側，利用凹部將加熱元件的發出的散射光朝向支撐平臺方向反射，呈鏡面的凹部可以減少光向其它方向散射，減少光能的浪費，從而有效地提聞光能量的利用率，進而提聞加熱效率。
[0026]作為本發明的一個優選實施例，通過調節不同位置的凹部的曲率，可以提高加熱元件加熱的均勻性，從而可以將水蒸汽等雜質有效地去除。
[0027]本發明提供的物理氣相沉積設備，由于采用本發明提供的去氣腔室，可以減少光能的浪費，從而有效地提聞光能量的利用率，進而提聞加熱效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為銅互連工藝的工藝過程；
[0029]圖2為目前常采用的去氣腔室的剖面示意圖；
[0030]圖3為本發明實施例去氣腔室的剖面示意圖；
[0031]圖4為凹面鏡光學反射原理的不意圖；[0032]圖5為本發明實施例反射板的部分結構示意圖；
[0033]圖6為本發明實施例多個燈泡排列方式示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明提供的去氣腔室及物理氣相沉積設備進行詳細描述。
[0035]圖3為本發明實施例去氣腔室的剖面示意圖。如圖3所示，去氣腔室包括腔室本體3，在腔室本體3的內側的底部設有支撐平臺5，支撐平臺5用于承載晶片4。在腔室本體3的內的頂部設有燈泡11，利用燈泡11以輻射方式加熱晶片4。
[0036]燈泡11通過固定單元固定在腔室本體3的頂部。固定單元包括安裝板1和安裝座7，安裝板1設置在腔室本體3的頂端。在安裝板1上設有貫穿其厚度的通孔，安裝座7設置在安裝板7的上方且與通孔相對，燈泡11穿過通孔后固定在裝座7上。
[0037]在燈泡11的上方設有反射板19，反射板19固定在安裝板1上，當然，反射板19也可以固定在腔室本體3內的其他位置。反射板19可以將燈泡11發出的光朝向支撐平臺5方向反射，以減少光能量的浪費，從而提高加熱效率。
[0038]在反射板19上設有半球形的凹部13，凹部13形成凹面鏡。燈泡11設置在所述凹部的內側，利用凹面鏡的會聚原理可以將發散的光反射成平行光或會聚光，從而有效地提聞光能量的利用率。不難理解，凹部13的內側呈鏡面，可以提聞反射效率，從而進一步提聞光能量的利用率。
[0039]在實際使用過程中，雖然將反射板19設置成柱面型反射板同樣能夠將燈泡11的光朝向晶片4反射。然而，柱面形反射板只能使垂直于柱面的光形成會聚或平行的反射光，對于那些不垂直于柱面的光經柱面形反射板反射后會形成散射光而無法有效利用，導致光能的利用率降低。與之不同，本實施例利用球形凹部13形成凹面鏡，可以減少光線的散射，從而使燈泡11發出的光盡可能地反射到晶片4，從而提高光能的利用率。
[0040]圖4為凹面鏡光學反射原理的示意圖。如圖4所示，當將發光源放置在凹面鏡的焦點位置時，可以獲得平行的反射光，平行的反射光可以提高加熱的均勻性。
[0041]根據上述光學反射原理，本實施例凹部13呈半球狀，如圖5所示。將燈泡11設置在凹部13的焦點位置，以獲得平行的反射光，換言之，將燈泡11設置在能夠獲得平行反射光的位置。這樣設置方式不僅可以提高光能量的利用率，而且可以提高加熱的均勻性。在凹部13的頂端設有通孔13'，燈泡11穿過該通孔13'后與安裝座7固定連接。
[0042]在本實施例中，在腔室本體3的頂部設有多個燈泡11，而且多個燈泡11分為兩組，即內圈加熱燈組1la和外圈加熱燈組11b，如圖6所示，為本發明實施例多個燈泡排列方式示意圖。對應地，在反射板1上設有與燈泡11數量相等的凹部13，凹部13的排列方式對應內圈加熱燈組1la和外圈加熱燈組1lb被設置為內圈凹部組13a和外圈凹部組13b。一般情況下，內圈凹部組13a和外圈凹部組13b中的凹部的曲率相同。當然，內圈凹部組13a和外圈凹部組13b中的凹部的曲率也可以根據實際使用情況而設置成不同。例如，當希望晶片4的邊緣區域獲得更多的熱量時，可以使外圈凹部組13b中的凹部的曲率大于內圈凹部組13a中的凹部的曲率。不難理解，設置在腔室本體3內的多個凹部13的曲率可以根據實際情況各不相同。[0043]當然，燈泡11的排列方式除了可以被排列為內圈加熱燈組Ila和外圈加熱燈組Ilb外，還可以排列為其他方式，比如內圈加熱燈組、中圈加熱燈組、外圈加熱燈組三組。也可以是其他方式，只要能夠實現對晶片4的均勻加熱即可。當然，凹部13的排列方式需要與燈泡11的排列方式相對應。除了上面提到的分圈排列外，也可以是每一燈泡11對應一凹部13。
[0044]另外，本實施例是利用燈泡來加熱被加工工件，然而，本發明并不局限于此。燈泡也可以采用諸如環形燈管等加熱元件代替。
[0045]如圖2所示，在安裝板I內還設有第一冷卻通道17，在第一冷卻通道17內通入冷卻介質可以對安裝板1、安裝座7以及反射板19進行冷卻，從而可以避免安裝板1、安裝座7以及反射板19的溫度過高。
[0046]在腔室本體3的內側還設有屏蔽件10，用于防止腔室本體3過熱。屏蔽件10嵌套在腔室本體3的內側，并由腔室本體3的頂端與安裝板I壓接固定。屏蔽件10可以防止腔室本體3被污染。在屏蔽件10內設有第二冷卻通道9，在第二冷卻通道9內通入冷卻介質可以冷卻屏蔽件10。
[0047]在腔室本體3內還包括石英窗12，石英窗12設置在腔室本體3內且位于支撐平臺5和燈泡11之間，石英窗12將腔室本體3分隔為上子腔室和下子腔室。下子腔室保持密封，上子腔室與大氣連通。燈泡11發出的光透過石英窗12輻射加熱晶片4。
[0048]本實施例在支撐平臺5內還設有加熱絲組件6，用于加熱晶片4。晶片4通過燈泡11和加熱絲組件6共同加熱，可以提高加熱效率。
[0049]安裝座7既用于固定燈泡11，又用于電連接燈泡11，即，安裝座7與電源連接。為了提高設備的安全性，本實施例在安裝板I的上方設有電氣保護罩18，電氣保護罩18將安裝座7罩住，以防止使用者觸碰安裝座7。
[0050]需要說明的是，本實施例是以晶片為加工對象進行說明，然而，本發明并不局限于此，去氣腔室同樣可以對藍寶石等其它被加工工件進行去氣，而且可以達到相同的技術效果O
[0051]本實施例提供的去氣腔室，在其反射板上設置呈鏡面的凹部，將燈泡設置在凹部的內側，利用凹部將燈泡的發出的散射光朝向支撐平臺方向反射，呈鏡面的凹部可以減少光向其它方向散射，減少光能的浪費，從而有效地提聞光能量的利用率，進而提聞加熱效率。
[0052]本實施例還提供 一種物理氣相沉積設備，其包括去氣腔室、預清洗腔室以及沉積腔室，其中去氣腔室采用上述實施例提供的去氣腔室，用以有效地去除被加工工件表面的水蒸汽等雜質。
[0053]本實施例提供的物理氣相沉積設備，由于采用本發明提供的去氣腔室，可以減少光能的浪費，從而有效地提聞光能量的利用率，進而提聞加熱效率。
[0054]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種去氣腔室，包括腔室本體，在所述腔室本體內的底部設有用于承載被加工工件的支撐平臺，在所述腔室本體內的頂部設有用于加熱所述被加工工件的加熱元件，所述加熱元件與所述支撐平臺相對設置在所述腔室本體內，在所述加熱元件的上方設有反射板，用于將所述加熱元件發出的光朝向所述支撐平臺方向反射，其特征在于，在所述反射板上設有凹部，所述加熱元件設置在所述凹部的內側。
2.根據權利要求1所述去氣腔室，其特征在于，所述凹部呈半球狀，所述凹部的內側呈鏡面，所述加熱元件設置在能夠獲得平行反射光的位置。
3.根據權利要求1所述去氣腔室，其特征在于，在所述腔室本體內的頂部設有多個所述加熱元件，多個所述加熱元件分為內圈加熱元件組和外圈加熱元件組，所述內圈加熱元件組和外圈加熱元件組中的所述加熱元件排列成兩個尺寸不同的環形； 在所述反射板上設有與所述加熱元件數量相等的所述凹部，每一所述凹部對應一所述加熱元件，對應于所述內圈加熱元件組和所述外圈加熱元件組，多個所述凹部分為內圈凹部組和外圈凹部組。
4.根據權利要求3所述去氣腔室，其特征在于，所述內圈凹部和所述外圈凹部的曲率相同。
5.根據權利要求3所述去氣腔室，其特征在于，所述內圈凹部和所述外圈凹部的曲率不同。
6.根據權利要求3所述去氣腔室，其特征在于，多個所述凹部的曲率不同。
7.根據權利要求1所述去氣腔室，其特征在于，所述加熱元件為燈泡或環形燈管。
8.根據權利要求1所述去氣腔室，其特征在于，在所述腔室本體的頂部設有用于固定所述加熱元件的固定單元， 在所述反射板上設有反射板通孔，所述加熱元件穿過所述反射板通孔與所述固定單元連接。
9.根據權利要求8所述去氣腔室，其特征在于，所述固定單元包括安裝板和安裝座，在所述安裝板上設有貫穿其厚度的通孔，所述安裝座設置在所述安裝板的上方且與所述通孔相對，所述加熱元件穿過所述通孔固定在所述安裝座上。
10.根據權利要求9所述去氣腔室，其特征在于，在所述安裝板的上方還是有電氣保護罩，所述電氣保護罩罩住所述安裝座。
11.根據權利要求9所述去氣腔室，其特征在于，在所述安裝板內設有第一冷卻通道，在所述第一冷卻通道內通入冷卻介質以冷卻所述安裝板和所述安裝座。
12.根據權利要求1所述去氣腔室，其特征在于，還包括屏蔽件，所述屏蔽件嵌套在所述腔室本體的內側。
13.根據權利要求12所述去氣腔室，其特征在于，在所述屏蔽件內設有第二冷卻通道，在所述第二冷卻通道內通入冷卻介質以冷卻所述屏蔽件。
14.根據權利要求1所述去氣腔室，其特征在于，還包括石英窗，所述石英窗設置在所述腔室本體內且位于所述支撐平臺和所述加熱元件之間，所述石英窗將所述腔室本體分隔為上子腔室和下子腔室，而且，所述下子腔室保持密封。
15.根據權利要求1所述去氣腔室，其特征在于，在所述支撐平臺內還設有加熱絲組件，用于加熱所述被加工工件。
16.一種物理氣相沉積設備，包括去氣腔室，其特征在于，所述去氣腔室采用權利要求1-15所述的任意一項所述的去氣腔室。
【文檔編號】C23C14/22GK103668073SQ201210320100
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2012年8月31日
【發明者】楊玉杰 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